Atualizando os Métodos de Inspeção para Acompanhar o Ritmo dos Negócios
InnovMetric e 3D Scan IT ajudam a Eifel Inc. a reduzir pela metade o prazo de entrega da fundição por injeção e a manter margens.
A Eifel Inc. é uma líder na produção e prototipagem de ferramentas para interiores automotivos. Ela também oferece ferramentas para as indústrias médica e aeroespacial e é especializada no desenvolvimento de produtos através de ferramentas de produção. A empresa constrói moldes para produtos como volantes, unidades de alojamento para airbag, consoles centrais, faróis, painéis de banco traseiro e peças de substituição.
A Eifel é sempre chamada quando um fornecedor tier one precisa de suporte de engenharia, projeto e ferramentas, para iniciar a produção logo após as deliberações de engenharia ou quando as negociações com o fornecedor duram mais tempo que o esperado, ou para construir ferramentas de substituição quando os erros de fornecedores internacionais não puderam ser corrigidos com retrabalho.
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O desafio
Antes da digitalização e da inspeção baseada em nuvem de pontos, os fabricantes de molde tinham que se contentar com os métodos de ponto a ponto desenvolvidos para fabricantes. Entretanto, esses métodos nunca foram adequados para ferramentas e peças moldadas, pois mais de 99% das superfícies não eram inspecionadas.
Já o processo de apalpação requeria máquinas de medição de coordenadas (CMMs), que coletam dados em cada ponto 3D. Portanto, os resultados das CMMs levavam dias. “Com apenas algumas centenas de pontos não se pode esperar que a apalpação identifique todos os problemas de superfície em uma cavidade do molde”, declarou Richard Hecker, Presidente da Eifel Inc. “Por causa da presença de deformações como saliências, curvaturas e linhas rígidas entre as superfícies adjacentes, detalhes que deveriam se misturar suavemente”. Ele acrescentou, “é por isso que eu vendi minha CMM e uso o 3D Scan IT e o PolyWorks® para minhas inspeções de superfície Classe A”.
A Eifel e seus clientes estão objetivamente focados no que a indústria automotiva chama de superfícies Classe A – superfícies que podem ser facilmente vistas nos showrooms das revendedoras. Nos negócios ultracompetitivos da indústria automotiva, as linhas são tudo. A usinagem da forma definitiva utiliza máquinas-ferramenta de alta precisão e controles numéricos computacionais (CNCs) para cortar metal com precisão de acordo com o modelo matemático, ou seja, são os dados de projeto assistido por computador (CAD) que definem a peça, o que significa que o polimento manual ou “benching” foi quase eliminado.
“O que mudou na fabricação de moldes é que as superfícies Classe A agora são mensuráveis. Isso significa que os fabricantes de moldes podem fazer as inspeções de acordo com as especificações, fazendo da usinagem de forma definitiva uma solução prática para a fabricação de moldes”, afirmou Hecker. Para a Eifel, uma oportunidade surgiu. Sua resposta foi expandir os serviços da empresa em direção a projeto e engenharia, centralizar seu foco primeiramente em airbags e volantes e desenvolver técnicas de inspeção de nuvens de pontos de alta densidade em cada aspecto das operações de rotina.
A inspeção com digitalização reúne tudo isso na Eifel.
A solução
A solução da Eifel para a Autoliv
Para a Autoliv, a Eifel fornece serviços de projeto de ferramentas e de engenharia e fabrica moldes para todos os seis componentes de um sistema de airbag no lado do motorista. Cada programa de ferramentas inclui o alojamento de airbag, montagem decorativa (bisel) do volante e os botões para controle automático da velocidade e sistemas de som.
“A Eifel supre a necessidade crescente por fornecedores da tier one”, disse Hecker. “Eles querem fornecedores de ferramentas que desenvolvam e terminem um projeto rapidamente, desde o esboço inicial, mesmo que de modo superficial, até as linhas de montagem”. Ele visualiza os negócios integrados de projeto e fabricação como o desenvolvimento e fabricação simultânea de produtos, ou SPDM. “Não somos apenas uma oficina de molde independente ou uma casa de projeto independente; somos um centro de desenvolvimento de produtos”.
