Actualización de Métodos de Inspección para Ajustarse al Ritmo del Negocio
InnovMetric y 3D Scan IT apoyan a Eifel Inc. para reducir a la mitad los tiempos de entrega de moldeo por inyección y mantener un margen.
Eifel Inc. es el líder en producción y utillaje en etapa de prototipo para interiores automotrices. También proporcionan utillaje para industrias médicas y aeroespaciales y se especializan en desarrollar productos a través de utillaje de producción. Construyen moldeados para productos como volantes, unidades de cajas de air bags, consolas centrales, faros, paneles de respaldo y piezas de repuesto.
A menudo se contacta a Eifel cuando un proveedor directo necesita soporte de ingeniería, diseño, y utillaje: para lanzar rápidamente una producción después de deliberaciones de ingeniería o negociaciones de proveedores que demoraron demasiado tiempo, o para construir herramientas de reemplazo cuando los errores de proveedores extranjeros no se pueden reparar con reajuste.
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El desafío
Antes del escaneo y la inspección basada en nube de puntos, los fabricantes de moldes debían conformarse con métodos de punto por punto desarrollados para fabricantes. Sin embargo, estos métodos nunca fueron apropiados para utillaje y piezas de moldeo porque dejaban más de 99% de la superficie sin inspeccionar.
El palpado necesario coordina las máquinas de mediciones (CMMs) que colectan los datos un punto 3D a la vez, por lo cual obtener los resultados de CMMS tomaba días. "Con unos cientos de puntos palpados, no se puede esperar detectar todos los problemas potenciales de superficie en una cavidad de molde", indica Richard Hecker, Presidente de Eifel Inc. "Esto ocurre debido a cosas como golpes, derrames y líneas duras entre superficies contiguas que debían combinarse con facilidad". Agrega: "es por eso que vendí mi CMM y uso el 3D Scan IT y PolyWorks® para las inspecciones de superficie de Clase A."
Eifel y sus clientes intentan enfocarse en lo que la industria automotriz llama las superficies de Clase A - las superficies que se pueden fácilmente ver en los salones de exposiciones de los concesionarios. En el muy competitivo negocio de los autos, el diseño lo es todo. La maquinación de piezas sin cortes utiliza herramientas de máquinas de alta precisión y controles numéricos computarizados (CNCs) para cortar metales con precisión del modelo matemático, en otras palabras, los datos de diseño asistido (CAD) que definen la pieza, lo cual significa que el pulido a mano o "blenching" se ha casi eliminado.
"Lo que ha cambiado en la fabricación de moldes es que las superficies de Clase A ahora se pueden medir. Esto significa que los fabricantes de molde pueden inspeccionar las especificaciones, haciendo de la maquinación de piezas sin corte una solución práctica para la fabricación de molde", indica Hecker. Para Eifel, son más oportunidades. Su respuesta fue ampliar los servicios de la compañía al diseño e ingeniería, restringir su enfoque principalmente a los airbags y volantes, y construir técnicas de inspección de nubes de puntos de alta densidad en cada aspecto de las operaciones cotidianas.
En Eifel, la inspección con escaneo relaciona todo junto.
La solución
Solución de Eifel para Autoliv
Para Autoliv, Eifel proporciona servicios de ingeniería y diseño de herramientas y hace moldes para los seis componentes de un sistema de airbag del lado del conductor. Cada programa de utillaje incluye la carcasa de airbag, el montaje decorativo (marco) del volante, y botones para los sistemas de audio y control de velocidad.
"Eifel cumple con una necesidad de crecimiento para proveedores directos", dice Hecker. "Quieren proveedores de utillaje que puedan tomar un proyecto desde el inicio hasta el final rápidamente, desde el boceto inicial, aun cuando esté detrás de un sobre, hasta las líneas de subensamblaje". Ve su negocio de fabricación y diseño integrado como desarrollo y fabricación de producto simultáneo o SPDM. "No somos solamente un taller de moldeo independiente o solamente un estudio de diseño independiente, somos un centro de desarrollo de producto".
