Upgrade kontrolních metod s cílem udržet krok s rychlostí podnikání
InnovMetric a 3D Scan IT pomáhají společnosti Eifel Inc. snížit dodací lhůty vstřikovacích forem na polovinu a udržet si marže.
Společnost Eifel Inc. je lídrem v oblasti výrobních a prototypových nástrojů pro interiéry automobilů. Zajišťuje také nástroje pro zdravotnický sektor a letectví a specializuje se na vývoj výrobků prostřednictvím výrobních nástrojů. Vyrábí formy pro výrobky, jako jsou volanty, kryty airbagů, středové konzoly, světlomety, zadní panely sedadel a náhradní díly.
Společnosti Eifel se často stává, že zavolá některý z hlavních dodavatelů, když potřebuje technickou, designovou nebo nástrojovou podporu a je potřeba rychle zahájit výrobu poté, co se příliš protáhly inženýrské úvahy nebo vyjednávání s dodavatelem, popřípadě požaduje vytvoření náhradních nástrojů, pokud nelze přepracováním odstranit chyby na straně zahraničních dodavatelů.
Výzva
Než vstoupily do hry skenování a kontrola na bázi mračen bodů, výrobci forem si museli vystačit s metodami „bod po bodu“ vyvinutými pro jednotlivé výrobce. Tyto metody však nikdy nebyly vhodné pro nástroje a lisované díly, protože více než 99 % povrchu díky nim zůstalo nezkontrolováno.
Dotykové snímání vyžadovalo použití souřadnicových měřicích strojů (CMM), které shromažďovaly data jeden 3D bod po druhém, získání výsledků z CMM proto zabralo i několik dnů. „Při několika stovkách dotykově nasnímaných bodů nemůžete doufat, že se vám podaří zachytit všechny potenciální povrchové problémy v dutině formy,“, uvedl Richard Hecker, prezident společnosti Eifel Inc. „Wegen Dingen wie Unebenheiten und Absenkungen und harten Linien zwischen benachbarten Flächen, die sich eigentlich nahtlos aneinander anschließen sollten.“ „A to kvůli jevům, jako jsou hrbolky, poklesy nebo ostré linie mezi sousedními povrchy, které měly hladce splývat. Proto jsem prodal svůj CMM a ke kontrole povrchů třídy A používám systémy 3D Scan IT a PolyWorks®,“ dodal.
Společnost Eifel a její zákazníci se cíleně orientují na to, co automobilový průmysl nazývá povrchy třídy A, tj. povrchy, které lehce uvidíte v showroomech prodejců. V hyperkonkurenčním automobilovém odvětví je stylovost vším. Obrábění blízké finálnímu tvaru využívá vysoce přesné obráběcí stroje a počítačové numerické řízení (CNC) pro přesné řezání kovu podle matematického modelu, tj. data počítačem podporovaného návrhu (CAD), která definují díl. To znamená, že ruční leštění nebo tzv. „benching“ byly téměř eliminovány.
„Ve výrobě forem se změnila jedna věc, a to, že povrchy třídy A jsou nyní měřitelné. To znamená, že výrobce forem může kontrolovat specifikace, čímž se praktickým řešením pro výrobu forem stává obrábění blízko finálního tvaru (Near Net Shape machining),“ uvedl Hecker. Pro společnost Eifel to znamenalo novou příležitost. Odpovědí bylo rozšíření služeb společnosti do oblasti designu a inženýrství, zúžení jejího primárního zaměření na airbagy a volanty a integrace metod kontroly na bázi mračen bodů s vysokou hustotou do každého aspektu každodenních operací.
Kontrola pomocí skenování to navíc ve společnosti Eifel vše spojuje.
Řešení
Řešení společnosti Eifel pro Autoliv.
Společnost Eifel zajišťuje pro firmu Autoliv designérské a inženýrské služby a vyrábí formy pro všech šest komponent systému bočních airbagů řidiče. Každý nástrojový program zahrnuje kryt airbagu, dekorativní upevnění volantu (fazeta) a tlačítka tempomatu a audio systémů.
