Контроль качества с Artec Leo резко снижает риск дорогостоящих ошибок при литье по газифицируемым моделям
Задача: Обеспечить точность пенопластовых моделей до того, как они будут отправлены подрядчикам для изготовления из них металлических форм. Доработка пенопластовых макетов выполняется быстро, легко и стоит очень дешево, однако отклонения в итоговых металлических формах могут сделать их непригодными к использованию, а исправление такого брака обойдется очень дорого.
Результат: Рабочий процесс инспекции с субмиллиметровой точностью, позволяющий документировать конструкции гипсовых слепков, напрямую сравнивать их с CAD-моделями и проводить полный контроль качества. Итоговые формы также проверяются с помощью сканера Leo для гарантии геометрической точности и соответствия отраслевым стандартам.
Почему Artec 3D?: Переход с Artec Eva на Leo позволил производителю проводить измерения с той же высокой точностью, но гораздо быстрее. Беспроводной режим и широкое поле зрения Leo также упрощают сканирование крупных форм. Программное обеспечение Artec Studio позволяет команде преобразовывать данные сканирования в 3D-модели и бесшовно передавать их в ПО ZEISS для углубленного анализа.
Газифицируемая модель крупного автомобильного компонента (форма для двери автомобиля).
По мере развития цифрового производства создавать уникальные изделия по индивидуальным заказам становится все проще. Однако реальность большинства крупных отраслей такова: экономическая целесообразность требует серийного производства, которое, в свою очередь, опирается на возможности масштабирования.
Это может касаться механической обработки, штамповки, формовки, сборки изделий или текстильного производства. Несмотря на то, что литье является одной из древнейших технологий, оно по-прежнему пользуется огромной популярностью. Формы сегодня можно изготавливать разными способами, но сам процесс литья часто очень похож. Материал заливается в полую полость, повторяющую геометрию конечного изделия. После затвердевания форму раскрывают и извлекают готовую деталь. При необходимости она проходит постобработку для конечного использования.
Как правило, методы создания форм различаются по двум параметрам: совместимость с формовочным материалом и тип используемого удаляемого материала модели — будь то воск, пластик, металл или пенопласт. Последний уже широко используется на крупных рынках Китая, Индии, Италии, Германии и США благодаря низкой стоимости, превосходному качеству получаемой поверхности и простоте доработки. Кроме того, этот метод легко встраивается в более широкий и простой в управлении рабочий процесс.
В процессе литья по газифицируемым моделям пенопластовую заготовку вырезают или собирают в форме будущего изделия. Затем ее покрывают керамической суспензией, которая защищает модель от горячего металла, и помещают в кварцевый песок для укрепления. В завершение раскаленный сплав заливают в модель, испаряя пенопласт по мере заполнения. Оставшаяся керамическая оболочка и песок формируют металл в образовавшейся полости, создавая литейную форму изделия.
Однако в литье по газифицируемым моделям есть свои сложности, которые могут затруднить эффективное внедрение метода. Например, формы с отрицательными углами делают детали трудноизвлекаемыми в целостном виде. Кроме того, в рамках этого процесса пенопластовые модели часто отправляются сторонним подрядчикам для изготовления из металла. Как же на 100% убедиться, что полученные отливки соответствуют требуемым допускам?
Именно здесь один из индийских клиентов Artec 3D меняет правила игры. С помощью 3D-сканирования Artec Leo производитель проверяет отливки и финальные формы до и после транспортировки. Тем самым они гарантируют, что газифицируемые модели покидают предприятие в точном соответствии с проектом, и, что еще важнее, что металлические формы соответствуют необходимым стандартам. Ошибки на этом этапе могут стоить сотни тысяч долларов на исправление или даже больше, если речь идет о крупных бракованных деталях, которые придется отливать заново.
Как Leo модернизирует литье по газифицируемым моделям
Новый клиент Artec из сферы производства пресс-форм работает преимущественно с крупными объемами, что делает литье по газифицируемым моделям идеальным выбором. Дело в том, что работа с прочной сталью, необходимой для создания отливок, чрезвычайно дорога и требует особой осторожности — перерасход материала также бьет по маржинальности. В отличие от стали, пенопласт дешев и легко поддается доработке. В рамках недавнего проекта компания продемонстрировала это с большим успехом.
Заводской цех с обрезками пенопласта или фрагмент процесса производства по газифицируемым моделям.
Получив задачу создать большую и сложную пресс-форму для шасси, компания решила вырезать CAD-модель на станке с ЧПУ из пенопласта, а затем отправить ее подрядчику для производства. В процессе сборки автомобиля полученная форма предназначена для гидравлической штамповки материала, используемого для изготовления тысяч автомобильных дверей — процесс, в котором прочность и точность деталей имеют решающее значение.
