ツーリングと成型加工の調整|PolyWorks

革新的な金型には革新的な解決策を

Majestic IndustriesはLeicaスキャナーとPolyWorksの組合せにより、金型のトライアウト時間の半減に成功

Majestic Industries, Inc.は、工業製品、消費者製品、自動車部品向けのシートメタルスタンピング金型を製造しています。こちらの会社では、競争の激しいこの市場で他社との違いを出す為、大きなスタンピング用の高速で革新的な金型を専門に扱っており、より重大な課題や複雑性が増す中、これら最先端のツールを製造するのに先端技術を取り入れています。

課題

革新的な金型はその大きさから検査や測定をする事が難しく、長さ18フィート、重さ100,000ポンドを超えると3次元測定機（CMM）には大きすぎ、検査施設に運ぶにも大き過ぎたり重過ぎたりする事があります。その為、Majestic Industries, Inc.は金型の所まで持っていく事が可能な、ポータブル3Dスキャニングニングシステムに投資をする事にしました。

解決策

Leica Geosystemのハンドヘルド型のT-ScanとT-Probe、そしてInnovMetricのPolyWorks^®ソフトウェアという組合せの3Dスキャニングシステムが殆どのツールやスタンピングの検査に対応するようになり、品質管理者のMike Reed氏は次の様に話しています。「このシステムは受け入れ時／製造過程時／初回製品時検査を確実にこなしてくれるので、私達はその仕事内容に非常に満足しています。」彼らはまた、スキャニングシステムが品質を保証するだけではないと言う事にも気が付きました。「このシステムが必要とされる訳に次々に気づかされています。」

そして、そんな彼らが見つけ出したことの一つが、LeicaスキャナーとPolyWorksソフトウェアの組合せが金型トライアウト時間を半分に削減するという事です。

革新的金型のトライアウト

シートメタルスタンピング金型を顧客に納める前に、各革新的金型は徹底的な金型トライアウト過程を経ます。設計や構造に従い、サンプル用プレス機に金型をロードし、最初のスタンピングが測定されます。その後、次のサンプル部品実行に向け、その金型を機械加工・調整し、再びプレス機にロードするのですが、この反復作業が多大な時間を要し大きな労働力を要するのです。

その革新的金型の大きさと複雑さから、Majestic社は以前、金型のトライアウト段階に2ヶ月以上を費やしていました。「部品によっては、求めるものが出来上がるまでに5～8回もの反復作業が必要になることもありました。」とReed氏は言います。この時サンプルは、スタンピングの検査にほんの数百ヶ所の寸法検査にしか使えない3次元測定機（CMM）で測定されていました。それなので全体像なしでは、どの部分に調整が必要かどの程度スプリングバック補正をする必要があるのかを決めるのに、金型設計者の経験と直感を頼りにするしかありませんでした。

金型から材料を削り取りすぎるのは望ましくない為、「常に‘metal safe’を削除している事を確認しながら、保守的な調整をしていました。」とReed氏は話します。各反復作業には１週間近くかかるので、このように保守的なアプローチで金型トライアウトを行っていく事は、納入時期を延ばし、時間と労力を増やし、利益を減らす結果となっていました。

「私達がとても気に入っているのは、金型トライアウト中のスプリングバック補正に、スキャンニングシステムを使うという事です。LeicaスキャナーとPolyWorksにより、時間を半分に削減する事が出来ました。」とReed氏は言います。より早いレポートとより良い情報が得られる為に、金型調整の各ラウンドにおいてツール製作者がより積極的になれ、その結果として時間が削減されました。

Majestic社のMike Reed氏は、LeicaのT-scanポータブルレーザースキャナーでシートメタルスタンピングをスキャニングし、直接PolyWorksに取り込んでいます。