Lo primordial en la fabricación de molde es evitar diseños de utillaje que no se pueden fabricar y esto requiere una comunicación constante entre los diseñadores de moldes, ingenieros y maquinistas que conforman los equipos transfuncionales en cada trabajo. En Eifel, la comunicación está al centro del SPDM.
SPDM necesita la validación de cada paso de la fabricación de molde con inspección, por lo cual el 3D Scan IT juega un papel esencial a través todo el proceso de diseño y construcción. Con una camera dual, el escáner White Light Imetric-Iscan, el 3D Scan IT, inspecciona cada trabajo de maquinación de molde en cada etapa importante.
- Herramientas prototipo en aluminio
- Ensayos de molde y producción de velocidad inicial baja
- Utillaje de acero de alto volumen, listo para producción
"Las inspecciones nos tranquilizan en cuanto al lado dimensional, de tal manera que podemos decirles a nuestros clientes que se pueden quedar tranquilos".
Vern Phillips, Ingeniero Principal, Airbags y Volantes, Autoliv, Norteamérica
Solución de IT Scan 3D para Eifel
El escaneo White-light y la inspección en base a nubes de puntos refuerzan la estrategia de negocio SPDM de Hecker en cada punto de decisión. Proporcionan los datos sobre los cuales los ingenieros de Eifel y sus clientes basan sus decisiones de utillaje importantes. "Cada paso de verificación de proceso acelera el proceso de fabricación de molde y lo hace más confiable. Tratar cualquier problema desde un inicio, antes de que se hagan las piezas, asegura que uno no está dando vueltas sobre sí mismo"; Bob Squier, Presidente de 3D Scan IT.
Solución InnovMetric para 3D Scan IT
En un minuto o menos, el escaneo pinta la superficie inspeccionada con millones de puntos 3D. "Para nosotros, PolyWorks convierte todos los datos de escaneo que se traslapan en una sola capa de modelo poligonal", dice Squier. "En tan solo unos minutos, los datos de punto 3D se reducen de 95% o más para tener un tamaño de archivo manejable. Luego se inspecciona este modelo poligonal con el modelo matemático del sistema CAD del cliente".
Millones de puntos para evaluar la calidad de moldes
Los datos se recogieron utilizando el Sistema de Digitalización White Light, Imetric IScan V. El sistema de escaneo se calibró para un volumen de 150 mm, lo que da una resolución/espacio de punto de 0.080 mm. Esto son más de 150 puntos por milímetro cuadrado.
El escaneo IScan V funciona como una cámara 3D. Para cada pixel en la cámara, se calcula una coordenada 3D. Por lo tanto, para cada imagen 3D o escaneo se pueden medir 1.3 millones de puntos. Dado que todas las entidades de la pieza no se pueden ver desde un solo punto de estratégico, varios escaneos se colectan y alinean usando puntos de navegación comunes.
Inspección en base a nubes de puntos en PolyWorks
Después de realizar un escaneo del objeto al 100%, los datos luego se fusionan en un modelo poligonal. La funcionalidad IMMerge permite una reducción espectacular del tamaño de la nube de puntos para tiempos de inspecciones más rápidos y sin complicación. Luego, se inspecciona este modelo poligonal en el modelo CAD proporcionado a través de IGES. Una técnica de alineación de mejor ajuste se usa junto con el esquema de alineación datum de las piezas. Con la versatilidad adicional de la funcionalidad macro, una macro inspección interactiva se realizó en todas las piezas para asegurar la capacidad de reproducción del proceso de inspección y para incrementar la velocidad.
