Una soluzione progressiva per stampi progressivi
La combinazione scanner Leica e PolyWorks aiuta Majestic Industries a dimezzare i tempi di prova degli stampi.
Majestic Industries, Inc. produce matrici per lo stampaggio di lamiere per prodotti industriali, di consumo e automobilistici. Per distinguersi in questo mercato ultra-competitivo, Majestic è specializzata in stampi progressivi ad alta velocità per grandi lavori di stampaggio. Dovendo affrontare sfide più grandi e di maggiore complessità, l'azienda incorpora tecnologie avanzate per la produzione di questi strumenti all'avanguardia.
La sfida
Le dimensioni dei suoi stampi progressivi li rendono difficili da ispezionare e misurare. Con una lunghezza fino a 18 piedi e un peso di 100 mila libbre, possono essere troppo grandi per una macchina di misura a coordinate (CMM) e troppo ingombranti per essere trasportati in un laboratorio di ispezione. Così, l'azienda ha investito in un sistema di scansione 3D e in una CMM portatile che si sposta sugli stampi.
La soluzione
Il sistema di scansione 3D, che comprende il T-Scan e il T-Probe palmari di Leica Geosystem e il software PolyWorks® di InnovMetrics, gestisce le ispezioni degli utensili e lo stampaggio. Secondo Mike Reed, responsabile della qualità, "Il sistema funziona molto bene per le ispezioni in entrata, quelle durante il processo e quelle dei primi articoli. Siamo molto soddisfatti di quello che sta facendo per noi". Tuttavia, Majestic ha capito che il sistema di scansione può fare molto di più che assicurare la qualità. "Stiamo scoprendo sempre più cose per cui può essere usato", spiega Reed.
Una delle scoperte di Majestic è che la combinazione scanner Leica e software PolyWorks dimezza i tempi di prova degli stampi.
Prove degli stampi progressivi
Prima di sottoporre gli stampi in lamiera per l'accettazione da parte del cliente, ogni stampo progressivo passa attraverso un processo di prova completo. Dopo la progettazione e la costruzione, gli stampi vengono caricati su presse di campionamento e vengono misurati i primi stampaggi. Lo stampo viene quindi lavorato, regolato e ricaricato nella pressa per un'altra serie di pezzi campione. Questo processo iterativo richiede tempo e lavoro.
Date le dimensioni e la complessità dei suoi stampi progressivi, Majestic ha trascorso in precedenza più di due mesi nella fase di prova. Reed ha spiegato: "A seconda del pezzo, potrebbero servire da cinque a otto iterazioni prima di arrivare al dunque". I campioni sono stati misurati con una macchina di misura a coordinate (CMM), il che ha fornito al talentuoso team di progettazione di Majestic solo poche centinaia di dimensioni per diagnosticare gli stampi. Senza il quadro completo, i progettisti di stampi si sono affidati all'esperienza e all'intuizione per determinare dove erano necessarie le regolazioni e quanta compensazione del ritorno elastico utilizzare.
Dal momento che rimuovere troppo acciaio da uno stampo non è consigliabile, "Abbiamo fatto degli aggiustamenti conservativi per essere sicuri di tagliare sempre 'metallo sicuro'", ha spiegato Reed. Con ogni iterazione che ha richiesto quasi una settimana, l'approccio conservativo alle prove degli stampi ha allungato le consegne, aumentato le spese e riducendo i profitti.
Reed ha spiegato: "Una cosa che ci entusiasma molto è l'utilizzo del sistema di scansione per aiutare a compensare il ritorno elastico durante le prove degli stampi. Con lo scanner Leica e PolyWorks, stiamo riducendo i tempi di oltre la metà." La riduzione dei tempi è scaturita da un reporting più veloce e da informazioni migliori che consentono ai costruttori di utensili di essere più aggressivi in ogni ciclo di regolazione degli stampi.
Mike Reed di Majestic scansiona uno stampaggio di lamiere direttamente in PolyWorks con lo scanner laser portatile Leica T-Scan.
Quando i primi campioni vengono tolti dalla pressa, vengono scansionati tramite laser con il Leica T-Scan portatile. Lo scanner alimenta fino a 20.000 punti al secondo direttamente nel pacchetto PolyWorks/Inspector™. Entro pochi istanti dal completamento della scansione, PolyWorks produce un confronto globale del pezzo con i suoi dati CAD. La mappa di colori che ne risulta rappresenta in modo vivido lo stampaggio delle lamiere e mette in evidenza le aree che necessitano di modifiche. Reed ha spiegato: "È un feedback quasi istantaneo sulla qualità del pezzo. Lo scansiono e dico ai progettisti esattamente come va."
