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¿Cómo asegurar que las herramientas y moldes permitan construir piezas perfectas? Se debe garantizar que las piezas producidas se ajustan a los requisitos de producción

Al comienzo de un proceso de fabricación se diseña un molde, una matriz o una plantilla, según un modelo CAD teórico. El objetivo de estos útiles, hechos con precisión a partir del modelo nominal, es producir piezas que se ajusten a los requisitos técnicos. Sin embargo, muchas veces hay diferencias entre los modelos teóricos y la realidad de los entornos industriales. Hay distintos fenómenos que pueden afectar a las herramientas y provocar problemas e imperfecciones en las piezas. Por lo tanto, es necesario realizar ajustes e iteraciones para asegurar que las herramientas y moldes produzcan buenas piezas que cumplan con las demandas de calidad de los clientes, aunque no se correspondan de manera exacta con los modelos nominales.

Retos: factores impredecibles

La realidad de los entornos industriales difiere de la teoría ilustrada en los modelos CAD. Durante el proceso de fabricación pueden ocurrir diversos factores difíciles de predecir. Buenos ejemplos de factores que influyen en la precisión de las herramientas son: fuerzas de resorte al estampar un troquel, la contracción al construir un molde compuesto o las fuerzas térmicas al soldar. Sin embargo, resulta muy difícil, complejo y costoso modelar lo extraído de una resina compuesta, la recuperación elástica de un troquel o el impacto de una soldadura.

En un principio, las herramientas se construyen acorde al modelo teórico, que se desarrolla con el fin de crear piezas fabricadas que cumplan los requisitos de producción. Pero, en la realidad industrial, los fenómenos ya mencionados interfieren con las piezas moldeadas o estampadas. Como consecuencia, las piezas no se ajustan a las demandas técnicas y se hace necesario ajustarlas, corregirlas y modificarlas para que superen los controles de calidad.

Empezar con modelos nominales es, sin duda, un buen primer paso, pero no olvidemos que lo que los fabricantes quieren no son precisamente herramientas perfectas sino piezas buenas que cumplan los requisitos técnicos y satisfagan las necesidades de los clientes.

Metrology technician operating a blue light handheld 3d laser scanner on a large industrial mold in a factory environment

Solución: proceso repetitivo

Cuando un fenómeno no predecible altera una pieza fabricada, se inicia un proceso iterativo de control de calidad. El método más utilizado es el de trabajar en la pieza antes de ajustar las herramientas. De manera más precisa, este método implica producir una pieza, medirla y analizar las desviaciones entre la pieza y el modelo CAD. Por lo tanto, si observamos que faltan milímetros en algún punto, o si vemos que hay alguno de más, iremos a la superficie correspondiente del molde, troquel o de la plantilla de alineación para lijar o añadir material. Así, la iteración se realiza en las herramientas después de medir la pieza fabricada.

Una vez completada esta operación, reiniciamos el proceso de producción para producir una nueva pieza que se medirá con el fin de comprobar si se siguen produciendo desviaciones. Este proceso iterativo continuará hasta que consigamos la pieza deseada (es decir, cuando la pieza fabricada corresponda con su modelo CAD).

Para este proceso repetitivo de control de calidad hace falta una herramienta de medición rápida que permita producir la siguiente pieza sin demora. Además, la tecnología de medición debe poderse usar directamente en el área de producción y debe ser capaz de medir todo tipo de tamaños, acabados de superficie y geometrías. La tecnología de escaneado en 3D, gracias a su velocidad, portabilidad y versatilidad, permite a los equipos de producción realizar las correcciones necesarias en los útiles de manera rápida y eficaz.

Beneficio: informe de medición por coordenadas (CMM)

El cliente que compra las piezas fabricadas puede solicitar un informe de medición por coordenadas de los fabricantes de las herramientas. Por lo tanto, contar con una segunda herramienta de medición que reduzca el flujo de trabajo de la máquina de medición por coordenadas lleva un beneficio importante a las empresas de producción. Con un escáner 3D portátil, pueden medir la mayoría de las entidades y multiplicar las inspecciones intermedias, preservando la máquina de medición por coordenadas para la inspección final y para la generación de informes.

Beneficio: ingeniería inversa

Una vez que uno tiene una herramienta para la cual la CMM ha certificado las piezas fabricadas, se puede escanear el molde, la matriz o la plantilla para realizar ingeniería inversa. De este modo, si la herramienta se desgasta y se necesita una nueva, el modelo nominal ya no se utilizará para el siguiente proceso de fabricación. En su lugar, se puede trabajar directamente desde el modelo que había sido modificado previamente y con el cual habíamos obtenido buenas piezas. Así, el tiempo de iteración original completo se guardará en futuras producciones.

Beneficio: control de calidad periódico

En lugar de medir una pieza de cada 50 o 100 con la máquina de medición por coordenadas, la tecnología de escaneado en 3D permite realizar controles periódicos de calidad. De hecho, contar con un escáner 3D portátil resulta beneficioso para la industria de los moldes y las herramientas porque aumenta las muestras de las inspecciones y ahorra tiempo al medir las piezas directamente en el área de producción sin tener que llevarlos a la máquina de medición por coordenadas. Gracias a los controles de calidad periódicos aseguramos el control de la producción y la entrega puntual de las piezas.

Beneficio: garantía de calidad

Si en algún momento las piezas producidas dejasen de cumplir los requisitos técnicos, se iniciaría un proceso de investigación en la empresa productora que generaría mucha tensión e incertidumbre. Sin embargo, si se contase con un escáner 3D portátil, el departamento de control de calidad podría intervenir sin provocar demoras y encontrar la raíz del problema mediante la adquisición de diversos datos de manera rápida e investigando directamente en el área de producción.

Conclusión

En el área de producción suelen tener lugar muchos fenómenos específicos del entorno industrial, que provocan situaciones imprevistas de recuperación elástica o encogimiento. Por ello, es necesario realizar ajustes para asegurar que los útiles, aunque se correspondan de manera exacta con los modelos nominales, produzcan buenas piezas que superen los controles de calidad y satisfagan las demandas de los clientes. Estas iteraciones resultan más sencillas con el escaneado en 3D, que, gracias a la rapidez, portabilidad y versatilidad que aporta, resulta una alternativa eficaz a la máquina de medición por coordenadas que se reserva para inspecciones finales. Además, el escaneado en 3D ofrece la posibilidad de realizar ingeniería inversa en las herramientas que han permitido producir piezas buenas, hacer controles de calidad periódicos y resolver de manera rápida problemas imprevistos que se puedan producir.

Artículo escrito por Creaform

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