Uma solução progressiva para matrizes progressivas
O pacote com o scanner Leica e o PolyWorks® ajuda a Majestic Industries a cortar pela metade o tempo de teste de matrizes.
A Majestic Industries, Inc. fabrica matrizes de peças estampadas em chapas metálicas para produtos industriais, de consumo e automotivos. Para se destacar neste mercado ultracompetitivo, a Majestic se especializou em matrizes progressivas de alta velocidade para grandes peças estampadas. Apresentando desafios e complexidades cada vez maiores, a empresa incorpora tecnologias avançadas para fabricar essas ferramentas de última geração.
O desafio
O tamanho de suas matrizes progressivas as torna difíceis de inspecionar e medir. Com até 18 pés de comprimento e centenas de milhares de libras de peso, elas podem ser grandes demais para uma máquina de medição por coordenadas (CMM) e volumosas demais para serem transportadas para um laboratório de inspeção. Por isso, a empresa investiu em um sistema de digitalização 3D e CMM portátil que pode ir até as matrizes.
A solução
O sistema de digitalização 3D, que inclui o T-Scan e T-Probe portáteis da Leica Geosystem e o software PolyWorks® da InnovMetric, cuida da maior parte das inspeções das ferramentas e da estampagem. De acordo com Mike Reed, gerente de qualidade, “O sistema está funcionando muito bem para as inspeções na entrada, em processo e de primeiro artigo. Estamos muito satisfeitos com o que o sistema está realizando.” No entanto, a Majestic percebeu que o sistema de digitalização pode fazer muito mais do que garantir a qualidade. “Estamos descobrindo cada vez mais usos para o sistema”, disse Reed.
Uma das descobertas da Majestic é que a combinação do scanner Leica e do software PolyWorks reduz pela metade o tempo de teste da matriz.
Testes de Matrizes Progressivas
Antes de enviar as peças estampadas em chapa metálica para aceitação pelo cliente, cada matriz progressiva passa por um exaustivo processo de testes. Seguindo o projeto e a construção, as matrizes são carregadas em prensas de amostragem e as primeiras peças estampadas são medidas. A matriz é usinada, ajustada e recarregada na prensa para produzir novas amostras. Esse processo iterativo é demorado e trabalhoso.
Devido ao tamanho e complexidade de suas matrizes progressivas, anteriormente, a Majestic gastava mais de dois meses na fase de testes da matriz. Reed disse: “Dependendo da peça, poderia haver de cinco a oito iterações antes de acertarmos.” As amostras foram medidas com uma máquina de medição por coordenadas (CMM), que fornecia à talentosa equipe de projeto da Majestic apenas algumas centenas de dimensões para diagnosticar as peças estampadas. Sem uma visão completa, os projetistas de matrizes confiavam em sua experiência e intuição para determinar onde os ajustes eram necessários e quanto retorno elástico deveria ser usado.
Já que remover muito aço da matriz não é algo desejável, “fazíamos ajustes conservadores para garantir que estávamos sempre cortando ‘metal seguro’”, disse Reed. Com cada iteração levando quase uma semana, a abordagem conservadora para os testes de matrizes prolongava as entregas, aumentava as despesas e reduzia os lucros.
Reed disse: “Algo que nos deixa muito empolgados é usar o sistema de digitalização para ajudar a compensar o retorno elástico durante os testes de matrizes. Com o scanner Leica e o PolyWorks, estamos reduzindo esse tempo em mais da metade.” A redução de tempo vem de relatórios mais rápidos e melhores informações, que permitem que os fabricantes de ferramentas sejam mais agressivos em cada ciclo de ajustes da matriz.
Mike Reed, da Majestic, digitalizando uma peça estampada em chapa metálica diretamente no PolyWorks, com o laser scanner portátil Leica T-Scan.
À medida que as primeiras amostras saem da prensa, elas são digitalizadas com o laser usando o T-Scan portátil da Leica. O scanner captura até 20.000 pontos por segundo diretamente no pacote PolyWorks/Inspector™. Momentos após a conclusão da digitalização, o PolyWorks produz uma comparação global da peça com os dados do CAD da peça. O mapa de cores resultante descreve vividamente a peça estampada em chapa metálica e destaca as áreas que precisam ser modificadas. Reed disse: “É um feedback quase instantâneo da qualidade da peça. Eu digitalizo e digo aos projetistas exatamente o que está acontecendo.”
