Een progressieve oplossing voor progressieve matrijzen
De combinatie van een Leica-scanner en PolyWorks® helpt Majestic Industries om de uitprobeertijd te halveren.
Majestic Industries, Inc. maakt stempelmatrijzen van plaatmetaal voor industriële, consumenten- en automobielproducten. Om zich te onderscheiden in deze ultracompetitieve markt, specialiseert Majestic zich in snelle progressieve matrijzen voor grote stempels. Het bedrijf staat voor grotere uitdagingen en hogere complexiteit en gebruikt geavanceerde technologieën om deze ultramoderne tools te produceren.
De uitdaging
De enorme omvang van de progressieve matrijzen maakt het moeilijk om ze te inspecteren en te meten. Met een lengte tot 6 meter en een gewicht van 100.000 kg kunnen ze te groot zijn voor een coördinatenmeetmachine (CMM) en te onhandelbaar om naar een inspectielab te vervoeren. Dus investeerde het bedrijf in een 3D-scansysteem en een draagbaar CMM-systeem dat kan worden meegenomen naar de matrijzen.
De oplossing
Het 3D-scansysteem, dat bestaat uit de handheld T-Scan en T-Probe van Leica Geosystem en de PolyWorks-software van InnovMetric, verzorgt het grootste deel van de inspecties van gereedschappen en stempels. Volgens Mike Reed, kwaliteitsmanager, "werkt het systeem heel goed voor inkomende inspecties, inspecties tijdens het proces en eerste artikelinspecties. We zijn erg blij met wat het voor ons doet." Majestic heeft zich echter gerealiseerd dat het scansysteem veel meer kan doen dan kwaliteit garanderen. "We ontdekken steeds meer dingen waarvoor het gebruikt kan worden", zei Reed.
Een van de ontdekkingen van Majestic is dat de combinatie van de Leica-scanner en de PolyWorks-software de uitprobeertijden halveert.
Probeerversies progressieve matrijzen
Voordat plaatwerkstempels voor acceptatie bij de klant worden ingediend, ondergaat elke progressieve matrijs een uitputtend uitprobeerproces. Na het ontwerp en de constructie worden de matrijzen op monsterpersen geladen en worden de eerste afdrukken gemeten. De matrijs wordt dan bewerkt, bijgesteld en opnieuw in de pers geladen voor een nieuwe serie proefonderdelen. Dit iteratieve proces is tijdrovend en arbeidsintensief.
Met de grootte en complexiteit van de progressieve matrijzen, duurde deze uitprobeerfase voor matrijzen bij Majestic voorheen meer dan twee maanden. Reed zei: "Afhankelijk van het onderdeel kunnen er vijf tot acht iteraties zijn voordat we het precies goed hebben." De proefversies werden gemeten met een coördinatenmeetmachine (CMM), waardoor het getalenteerde ontwerpteam van Majestic slechts een paar honderd afmetingen had om een diagnose van de stempels te stellen. Zonder het hele plaatje vertrouwden de matrijsontwerpers op ervaring en intuïtie om te bepalen waar aanpassingen nodig waren en hoeveel terugveringscompensatie ze moesten gebruiken.
Aangezien het ongewenst is om te veel staal uit de matrijs te verwijderen, "hebben we conservatieve aanpassingen gedaan om ervoor te zorgen dat we altijd 'metaalveilig' snijden", aldus Reed. Omdat elke iteratie bijna een week in beslag nam, zorgde de conservatieve aanpak van deze trajecten voor uitproberen voor langere leveringstijden, hogere kosten en minder winst.
Reed zei: "Iets waar we erg enthousiast over zijn, is het gebruik van het scansysteem om te helpen bij het compenseren van terugvering tijdens de uitprobeerfasen. Met de Leica-scanner en PolyWorks kunnen we die tijd met meer dan de helft verkorten." De tijdsbesparing is het gevolg van snellere rapportage en betere informatie waardoor de gereedschapsmakers agressiever kunnen zijn bij elke ronde van matrijsaanpassingen.
Mike Reed bij Majestic, scant een plaatstalen stempel rechtstreeks in PolyWorks met de draagbare Leica T-Scan-laserscanner.
