Si bien los fabricantes han aplicado la definición de un producto basada en modelos CAD durante algún tiempo, sólo recientemente la han aplicado como un proceso de garantía de calidad.
Con más horas de trabajo dedicadas a la programación, diferencias en los programas de medición creados por los operadores y programas ineficientes creados debido a falta de competencias, la industria ha pasado de dibujos en 2D a modelos CAD en 3D. Una serie de factores (el mayor énfasis en el control de calidad, la creciente diversidad de piezas y componentes que se miden, el desarrollo de cadenas de suministro globales más complejas y ciclos de vida de productos reducidos) han llevado a una demanda considerable de programación de medición automática en los últimos años.
El software de generación automática de programas de medición utiliza modelos CAD 3D e información de fabricación de productos (PMI) para la generación automatizada de programas de medición con un solo clic. Un programa complejo que antes habría tardado cinco horas en completarse manualmente, ahora puede completarse en 15 minutos.
Catalizadores industriales
Hoy en día, los fabricantes aeroespaciales y de defensa utilizan máquinas de medición por coordenadas (CMM) para recopilar datos y compararlos con modelos de diseño asistido por computadora (CAD). Líderes globales como Boeing, Lockheed, Raytheon, Ford y Deere se han unido a las ramas del ejército de los EE. UU. para alentar a sus socios, vendedores y proveedores a utilizar software de generación automática de programas de medición como parte de su estrategia de definición de productos digitales. Se estima que al menos el 35% de los fabricantes de equipos originales en la cadena de suministro del Departamento de Defensa utilizan definiciones basadas en modelos (MBD).
Definición basada en modelos (MBD)
Un MBD es un modelo CAD en 3-D y sus elementos de datos asociados que definen completamente la definición del producto de una manera que todos los clientes intermedios puedan utilizar de manera efectiva en lugar de un dibujo tradicional. Si bien los fabricantes han aplicado MBD a la definición de productos durante algún tiempo, sólo recientemente lo han aplicado como un proceso de garantía de calidad. MBD es un método mucho más eficiente para obtener resultados de la CMM y compararlos con los modelos CAD.
El aumento de MBD es probablemente mayor en las industrias aeroespacial comercial y de defensa, pero el mercado de dispositivos médicos está haciendo lo mismo.
Beneficios de MBD
El diseño MBD permite integrar dimensionamiento y tolerancias geométricas. El modelo CAD 3-D incorpora toda la información pertinente del producto y datos de planificación de inspección de alto nivel. El modelo MBD ofrece a los fabricantes varios beneficios clave, que incluyen:
- Procesos simplificados. Se elimina el flujo de trabajo de 3D a 2D a 3D, en el que tanto el MBD como los dibujos son nominales. El nuevo flujo de trabajo es 3D CAD a 3D CMM CNC. La programación que antes tardaba horas en completarse ahora se puede realizar en minutos.
- Reducción de costos de fabricación. Comparando el costo del software de generación automática de programas de medición con el aumento de productividad, la inversión vale la pena.
- Las empresas pueden obtener un ahorro de tiempo del 95 % en comparación con los métodos basados en dibujos. No se necesita ninguna CMM física para generar un programa.
- Los fabricantes de componentes reciben un único archivo CAD y completan todos los pasos necesarios para construir e inspeccionar una pieza.
- Todos los detalles y notas pertinentes se transfieren al software de inspección, lo que reduce el riesgo de malas interpretaciones. Los cambios de diseño se incorporan automáticamente, incluso en las piezas más complejas.
- Se eliminan las discrepancias entre el dibujo y el modelo CAD. Mayor eficiencia en el proceso de diseño para construir y medir.
- Trazabilidad mejorada. Debido a que hay una lectura directa del modelo CAD para metadatos y características, no hay malas interpretaciones del dibujo.
- Mejoramiento. Los parámetros del programa son fáciles de cambiar. Las configuraciones de CMM se pueden cambiar en cualquier momento.
- Automatización del flujo de trabajo. Algunos proyectos actuales ya son completamente automáticos, con máquinas comunicando con máquinas y humanos auditando para asegurarse de que las máquinas funcionen correctamente.
- Mejora de la productividad. Un planificador CMM es mucho más productivo debido a la automatización de tareas de programación de bajo nivel.
Cómo funciona el software de generación automática de programas de medición
El software de generación automática de programas de medición omite el antiguo método basado en dibujos para generar y ejecutar directamente un flujo de trabajo basado en modelos.
La CMM se puede configurar virtualmente. Se importa un MBD, se aplica un conjunto de reglas que se combinan con la CMM configurada y se genera automáticamente un programa de pieza. Se realiza una segunda optimización para reducir el número de cambios de palpador y minimizar el desplazamiento.
La CMM configurada, el conjunto de reglas aplicadas, las configuraciones individuales y la pieza en sí se guardan como una única estructura relacionada. Se puede realizar una ejecución simulada para confirmación visual. Si se requieren cambios adicionales, como cambiar el patrón de muestreo o cambiar el número de puntos por línea, etc., el programa puede realizarlos instantáneamente y luego regenerar el programa.
Todos los programadores de CMM han desarrollado reglas generales y mejores prácticas a lo largo del tiempo. El método de medición automática captura estas reglas y prácticas como declaraciones lógicas: si-entonces.
Se pueden guardar, recuperar y reutilizar. También se pueden importar y exportar, por lo que son transportables. El conocimiento individual se puede generalizar y convertirse en algo que se puede aplicar de manera consistente dentro de la empresa y a lo largo de la cadena de suministro.
Consideraciones de compra
Al seleccionar software de metrología para respaldar el control de calidad basado en modelos, considere estos factores clave:
- Costo. Tenga en cuenta que gran parte del costo se compensará rápidamente con una mayor productividad de la programación y la generación de programas justo a tiempo.
- Capacidad para leer, organizar y trabajar con modelos CAD.
- Flexibilidad/personalización. Se puede generar automáticamente un programa para todas las características de una pieza o solo para unas pocas seleccionadas, y cada una se puede guardar como un proyecto completo.
- Capacidad para trabajar en un entorno global y comunicar planes de medición y configuraciones de CMM a varias ubicaciones en todo el mundo.
- Soporte/formación de software. Si bien se requiere algo de capacitación, la curva de aprendizaje para la medición automática basada en modelos es significativamente más corta que la de los métodos basados en dibujos.
- Informes personalizables. Es posible que se requieran todas las funciones de un programa para el informe de inspección del primer artículo, o que solo se requieran algunas funciones clave para el control estadístico del proceso. Los programas para cualquier situación se pueden generar automáticamente desde el mismo MBD.
- Compatibilidad con una amplia gama de sistemas de medición por coordenadas. Se puede aplicar fácilmente una configuración de CMM alternativa que puede ser más grande o más pequeña, o que puede tener diferentes puntas y sensores, sin realizar ningún otro cambio, lo que permite una coincidencia hipotética de los recursos de CMM potenciales o disponibles.
Conclusión
El desarrollo de software que genera programas de piezas para inspección está cambiando la relación entre las personas y la medición de precisión con un solo clic. Estos sofisticados programas reducen el tiempo de programación en al menos un 95 %, en comparación con la programación que utiliza software de uso general, lo que supone un aumento potencial significativo en la eficiencia de los procesos de medición.
Las mejoras en los equipos CMM y los desarrollos en soluciones de software basadas en modelos también han ayudado a que la tecnología sea más accesible para más empresas.