O software não apenas mostra onde a peça está fora das especificações, mas também elimina todas as suposições. “Com o PolyWorks, existe uma ferramenta chamada Morphing que nos permite prever e ajustar o retorno elástico da estampagem”, disse Reed. “E é assim que estamos reduzindo o número de iterações de teste das matrizes.”
“Mesmo com um prazo apertado e uma peça difícil, sabemos que podemos fazer o trabalho corretamente.” Mike Reed, Gerente de Qualidade, Majestic
Os benefícios
No final, para a Majestic, reduzir os tempos de teste das matrizes faz com que a empresa seja mais competitiva. Os clientes da Majestic estão projetando peças estampadas complexas, mas esperam entregas mais rápidas e preços mais baixos. Para atender à demanda, a Majestic aproveita o sistema de digitalização 3D para acelerar o processo de fabricação de matrizes.
A majestic está enfrentando o desafio
Para provar seu ponto de vista, Reed citou um projeto que começou com uma montagem complexa de duas peças que o cliente queria consolidar em uma única peça estampada. Este projeto foi desafiador porque as peças eram muito longas, muito contorcidas e muito imprevisíveis em termos de retorno elástico. Reed disse: “Sem a digitalização 3D, não teríamos sido capazes de realizar este trabalho. Teriam sido necessárias muitas iterações de matrizes, teria demorado demais e teria sido arriscado demais.”
Contando com o sistema de digitalização 3D para agilizar os testes da matriz, a Majestic aceitou o desafio de fazer a matriz progressiva para essa peça estampada difícil. Agora, como é sua prática padrão, as primeiras peças estampadas foram analisadas no PolyWorks|Inspector™. Usando a capacidade de transmissão ao vivo, os dados do laser scanner T-Scan e da CMM portátil T-Probe foram carregados diretamente no PolyWorks, enquanto a amostra era digitalizada. Em seguida, foi gerado um modelo poligonal automaticamente a partir dos dados digitalizados usando a tecnologia de criação de malha do PolyWorks. Após a importação do modelo de referência (modelo CAD em malha), ele foi comparado com a peça digitalizada para realizar uma análise do desvio global. Os fabricantes de matrizes revisaram o mapa de cores resultante para determinar exatamente quais mudanças eram necessárias.
Quando as modificações envolviam a compensação do retorno elástico, a Majestic usou a ferramenta Morphing na solução PolyWorks|Modeler™. Este aplicativo faz os ajustes necessários automaticamente para que a peça estampada fique dentro das especificações do projeto. “Com a ferramenta Morphing, eu bloqueio os pontos que não desejo mover nos dados da digitalização. Em seguida, seleciono os pontos nas áreas que desejo ajustar no modelo CAD e o PolyWorks automaticamente faz a correspondência com os pontos na peça digitalizada. E, finalmente, estabeleço a porcentagem de compensação e o PolyWorks faz todos os cálculos para mim, compensa os pontos com correspondência automática e cria uma nova malha para o modelo CAD”, disse Reed.
Depois que as alterações foram feitas, os dados foram importados para o CATIA® para serem usados na modificação do projeto da matriz e na criação de novos percursos para as ferramentas de usinagem. Em seguida, a equipe iniciou o segundo ciclo de usinagem, estampagem e digitalização 3D. Reed diz: “Mesmo com o sistema de digitalização, precisávamos de seis iterações da matriz para acertar essa peça.” Mas ele acrescentou rapidamente: “Sem ele, teria sido mais do que o dobro disso.
Quando concluído, a Majestic ficou contente por ter aceito esse projeto difícil e o cliente ficou muito satisfeito com os resultados. De acordo com Reed, a Majestic Industries tem um histórico de usar tecnologia de ponta e ele acredita que esse é um grande motivo do seu sucesso.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Modeler™