Alla ricerca dell'interconnessione perfetta
Daimler AG sceglie InnovMetric e Leica per ottimizzare l’interconnessione dei componenti.
Daimler AG vanta una gamma di prodotti che comprende microcar, coupé sportive, berline e station wagon, van multiuso e veicoli commerciali. Il secondo stabilimento Daimler AG in Germania per dimensioni è quello di Brema, con quasi 14.000 dipendenti e una superficie di 850.000 metri quadrati. Le SL e le SLK, così come tutte le versioni della classe C (berlina, station, coupé e cabrio) nascono qui.
La prima cosa che si nota percorrendo su e giù i corridoi apparentemente infiniti dello stabilimento lineare e ultramoderno di Brema della Daimler AG è la quasi totale assenza di persone. Centinaia di robot svolgono le loro mansioni con precisione chirurgica, posizionano i vari componenti in lamiera, li saldano e, una volta completate, inviano le parti alla stazione di lavorazione successiva, quindi trasportano i prodotti finiti in alto nell’officina per sfruttare al massimo gli spazi. Visti da lontano, i robot sempre in azione sembrano quasi danzare. I pochi operai dello stabilimento che si vedono usano le care vecchie biciclette per sfrecciare tra le varie sezioni delle officine: qui l’high-tech e il low-tech convivono armoniosamente.
Il progresso tecnologico nei processi manifatturieri ha visto geometrie più audaci saltar fuori dalle tavole dei disegnatori e arrivare in linea di montaggio. In un passato, non così remoto, le automobili presentavano semplici sagome squadrate, caratterizzate da parti adattate l’una all’altra lungo linee più o meno semplice. Oggi le auto moderne sfoggiano linee ben più complesse rispetto al passato. È evidente che ispezionare l’accoppiamento di queste parti è diventato un compito progressivamente più articolato.
Il reparto Body-In-White (BIW) Rollout and Process Optimization si occupa proprio di questo: controllare come i vari componenti delle auto si accoppiano tra loro. Sulla base di queste misurazioni, aspetto ancora più importante, viene fornito un feedback agli stabilimenti di produzione che consentirà di apportare adeguamenti mirati e specifici alle attrezzature.
Dirk Noffke, metrologo presso la Daimler AG di Brema, ispeziona l'accuratezza dimensionale del parafango sinistro di un BIW della Mercedes SLK. Il confronto tra i dati CAD e quelli reali viene visualizzato dal vivo nel software PolyWorks Inspector.
La sfida
Henning Siemers, ingegnere addetto alle operazioni, si occupa delle misurazioni BIW e delle ispezioni. Ci spiega: «Il nostro compito è assicurare la precisione dimensionale di tutto il body-in-white. Ovviamente, ogni BIW è costituito da una serie di singoli componenti che devono accoppiarsi perfettamente. Il nostro compito principale è ispezionare tutto il BIW, sia le singole parti sia il veicolo completo, tra cui gli eventuali “gap” tra i pannelli, quindi analizzare i dati che abbiamo acquisito. Sulla base delle analisi effettuate, ci rivolgiamo nuovamente agli stabilimenti di produzione e apportiamo correzioni alle attrezzature, facendo in modo che i vari componenti delle automobili prodotte si accoppino perfettamente.»
La complessità delle linee delle auto moderne e le tolleranze sempre più rigorose hanno spinto al limite gli strumenti usati per questi scopi.
In passato il reparto di Siemers usava strumenti manuali. «Prima le auto erano fatte di segmenti praticamente squadrati che si interconnettevano bene senza troppi interventi. Oggi vediamo auto più curvilinee, con zone arrotondate, geometrie che variano drasticamente e pannelli giuntati con qualsiasi tipo di angolo o linea. Inoltre i requisiti più rigorosi delle giunzioni tra i singoli pannelli ci costringono a lavorare con tolleranze strettissime.» Henning Siemers, ingegnere addetto alle operazioni
La soluzione
Avendo a che fare con veicoli dalle geometrie sempre più complesse, Siemers e il suo team erano alla ricerca di nuove tecnologie da destinare ai propri compiti. Siemers ci spiega che: «Ogni anno Karl-Heinz Boecker, il nostro ingegnere addetto alla qualità, partecipa alla fiera CONTROL che si tiene a Sinsheim, in Germania. Proprio qui, qualche anno fa, aveva visto il sistema Leica TScan, che al tempo era ancora un prototipo. In base alle specifiche annunciate sapevamo che poteva fare al caso nostro, ma volevamo aspettare segnali positivi per essere sicuri che il prodotto fosse realmente pronto per il mercato. Il primo problema che avevamo riscontrato con molte altre soluzioni di scansione era l’incapacità del software di stare al passo con l’hardware. Acquisire tutti quei punti è un’operazione tutto sommato semplice; ma cosa ci facciamo dopo? Avevamo come l’impressione che molti produttori non dedicassero la stessa attenzione tanto al software quanto all’hardware.» Pochi mesi fa, il team di Boecker ha organizzato una dimostrazione dei prodotti Leica Geosystems presso gli stabilimenti. Sono stati abbinati un laser tracker Leica LTD840, una sonda Leica T-Probe e un dispositivo di scansione Leica T-Scan; è stata scelta una combinazione di prodotti top della gamma. E il sistema Leica ha prodotto i risultati sperati.