В прошлом этот пользователь Artec проверял бы точность газифицируемой модели с помощью Artec Eva — проверенного временем проводного 3D-сканера с точностью 0,1 мм. Но, чувствуя, что инспекцию можно ускорить еще больше, они обратились к золотому партнеру Artec, компании Altem Technologies, которая оснастила их сканером Artec Leo — высокоскоростным, полностью беспроводным устройством, которое революционизировало их рабочий процесс.
Leo не только обладает той же точностью, что и Eva, но и имеет большее поле зрения. Это улучшает трекинг, а более высокая скорость съемки позволяет создавать полные 3D-сканы крупных объектов за считанные часы. Эти 3D-измерения в конечном итоге позволяют фирме выявлять ошибки на этапе создания пенопластовой модели и вносить исправления еще до того, как изделия покинут завод, практически без дополнительных затрат.
Станок с ЧПУ, используемый для финишной доводки формы.
Стоит также отметить, что допуски при производстве форм становятся все строже по мере продвижения рабочего процесса. Первоначальные конструкции, еще не прошедшие механическую обработку, обычно имеют не идеально ровные поверхности. В результате их точность должна быть в пределах нескольких миллиметров, что делает Leo более чем достаточно точным для нужд пользователей — как при проверке газифицируемых моделей, так и полученных отливок, чтобы гарантировать их соответствие спецификациям.
Углубленный анализ для соответствия стандартам литья
Быстрый и интуитивный сбор данных — это одно. Но производителю все еще нужно превратить данные облака точек в полигональную модель (меш) для анализа. Здесь в дело вступает Artec Studio. Новейшее ПО от Artec содержит все необходимые функции для реверс-инжиниринга и контроля качества, поэтому пользователи могут захватывать и обрабатывать данные, а затем использовать полученную модель для измерений, анализа и поиска отклонений.
В данном случае команда компании решила экспортировать данные в ZEISS Inspect Optical 3D — еще более продвинутое ПО для контроля с инструментами для углубленного анализа. Передача данных из Artec Studio происходит бесшовно и открывает доступ к таким функциям, как создание скриптов на Python и инструменты GD&T (геометрические размеры и допуски), а также к софту, построенному на параметрических принципах, который запоминает каждый шаг рабочего процесса.
Используя этот функционал, они измеряют усадку (распространенная проблема в сфере литья по газифицируемым моделям), отклонения и другие производственные дефекты. Раньше они проверяли формы вручную с помощью микрометра. Переход на 3D-сканирование упростил, ускорил и повысил точность этих проверок, предоставив доступ к цифровому инструментарию контроля нового уровня.
Когда дело доходит до получения готовой формы, такой уровень контроля качества оказывается чрезвычайно полезным для производителя. Имея доказательства того, в каком состоянии газифицируемые модели покинули завод, они могут подтвердить это в случае ошибки со стороны подрядчика при производстве и потребовать возмещения затрат.
Перспективы цифровой инспекции литья
Уже имея в арсенале по два сканера Artec Eva и Leo, компания рассматривает возможность дальнейшего обновления парка оборудования, чтобы добиться еще большей оптимизации и удовлетворить растущий спрос. Это может означать покупку дополнительных устройств Leo или внедрение Artec Point — первого лазерного сканера Artec, имеющего сертификат ISO именно для тех задач промышленной метрологии, с которыми предприятие постоянно сталкивается.
Зачастую производитель выполняет финишную доводку деталей с помощью механической обработки — будь то автомобильные пресс-формы или любые другие крупные металлические объекты. Поскольку их системы ЧПУ работают с точностью до 20 микрон, метрологический сканер Point идеально подошел бы для финального контроля качества.
Если взглянуть на картину шире, рабочий процесс этого производителя впечатляет, но не является чем-то уникальным. 3D-сканирование Artec регулярно используется для инспекции литья во многих отраслях и на различных рынках. В США литейное предприятие полного цикла Willman Industries использует Artec Eva для анализа отклонений сканов от CAD-моделей.
Компания Ausco Products выполняет схожие задачи с помощью Artec Leo, Space Spider и ПО Geomagic Design X. Они анализируют тормозные отливки, полученные от внешних поставщиков, и проверяют их на точность, соблюдение допусков и соответствие эксплуатационным стандартам. В совокупности эти примеры демонстрируют, как решения Artec 3D позволяют инженерам адаптироваться к потребностям клиентов даже в, казалось бы, совершенно разных промышленных сферах.