O objetivo na fabricação de moldes é evitar projetos de ferramentas que não possam ser fabricados e, para alcançar isso, é preciso uma comunicação constante entre os projetistas, engenheiros e mecânicos de molde que integram equipes multifuncionais para cada trabalho. Na Eifel, a comunicação é o centro do SPDM.
O SPDM exige a validação, através de inspeções, de cada passo da fabricação de moldes. Assim, o 3D Scan IT tem um papel vital em todo o processo do projeto e construção. Com um scanner Imetric-IScan White Light de duas câmeras, o 3D Scan IT inspeciona cada trabalho de usinagem de molde em cada etapa importante:
- Ferramentas de protótipo de alumínio
- Testes dos moldes e produção inicial de baixa escala
- Ferramentas de aço prontas para produção de alto volume
“As inspeções nos garantem que tudo está indo bem dimensionalmente, então, podemos dizer aos nossos clientes que eles podem ficar despreocupados”.
Vern Phillips, Engenheiro Chefe, Airbags e Volantes, Autoliv, América do Norte
Solução 3D Scan IT para a Eifel
A digitalização com luz branca e a inspeção baseada em nuvem de pontos reforçam a estratégia comercial de SPDM seguida por Hecker em cada ponto de decisão. Esses procedimentos fornecem os dados nos quais os engenheiros da Eifel e seus clientes se baseiam para tomar decisões cruciais sobre ferramentas. “Cada passo do processo de verificação acelera o processo de fabricação de moldes e o torna mais confiável. Abordar previamente quaisquer questões, antes das peças serem feitas, garante que você não estará correndo atrás da sua própria sombra. Você sabe que o molde não está errado e que não existe problema de processo a ser resolvido”, Bob Squier, Presidente da 3D Scan IT.
Solução InnovMetric para 3D Scan IT
Em menos de um minuto, o scanner recobre a superfície inspecionada com milhões de pontos 3D. “Para nós, o PolyWorks converte todos os dados sobrepostos da digitalização em um único modelo poligonal de malha”, disse Squier. “Em apenas alguns minutos, os dados de pontos 3D são reduzidos em 95% ou mais a um tamanho de arquivo aceitável. Esse modelo poligonal é então inspecionado seguindo o modelo matemático do sistema de CAD dos clientes”.
Milhões de pontos para avaliar a qualidade dos moldes
Os dados são coletados utilizando o Sistema de Digitalização por Luz Branca Imetric IScan V. O sistema de digitalização é calibrado no volume de 150 mm, o que resulta numa resolução/espaçamento de pontos de 0,080 mm. Isso representa mais de 150 pontos por milímetro quadrado.
O scanner IScan V funciona como uma câmera 3D. Para cada pixel na câmera, uma coordenada 3D é calculada. Portanto, para cada imagem ou digitalização 3D, podem ser calculados 1,3 milhão de pontos. Uma vez que nem todas as entidades geométricas da peça podem ser vistas a partir de um único ponto de visão, várias digitalizações são coletadas e alinhadas utilizando pontos comuns de navegação.
Inspeção baseada em nuvem de pontos no PolyWorks
Após realizar a digitalização completa de um objeto, os dados são integrados a um modelo poligonal. A funcionalidade IMMerge permite uma redução drástica de pontos na nuvem, permitindo inspeções mais suaves e rápidas. Então, o modelo poligonal é inspecionado a partir do modelo CAD, por IGES. Uma técnica de alinhamento Best-fit é utilizada em conjunto com o esquema de alinhamento de datum da peça. Com a versatilidade adicional da macrofuncionalidade, uma macroinspeção interativa é realizada em todas as peças para garantir a repetição do processo de inspeção e para aumentar a velocidade.