„Společnost Eifel uspokojuje rostoucí potřeby dodavatelů první úrovně,“, říká Hecker. „Přejí si dodavatele nástrojů, kteří umí realizovat projekt rychle od začátku do konce – od počátečního náčrtu, i kdyby byl namalován na zadní straně obálky, až po linky podsestavy.“ Své integrované podnikání v oblasti designu a výroby vidí jako simultánní vývoj a výrobu výrobků neboli SPDM (z angl. Simultaneous Product Development and Manufacturing). „Nejsme jen samostatně působící nástrojárna nebo jen samostatně působící designérská společnost. Jsme střediskem pro vývoj výrobků.“
Základem výroby forem je vyhnout se takovým designům nástrojů, které nelze vyrobit. To vyžaduje neustálou komunikaci mezi designéry forem, inženýry a operátory strojů, kteří v případě každé zakázky tvoří týmy zahrnující vícero pracovních pozic. Je to jádrem principu SPDM společnosti Eifel.
SPDM vyžaduje, aby byl každý krok výroby forem ověřen kontrolou, takže zásadní roli v celém procesu designového návrhu a vytváření sehrává 3D Scan IT. Díky dvoukamerovému skeneru s bílým světlem Imetric-IScan zkontroluje 3D Scan IT každý úkol obrábění forem v každé důležité fázi:
- Hliníkové prototypové nástroje.
- Zkušební typy forem a vzorkování.
- Ocelové nástroje připravené k sériové výrobě.
„Kontroly nás ujišťují, že z hlediska rozměrů je vše v pořádku, pak můžeme našim zákazníkům říct, že si mohou být jisti oni.“
Vern Phillips, hlavní inženýr pro airbagy a volanty, Autoliv, Severní Amerika
Řešení od 3D Scan IT pro společnost Eifel
Skenování pomocí bílého světla a kontrola na bázi mračen bodů posilují Heckerovu obchodní strategii SPDM v každém bodě rozhodování. Poskytují data, na kterých technici společnosti Eifel a jejich zákazníci zakládají svá důležitá rozhodnutí o nástrojích. „Každý ověřovací krok procesu urychluje proces výroby forem a činí jej spolehlivějším. Tím, že se jakékoliv problémy řeší předem, ještě než jsou díly vyrobeny, vám pomůže, abyste se netočili v kruhu ,“uvádí Bob Squier, prezident 3D Scan IT.
Řešení od společnosti InnovMetric pro 3D Scan IT
Skenování vybarví kontrolovaný povrch miliony 3D bodů v průběhu minuty nebo za kratší čas. „PolyWorks za nás zkonvertuje všechna překrývající se naskenovaná data do jednolitého polygonálního modelu,“, řekl Squier. „Během několika minut se data 3D bodů zmenší o 95 % nebo více na zvládnutelnou velikost souboru. Takový polygonální model následně projde porovnáním s matematickým modelem ze zákazníkova CAD systému.“
Miliony bodů pro hodnocení kvality forem
Data byla shromážděna pomocí digitalizačního systému využívajícího bílé světlo, Imetric IScan V. Skenovací systém byl nakalibrován na zorné pole 150 mm, které poskytuje bodové rozlišení/rozteč 0,080 mm. To je více než 150 bodů na milimetr čtverečný.
Skener IScan V funguje jako 3D kamera. Pro každý pixel kamery se vypočítá 3D souřadnice. V případě každého 3D obrázku nebo skenu lze tedy změřit 1,3 milionu bodů. Jelikož není možné vidět všechny prvky dílu z jednoho úhlu pohledu, je shromážděno několik skenů, které jsou zarovnány pomocí společných navigačních bodů.
Kontrola na bázi mračen bodů v PolyWorks
Po 100 % naskenování objektu byla data obvykle návazně sloučena do polygonálního modelu. Funkce IMMerge umožňuje dramatické snížení velikosti mračna bodů pro snažší a rychlejší dobu kontroly. Tento polygonální model byl poté porovnán s CAD modelem poskytnutým ve formátu IGES. Byla použita metoda zarovnání nejlepším proložením v kombinaci se zarovnáním na geometrické základny. S přidanou univerzálností makra bylo u všech dílů provedeno interaktivní kontrolní makro pro zajištění opakovatelnosti kontrolního procesu a pro zvýšení rychlosti.