Eventuali scostamenti dai dati CAD vengono rappresentati graficamente per mezzo del software PolyWorks Inspector. Le deviazioni vengono visualizzate sia con una scala cromatica che tramite i vettori. Vengono analizzate le informazioni per generare istruzioni relative alle correzioni, le quali vengono successivamente implementate direttamente sugli strumenti.
Leica T-Scan e la soluzione software PolyWorks®: una combinazione vincente.
«Sapevamo già che il Leica T-Scan era un eccellente sensore, e ci avevano già fatto vedere che la suite PolyWorks era un valido abbinamento. Il software è molto potente, e avevamo capito di aver preso la strada giusta», spiega Siemers.
Cambiare fa bene
Fin dalla consegna, il sistema Leica TProbe/T-Scan è stato usato per misurare il "gap” tra i pannelli, per esaminare la curvatura dei particolari, per ispezionare i fori di riferimento e operazioni simili. Siemers è stato anche impegnato nelle prove di diverse applicazioni del sistema Leica T-Scan. «Una delle nuove applicazioni che abbiamo studiato è la calibrazione in linea. In passato, i BIW venivano ispezionati su una stazione a reticolo e misurati con apparecchiature CMM tradizionali. Quando hai 150 pallet e vuoi misurare con tolleranze elevate, con i metodi tradizionali raggiungi rapidamente i limiti. Per questo volevamo la possibilità di effettuare le misurazioni in linea sia dei pallet e che degli strumenti, ed è qui che entra in gioco il sistema Leica T-Scan. Un’altra applicazione che ci interessa è l’ispezione dell’intero percorso del robot; si tratta di un programma per un futuro non lontano».
Vantaggi
Quando abbiamo chiesto cosa è cambiato dopo l’implementazione del sistema Leica T-Scan e PolyWorks, Siemers è stato molto specifico: «Potendo fare affidamento sulla scansione, ho a disposizione molte informazioni utili in più. La qualità dell’analisi dei particolari è migliorata; arriviamo alla radice del problema molto più velocemente ed esprimiamo soluzioni mirate, ad esempio interveniamo sulle attrezzature , in punti specifici, e modifichiamo i parametri in base ai risultati presentati da PolyWorks».
I vantaggi dell’uso del sistema Leica T-Probe/T-Scan e PolyWorks sono molteplici. «Quello che davvero apprezziamo è la portabilità. Con le apparecchiature Leica Geosystems, riesco ad acquisire tutte le informazioni di cui ho bisogno in sole 2-3 ore, ed eseguo l’analisi in un momento successivo. Così non blocco la produzione troppo a lungo, perché il sistema ci consente di operare in parallelo: mentre un operatore acquisisce le misurazioni, l’altro può già lavorare alla classificazione dei risultati».
Il sistema combinato Leica T-Probe/T-Scan acquisisce misurazioni in un range di 15 m, e offre ai tecnici un volume operativo di 30 m. E per Henning Siemers e il suo team c’è la tranquillità di sapere che anche se i requisiti metrologici dovessero variare in futuro, dispongono già di attrezzature sufficienti a operare nel quadro di un volume abbastanza ampio da ospitare più BIW contemporaneamente.
La modularità del sistema è un aspetto importante per il team di Siemers. «Abbiamo acquistato un Leica T-Probe nello stesso momento in cui abbiamo ricevuto il Leica T-Scan. La misurazione wireless tattile rappresenta un importante valore aggiunto quando misuriamo parti altamente deformabili come i cofani. Eseguiamo una misurazione rapida con il Leica T-Probe per avere una prima idea sulle condizioni del particolare. Se dovessimo avviare la scansione immediatamente, servirebbe più tempo per rendersi conto che il cofano è deformato. Con il Leica T-Probe, è sufficiente acquisire pochi punti per capire in che direzione muoverci. Tutto questo lo facciamo all'interno di PolyWorks, passando semplicemente dal Leica T-Probe al Leica T-Scan.»
Grazie all’ampio volume operativo del sistema Leica T-Scan, che consente di ispezionare oggetti di misura fino a 15 m, è possibile ispezionare un lato completo del BIW senza dover riposizionare il Laser Tracker. L'operatore si sposta avanti e indietro lungo il veicolo, e il Leica Laser Tracker si aggangia al Leica T-Probe/T-Scan all'interno del volume di misurazione completo.