Esta macro inspección realizó los siguientes elementos de inspección: Alineación de mejor ajuste, Comparación con referencia, Imágenes de Reportes de Captura de Pantalla (tomadas desde unas perspectivas predeterminadas), Elementos GD&T (inspeccionados con todas las alineaciones de datum relevantes que se hicieron), Puntos de Comparación (para un punto discreto para un resultado de inspección en el estilo CMM) y Puntos de Arista & Límites (utilizando las funciones de Anotación de Error). Todos los resultados se reportaron en la herramienta de reporte EZLayout de PolyWorks.
La macro inspección insertó automáticamente todos los elementos de inspección reportados en la presentación de reporte de inspección estándar usando la herramienta EZLayout. Luego, este reporte se imprimió y se distribuyó para su revisión en un archivo PDF.
Sistema de digitalización Imetric IScan V
Los beneficios
En el negocio automotriz directo -un mercado sin margen de error- sería difícil sobrestimar el impacto de escaneo e inspección en base a nubes de puntos en la estrategia de negocio de SPDM de Eifel. SPDM depende de datos de superficie exactos, y todos los otros sistemas y tecnologías de Eifel serían mucho menos efectivos sin estos datos.
La velocidad, rango de exhaustividad, y exactitud de la inspección basada en nubes de puntos proporciona tiempos de procesamiento que los fabricantes extranjeros no pueden igualar.
Gracias a los métodos de escaneo y de inspección en base a nubes de punto, "siempre tenemos datos completamente validados por lo cual siempre estamos seguros de las superficies que estamos maquinando", dice Hecker. "Sabemos que estamos construyendo herramientas exactamente para el modelo maestro, que las dimensiones y tolerancias de las piezas moldadas serán correctas, y que no hay líneas duras donde debería haber superficies que se combinan con facilidad".
Agrega que "el escaneo también facilita integrar los cambios de ingeniería. Una pieza que se modificó se puede rápidamente volver a escanear y comparar con su forma 3D anterior. Todos los buenos datos de comparación mejoran nuestro planeamiento de trayectoria crítica. Nosotros, así como nuestros clientes, sabemos que terminaremos a tiempo".
Asegurar que la Transformación de Negocio Siga en Marcha
Eifel ha experimentado enormes ganancias empresariales de SPDM y la inspección- ventas en aumento constante, reducción a la mitad de los tiempos de entrega y manteniendo un margen de utilidad en un mercado muy difícil.
Para Hecker, los beneficios del escaneo y la inspección basada en las nubes de puntos incluyen:
- Multiplicar la cantidad de tiempo disponible para las decisiones de utillaje importantes, más tiempo para pensar y reaccionar
- Un salto cuántico en la garantía de calidad que no dejó pasar ningún defecto de superficie
- Una ventaja competitiva necesaria sobre los fabricantes de moldes de mano de obra de bajo costo que a menudo se equivocan en el cálculo de la contracción y distorsión, y dejan pasar otros detalles importantes.
- Mejorar la planificación de trayectoria critica gracias a datos correctos, rápidos y comparativos
- Solidificar la credibilidad de Eifel con Autoliv
Los beneficios para Autoliv son casi tan espectaculares
Phillips los resume así:
- Ser capaz de evaluar lo que está sucediendo con la contracción de pieza mediante la comparación de la pieza moldeada final con el modelo CAD maestro, gracias a la excelente información ahora disponible en el mapa de colores de PolyWorks.
- La garantía de que el utillaje será absolutamente correcto en la contracción del material, gracias al cierre de lazos de información con una inspección al 100% en cada etapa.
- Ser capaz de inspeccionar superficies libres de distorsión de abrazaderas en un programa de control, el método preferido de la industria automotriz para verificar dimensiones.
- Mantener un nivel alto de credibilidad para Autoliv con sus clientes.
En resumen, dijo Hecker, "Eifel ve el escaneo y la inspección en base a nubes de puntos como una manera de asegurarse de que la estrategia de negocio SPDM se mantenga y ayuda a asegurarse que recojamos los beneficios".