Toto kontrolní makro provedlo následující kontrolní prvky: zarovnání nejlepšího proložení, porovnání s referencí, snímky obrázků protokolu (převzaté z předdefinovaných perspektiv), prvky GD&T (kontrolované s provedením zarovnání všech relevantních nulových prvků), porovnávací body (pro diskrétní bod, pro výsledek kontroly ve stylu CMM) a hranových bodů (pomocí funkcí Oznámení chyby). Všechny výsledky byly reportovány pomocí nástroje pro vytváření protokolů PolyWorks EZLayout.
Kontrolní makro automaticky vložilo všechny nahlášené kontrolní prvky do standardizovaného rozložení protokolu pomocí nástroje EZLayout. Tento protokol byl poté vytištěn a distribuován ke kontrole jako soubor PDF.
Digitalizační systém Imetric IScan V
Výhody
V odvětví dodavatelů první úrovně pro automobilky – na trhu, kde není prostor pro chyby – bychom jen stěží mohli přecenit vliv skenování a kontroly na bázi mračen bodů na obchodní strategii SPDM společnosti Eifel. SPDM závisí na přesných datech povrchů, přičemž všechny ostatní systémy a technologie společnosti Eifel by bez těchto dat byly daleko méně efektivní.
Rychlost, komplexnost a přesnost kontroly na bázi mračen bodů poskytuje takovou dobu dodání, které se výrobci forem ze zámoří nemohou vyrovnat.
Díky metodám skenování a kontroly mračen bodů „máme vždy plně ověřená data, takže jsme si vždy jisti povrchy, které obrábíme,“ řekl Hecker. „Víme, že vytváříme nástroje přesně podle hlavního modelu, že rozměry a tolerance lisovaných dílů budou správné a že mezi povrchy, které by se měly hladce prolínat, neexistují žádné ostré linie.“
A dodal: „Skenování nám také usnadňuje, abychom se uměli přizpůsobit technickým změnám. Díl, který byl upraven, lze také rychle znovu naskenovat a porovnat s jeho předchozím 3D tvarem. Všechna tato fantastická porovnávací data zlepšují naše plánování dráhy nástroje. My i naši zákazníci víme, že práci uděláme včas.“
Zajištění toho, že zůstaneme na správné cestě v oblasti transformace podnikání
Společnost Eifel zaznamenala díky SPDM a kontrole obrovské obchodní zisky – neustále zvyšuje prodej, zkracuje dodací lhůty na polovinu a udržuje ziskové marže na velmi obtížném trhu.
Podle Heckera mezi výhody skenování a kontroly na bázi mračen bodů patří:
- Znásobení času, který je dostupný pro zásadní rozhodnutí týkající se nástrojů – tzn. více času na přemýšlení a reakci.
- Kvantový skok v zajištění kvality – nebyla přehlédnuta žádná povrchová chyba.
- Velmi potřebná konkurenční výhoda ve srovnání s výrobci málo pracných forem, kteří se často mýlí při výpočtu smrštění a deformace a uniknou jim další důležité detaily.
- Lepší plánování dráhy nástroje díky správným, rychlým a srovnávacím datům.
- Upevňování důvěryhodného postavení společnosti Eifel u Autoliv.
Výhody pro Autoliv jsou téměř stejně zásadní
Phillips je shrnul následovně:
- Schopnost vyhodnotit, co se děje při smrštění dílu porovnáním konečného lisovaného dílu s hlavním CAD modelem, a to díky vynikajícím informacím, které jsou nyní dostupné v barevné mapě PolyWorks.
- Jistota, že nástroje budou absolutně správné při smršťování materiálu, díky uzavření informačních smyček se 100% kontrolou v každé fázi.
- Schopnost kontrolovat povrchy, aniž by docházelo k deformacím při upínání do kontrolního přípravku, preferovaný způsob ověřování rozměrů v automobilovém průmyslu.
- Udržování vysoké úrovně důvěryhodnosti společnosti Autoliv u jejích zákazníků.
Hecker na závěr dodal shrnutí: „Společnost Eifel se zaměřuje na skenování a kontrolu na bázi mračen bodů, aby se ujistila, že obchodní strategie SPDM půjde i nadále správnou cestou, a pomůže nám zajistit, abychom těžili z výhod.“
