CONTRIBUCIÓN DE LA METROLOGÍA ÓPTICA AL DESARROLLO DE LA INDUSTRIA 4.0

Las nuevas interfaces para la simple y robusta comunicación entre la planta de producción y el sistema de medición son la clave del avance de Industria 4.0

Metrología óptica industria 4.0

Lo más importante para optimizar los procesos de manufactura es el control de calidad que involucra procesos de medición, análisis y corrección. En los últimos años, la digitalización tridimensional de los estados reales de productos terminados y semiterminados, herramientas y máquinas ha formado las respectivas bases. Así es como en la Industria 4.0 mediante el uso de los datos de medición 3D resultantes abrirá nuevas posibilidades.

Dentro de la estructura modular de fábricas inteligentes de la Industria 4.0, los sistemas ciber-físicos monitorean los procesos físicos para así crear una copia virtual del mundo físico y tomar decisiones descentralizadas. Para llevarlo a lo concreto podremos ver como en las líneas de prensa todas las máquinas funcionarían conectadas y transparentes. Los parámetros del proceso, como las temperaturas de la herramienta o la información geométrica de los componentes producidos, se registrarían con los sensores apropiados y se pondrían a disposición en cualquier momento.

En consecuencia, una adecuada verificación automática de los criterios nombrados anteriormente aceleraría el inicio de las medidas de corrección debido a una resolución de problemas autorregulada, lo cual minimiza los tiempos de inactividad de la máquina. Así es como mediante este control de calidad se acompaña el proceso de producción, lo cual trae aparejado un gran ahorro de tiempo y dinero. Una prensa, por ejemplo, informaría de forma independiente que la potencia de presión se desvía de la especificación y podría autorregularse de forma independiente. Además, los intervalos de desgaste y mantenimiento serán previsibles y, por lo tanto, aumentará la eficiencia general del plan.

La industria, en el pasado, presentaba grandes obstáculos y más aún cuando utilizaban sistemas de medición táctil. Estas grandes trabas eran: el 2D, dibujos en papel (analógicos) mientras que tampoco había un lenguaje de inspección estándar y, por otra parte, existían grandes lagunas de comprensión entre el diseño, la ingeniería y la metrología.

Bien cabría preguntarse cuáles son las ventajas diferenciales de la metrología óptica para así inspeccionar y entender que ofrece datos digitales de superficie completa (sin contacto) con hardware y software de medición que permiten a los usuarios y las maquinas analizar fácilmente los datos medidos sin la necesidad de ser un experto. La conclusión parece ser que la metrología óptica es la adecuada para Industria 4.0. Por ultimo debemos entender que para alcanzar una producción más inteligente, es necesaria la información y las condiciones completas de la pieza, sin áreas no controladas. Por lo tanto, la medición óptica pareciera ser indispensable.

Fabricación de productos sin dibujo

Conceptos tales como PLM (Product Lifecyle Management) están destinados a recopilar tanta información relacionada con los procesos y componentes como sea posible para gestionar y controlar la cadena de producción en su totalidad y en toda la empresa. Hay que tener en cuenta que, además de los datos de diseño y la información de producción, las características de inspección representan una parte importante de la información de fabricación del producto. En la actualidad, se utilizan módulos de software CAD como FTA (Tolerancias funcionales y anotaciones) y MBD (Definición basada en modelos) para integrar y transportar esta información de inspección. Como resultado, tanto los diseñadores como los ingenieros de producción y medición tienen acceso a toda la información relevante desde el principio al final del proceso.

Una condición esencial para este tipo de gestión de datos es, por supuesto, que toda la información se recopile y transmita digitalmente y siempre se mantenga actualizada. Además, se requiere un lenguaje consistente, que sea entendido por todos los departamentos involucrados.

Función del procesamiento de inspección digital

La última tendencia es el anclaje de funciones y especificaciones de inspección directamente en forma digital en el conjunto de datos CAD 3D. Esto significa que las funciones de inspección o elementos nominales tales como sistemas de referencia, GD&T, dimensiones, etc., se construyen o implementan con la ayuda de una “construcción” semántica. Examinar minuciosamente de manera planificada el CAD durante el diseño de la pieza, es decir, antes de producir el componente, significa un gran paso hacia el abandono del mundo digital para así entrar en un mundo completamente digital.