Essa macroinspeção realiza os seguintes elementos de inspeção: Alinhamento Best-fit, Comparação com a Referência, Imagens do Relatório de Fotos (tiradas das perspectivas predefinidas), elementos GD&T (inspecionados com todos os alinhamentos de datum tendo sido feitos), Ponto de Comparação (para um ponto discreto, para uma inspeção estilo CMM) e pontos de Limite e Borda (utilizando as funções Error Annotation). Todos os resultados são relacionados na ferramenta de relatório PolyWorks EZlayout.
A macroinspeção insere automaticamente todos os elementos de inspeção relatados em um relatório de inspeção padronizado utilizando a ferramenta EZlayout. Esse relatório é impresso e distribuído para revisão no formato PDF.
Sistema de digitalização Imetric IScan V
Os benefícios
Nos negócios automotivos tier one (um mercado no qual não há espaço para erro), nunca é demais superestimar o impacto que a digitalização e inspeção baseada em nuvem de pontos tem na estratégia comercial SPDM da Eifel. O SPDM depende de dados de superfície precisos. Logo, sem esses dados, todos os outros sistemas e tecnologias da Eifel teriam sua eficácia altamente reduzida.
A velocidade, abrangência e precisão de uma inspeção baseada em nuvem de pontos concedem tempos de resposta que os fabricantes de moldes internacionais não podem igualar.
Graças aos métodos de digitalização e inspeção de nuvem de pontos, “nós sempre obteremos dados totalmente validados, então sempre teremos informações exatas sobre as superfícies que estamos usinando”, afirmou Hecker. “Saberemos que estamos fazendo ferramentas exatamente iguais ao modelo principal, que as dimensões e tolerâncias das peças moldadas estarão corretas e que não há linhas rígidas onde deveria haver superfícies suavemente misturadas”.
Ele acrescentou que a “digitalização também facilita a acomodação de mudanças na engenharia. Uma peça que foi modificada pode ser rapidamente redigitalizada e comparada com sua forma 3D anterior. Todos esses dados comparativos aprimoram nosso planejamento de caminho crítico. Além de nós, nossos clientes também sabem que terminaremos a tempo”.
Garantindo o Progresso da Transformação nos Negócios
O SPDM e a inspeção proporcionaram à Eifel grandes ganhos nos negócios – avanço consistente das vendas, redução de prazos de entrega e manutenção de margens de lucro em um mercado muito difícil.
Para Hecker, os benefícios da digitalização e da inspeção baseada em nuvem de pontos incluem:
- Multiplicação da quantidade de tempo disponível para decisões importantes de ferramentas, mais tempo para pensar e reagir
- Um salto quântico na garantia de qualidade para que nenhuma falha de superfície seja ignorada
- Uma vantagem competitiva extremamente necessária sobre os fabricantes de moldes que utilizam baixa taxa de mão de obra – fabricantes que frequentemente erram no cálculo da redução e deformação, ficando alheios, assim, a outros detalhes cruciais
- Aprimoramento do planejamento de caminho crítico graças a dados corretos, rápidos e comparativos
- Consolidação da credibilidade da Eifel com a Autoliv
Os benefícios para a Autoliv são quase tão grandes
Phillips os resumiu como:
- Capacidade de avaliar o que está acontecendo com a redução da peça ao comparar a peça moldada final ao modelo CAD principal, graças às informações excelentes agora disponíveis no mapa de cores do PolyWorks
- Garantia de que as ferramentas serão totalmente corretas na redução do material, graças aos loops fechados de informação com 100% de inspeção em cada etapa
- Capacidade de inspecionar superfícies livres de distorções de fixação em um dispositivo de verificação, o método de preferência da indústria automotiva para verificar dimensões
- Manter um alto nível de credibilidade da Autoliv para com seus clientes
Em resumo, Hecker declarou que “a Eifel foca a digitalização e inspeção baseada em nuvem de pontos para se certificar de que a estratégia comercial SPDM continue progredindo e que ela nos ajude a colher os benefícios”.