Oltre a mostrare i punti in cui il pezzo è fuori specifica, il software elimina anche il dover fare ipotesi. "Con PolyWorks, abbiamo uno strumento di Morphing che ci permette di prevedere e regolare il ritorno elastico dello stampaggio", ha spiegato Reed. "Ed è così che stiamo riducendo il numero di iterazioni di prova degli stampi".
"Anche con una scadenza ravvicinata su un pezzo difficile, sappiamo che possiamo portare a termine il lavoro nel modo giusto". Mike Reed, Responsabile qualità presso Majestic
Vantaggi
Il punto fondamentale per Majestic è che la riduzione dei tempi di prova degli stampi favorisce la sua competitività. I suoi clienti progettano stampaggi complessi ma si aspettano consegne più a breve termine e prezzi inferiori. Per rispondere alla domanda, Majestic sfrutta il sistema di scansione 3D per accelerare il processo di fabbricazione degli stampi.
Majestic è all'altezza della sfida
Per dimostrare il suo punto di vista, Reed ha citato un progetto iniziato con un complesso assemblaggio di due pezzi che il cliente ha voluto consolidare in un unico stampaggio. Questo progetto è stato impegnativo perché i pezzi erano molto lunghi, molto contorti e molto imprevedibili in termini di ritorno elastico. Reed ha spiegato: "Senza la scansione 3D non saremmo stati in grado di affrontare questo lavoro. Ci sarebbero volute troppe iterazioni di stampi, troppo lunghe e troppo rischiose".
Affidandosi al sistema di scansione 3D per fare un breve lavoro di prova degli stampi, Majestic ha accettato la sfida di realizzare lo stampo progressivo per questo difficile stampaggio. Dal momento che ora questa è la prassi standard, i primi stampi sono stati analizzati in PolyWorks|Inspector™. Utilizzando la capacità di caricamento dal vivo, i dati dello scanner laser T-Scan e della CMM portatile T-Probe sono stati portati direttamente in PolyWorks durante la scansione del campione. Successivamente è stato generato automaticamente un modello poligonale a partire dai dati scansionati usando la tecnologia di meshing di PolyWorks. Una volta importato il modello di riferimento (modello CAD meshato), è stato confrontato con il pezzo scansionato per eseguire un'analisi globale delle deviazioni. I costruttori di stampi hanno quindi esaminato la mappa di colori risultante per determinare esattamente quali cambiamenti erano necessari.
Quando le modifiche hanno riguardato la compensazione del ritorno elastico, Majestic ha usato lo strumento di Morphing nella soluzione PolyWorks|Modeler™. Questa applicazione effettua automaticamente gli aggiustamenti necessari per ottenere uno stampaggio che sia all'interno delle specifiche di progetto. “Con lo strumento di Morphing, blocco i punti dei dati di scansione che non voglio spostare. Dopodiché seleziono i punti nelle aree che voglio correggere nel modello CAD, e PolyWorks li abbina automaticamente ai punti corrispondenti sul pezzo scansionato. Infine, imposto la percentuale di compensazione, e PolyWorks esegue tutti i calcoli al posto mio, compensa i punti di corrispondenza automatica e crea una nuova mesh per il modello CAD", spiega Reed.
Una volta apportate le modifiche, i dati sono stati importati in CATIA® per essere utilizzati per la modifica del design dello stampo e la creazione di nuovi percorsi di lavorazione. Dopodiché il team ha iniziato il secondo ciclo di lavorazione, stampaggio e scansione 3D. Reed ha commentato: "Anche con il sistema di scansione, abbiamo avuto bisogno di sei iterazioni per questo pezzo". Ma si è affrettato ad aggiungere: "Senza, sarebbe stato più del doppio.
Una volta completato, Majestic era entusiasta di aver accettato questo difficile progetto e il suo cliente era molto soddisfatto dei risultati. Secondo Reed, Majestic Industries ha una storia di vittorie tecnologiche e ritiene che questo sia un motivo importante per continuare ad avere successo.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Modeler™