La empresa alemana GOM ya puede importar características tales como elementos FTA directamente en su software de medición e inspección para una evaluación efectiva y automática de los datos reales.

Es concebible que el dimensionamiento geométrico y la tolerancia (GD&T), que es un lenguaje de inspección estándar basado en estándares ASME e ISO, se usen como lenguaje estándar en general. En la industria del moldeo por inyección, ya se usa ampliamente para definir tolerancias funcionales de ingeniería de un componente. Una vez que la información sobre las tolerancias de un componente se integra digitalmente en sus datos de producción, es parte de los datos de PMI y, por lo tanto, está disponible en todo el proceso de fabricación. Sin embargo, está claro que un “lenguaje” consistente en inspección y garantía de calidad para el análisis de forma y dimensión, ya que brinda información clara y conduce a demandas funcionales sobre productos y verificación eficiente. Para resumirlo podríamos decir que significa menos posibilidades de interpretar las funciones de inspección de manera diferente y, por lo tanto, ahorra tiempo. En una operación de este tipo, la garantía de calidad no es un paso adicional y lento al final de la producción, sino que mejora todo el proceso.

Chasis metrología 4.0

La metrología inline gana terreno

Las empresas, quienes no solo consolidan lenguajes de inspección comunes, están contribuyendo a la industria 4.0 desarrollando nuevas interfaces para una simple y robusta comunicación entre máquinas (producción y medición). Un ejemplo pionero es el de la producción de las puertas del último modelo Golf de VOLKSWAGEN en Wolfsburgo, donde los sistemas de GOM monitorean la calidad de los capots y las puertas en líneas de producción individuales en un total de 12 estaciones.

Además, una serie de nuevos procesos de fabricación y reparación surgen de una combinación de datos de medición 3D de alta resolución y tecnologías CAD/CAM. El uso de datos de medición de coordenadas 3D de campo completo para el mecanizado adaptativo es un paso más hacia la fábrica inteligente. En general, es un hecho que las cadenas de procesos digitales y la información completa de los componentes 3D solo se pueden lograr con procesos de medición óptica.

Primer muestreo digital y montaje virtual

En el futuro, el master digital 3D permitirá desplazar la inspección de la primera muestra debido al proceso completo de fabricación digital -posiblemente incluso el lenguaje de inspección ya no sea necesario. En la actualidad, la alta calidad de los resultados de medición forma la base para un ensamble digital. Por lo tanto, antes del montaje físico, las partes medidas están virtualmente alineadas, de modo que la información sobre gap y flush o las dimensiones funcionales pueden evaluarse en una etapa temprana.

Todas las partes se pueden medir en diferentes lugares. Los resultados de medición derivados de diferentes departamentos, como áreas de estampado o carrocería, o incluso de proveedores, se fusionan virtualmente por el fabricante, quien puede evaluar la información de forma centralizada. De esta manera, se puede analizar una carrocería de automóvil independientemente del Meisterbock o cubing. Gracias a la información digital existente, el conjunto de datos del ensamble virtual se puede ajustar en cualquier momento. Si las partes deben intercambiarse o medirse posteriormente, es posible una rápida transformación en el conjunto de datos globales.

La inspección 3D facilita la industria 4.0

Todo esto deja en claro lo que la tecnología de medición ha hecho hasta ahora y hará en el futuro. Ya no es solamente una cuestión de mejorar la calidad del producto sino de mejorar enriquecer todo el proceso de producción. Es evidente que la estandarización y la transparencia en los procesos globales de desarrollo de productos jugarán un papel aún más importante. El objetivo es garantizar que toda la información que afecta a la fabricación del vehículo esté siempre digitalizada y accesible en todo momento, llámese desde la fase de diseño hasta que el automóvil esté terminado. Solo esto puede garantizar que en un futuro una orden de fabricación “in line” podría controlarse automáticamente con la cadena de valor digital. No se necesitarán más dibujos ya que cada componente producido se medirá completamente en 3D. Por lo tanto, las fallas de los componentes se medirán y corregirán automáticamente durante el proceso de fabricación.

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www.vtech-ar.com

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