最初のサンプルがプレス機から取れると、それらは最大で毎秒20,000点までをPolyWorks|Inspector™ ソフトウェアに直接取り込む事が出来るハンドヘルド型のLeica T-Scanでレーザースキャンされます。スキャニングを完了するとすぐにPolyWorks がそのCADデータに対する部品形状の全体比較を行います。その結果生じたカラーマップは明確にシートメタルのスタンピングを表現し、修正を必要とする箇所がハイライト表示されます。「部品の品質に関して殆ど瞬間的にフィードバックしてくれるので、スキャニングをした後すぐに設計者に状況を伝える事が出来ます。」とReed氏は話します。

ソフトウェアは部品のどの部分が仕様外なのかを示してくれるだけでなく、考える時間をも削減してくれます。「PolyWorksには、スタンピングのスプリングバックを予測し、修正する事を可能にするモーフィングツールがあります。これが金型トライアウトの反復作業数を削減出来る理由です。」

「例え難しい部品で厳しい締め切りにあったとしても、私達にはその仕事を確実に終えられるという確信があります。」Majestic社、品質管理者、Mike Reed氏。

メリット

Majestic社にとっての最終的な利点は、金型トライアウト時間の削減により、より競争力がついたというところです。顧客は複雑なスタンピングを要望する一方で、常により最短の納期とより低い価格を求めてきます。この要求に対応する為、Majestic社は 3Dスキャンシステムを活用し、金型製造過程の速度を上げているのです。

Majestic社は困難な仕事をも遂行する

Reed氏は彼の論点を明らかにする為、１つのプロジェクトを引き合いに出しました。そのプロジェクトと言うのは、顧客が１つの金型に統合させたいという複雑な２つのピースから成るアッセンブリから始まったもので、その部品というのがとても長くかなりよじれた形状をしていた為、スプリングバックに関して予測不可能というかなり難しいものでした。「3Dスキャニングシステムなしでは、金型反復作業を限りなく繰り返さなくてはならず、時間がかかりすぎるしリスクも多すぎて、この仕事に私達が対応する事は不可能でした。」とReed 氏は説明します。

しかし、3Dスキャニングシステムを使い金型反復作業時間を短縮させる事で、Majestic社はこの難しいスタンピングの革新的な金型製造という挑戦的な仕事をも請ける事が出来たのです。今では、最初のスタンピングはPolyWorks|Inspector™で検査するというのが標準的技法です。ライブフィードバック機能を利用して、T-ScanレーザースキャナーとT-ProbeポータブルCMMからのデータは、スキャニングサンプルとして直接PolyWorksに取り込まれ、続いて、PolyWorksのメッシュテクノロジーを使いスキャニングデータから自動的にポリゴンモデルが生成されます。リファレンスモデル（メッシュ化されたCADモデル）をインポート後、スキャニングした部品と比較し、グローバル偏差解析を実行します。金型製造者はその後、結果として生じたカラーマップをレビューして、修正の必要な箇所を究明していきます。

Majestic社は修正箇所がスプリングバック補正を含む時は、設計仕様内のスタンピングになる様に自動的に必要な調整をしてくれるPolyWorks|Modeler™のモーフィングツールを使います。「モーフィングツールで、まず動かしたくないスキャンデータ上のポイントを固定し、その後、CADモデルに適合させたいエリアのポイントを選択します。あとは、PolyWorksが自動的に一致するスキャン部品上のポイントに合わせてくれます。最後に、補正パーセンテージを設定すると、PolyWorksが全ての計算をしてオートマッチポイントを補正し、CADモデルに対して新しいメッシュを作成してくれます。」とReed氏は説明します。

修正がなされた後、データはCATIA®にインポートされ、金型設計の修正や新たな機械加工ツールパスの生成に使われ、そして、チームは2回目の機械加工、スタンピング、3Dスキャニングを開始します。「スキャニングシステムを使う時でさえ、この部品を正確に得る為には6回もの金型反復作業が必要となります。」そしてReed氏はすぐにこう付け加えました。「それなのでスキャニングシステムがなかったら、その倍以上は必要になるということです。」