Als de eerste monsters van de pers komen, worden ze met de laser gescand met de handheld Leica T-Scan. De scanner voert tot 20.000 punten per seconde rechtstreeks in het PolyWorks|Inspector™-pakket in. Binnen enkele ogenblikken na het voltooien van de scan produceert PolyWorks een globale vergelijking van het onderdeel met de CAD-gegevens. De resulterende kleurenkaart geeft een levendige weergave van het stansen van het plaatwerk en markeert gebieden die moeten worden aangepast. Reed zei: "Het is bijna onmiddellijke feedback over de kwaliteit van het onderdeel. Ik scan het en vertel de ontwerpers precies wat er aan de hand is."
De software laat niet alleen zien waar het onderdeel buiten de specificaties valt, maar neemt ook het giswerk weg. "Met PolyWorks hebben we een tool voor vervormen waarmee we de terugvering van het stansen kunnen voorspellen en aanpassen", aldus Reed. "En dat is hoe we het aantal iteraties van die probeertrajecten verminderen."
Zelfs met een krappe deadline voor een moeilijk onderdeel weten we dat we de klus op juiste wijze kunnen klaren." Mike Reed, kwaliteitsmanager, Majestic
De voordelen
Het komt er voor Majestic op neer dat het verkorten van de uitprobeertijden het bedrijf helpt concurrerend te zijn. De klanten ontwerpen complexe stempels, maar verwachten kortere leveringstijden en lagere prijzen. Om aan de vraag te voldoen, maakt Majestic gebruik van het 3D-scansysteem om het stansproces te versnellen.
Majestic gaat de uitdaging aan
Om zijn punt te bewijzen, haalde Reed een project aan dat begon met een complexe, tweedelige assemblage die de klant wilde consolideren in één enkele stans. Dit project was een uitdaging omdat de onderdelen erg lang, erg vervormd en erg onvoorspelbaar waren wat betreft terugvering. Reed zei: "Zonder 3D-scannen hadden we deze klus niet kunnen klaren. Er zouden te veel iteraties nodig zijn geweest, het zou veel te lang geduurd hebben en te riskant zijn geweest."
Vertrouwend op het 3D-scansysteem om korte metten te maken met het uitproberen van de matrijs, nam Majestic de uitdaging aan om de progressieve matrijs te maken voor deze moeilijke stans. Zoals nu de standaardpraktijk is, werden de eerste afstempelingen onderzocht in PolyWorks|Inspector™. Met behulp van de live-feed-functie werden de gegevens van de T-Scan-laserscanner en de T-Probe draagbare CMM direct in PolyWorks gebracht terwijl het monster werd gescand. Vervolgens werd er automatisch een polygonaal model gegenereerd uit de gescande gegevens met behulp van de meshing-technologie van PolyWorks. Na het importeren van het referentiemodel (meshed CAD-model) werd het vergeleken met het gescande onderdeel om een globale afwijkingsanalyse uit te voeren. De matrijzenmakers bekeken vervolgens de resulterende kleurenkaart om precies te bepalen welke veranderingen nodig waren.
Toen de wijzigingen terugveringscompensatie inhielden, gebruikte Majestic de morphing-tool in de PolyWorks|Modeler™-oplossing. Deze toepassing maakt automatisch de nodige aanpassingen om een stempel te maken die binnen de ontwerpspecificaties valt. "Met de Morphing-tool vergrendel ik de punten op de scangegevens die ik niet wil verplaatsen. Vervolgens selecteer ik punten in de gebieden die ik wil aanpassen in het CAD-model, en PolyWorks vergelijkt ze automatisch met de overeenkomstige punten op het gescande onderdeel. Tot slot stel ik het compensatiepercentage in en PolyWorks doet alle berekeningen voor mij, compenseert de automatisch gekoppelde punten en maakt een nieuwe mesh voor het CAD-model", aldus Reed.
Nadat de wijzigingen waren aangebracht, werden de gegevens geïmporteerd in CATIA® om gebruikt te worden voor het aanpassen van het matrijsontwerp en het maken van nieuwe gereedschapsbanen voor bewerking. Daarna begon het team aan de tweede ronde van machinaal bewerken, stempelen en 3D-scannen. Reed zei: "Zelfs met het scansysteem hadden we zes matrijsiteraties nodig om dit onderdeel goed te krijgen." Maar hij merkte daarbij snel op: "Zonder dat zou het meer dan het dubbele zijn geweest."
Toen het klaar was, was Majestic blij dat het dit moeilijke project had aangenomen, en de klant was zeer tevreden met de resultaten. Volgens Reed blijft Majestic Industries altijd bovenop de technologie zitten en hij gelooft dat dit een belangrijke reden is dat het bedrijf succesvol blijft.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Modeler™