¿Cómo mejorar la detección de defectos de fabricación?

El camino para construir piezas perfectas puede ser complicado. Los defectos de fabricación pueden surgir en cualquier momento del proceso de fabricación, incluso si el molde, el tinte o la bancada de alineación están diseñados de acuerdo con el modelo CAD. Algunos fenómenos pueden interferir con las herramientas, provocando problemas e imperfecciones en las piezas. En consecuencia, las piezas producidas no corresponden a los requisitos técnicos. Se requieren ajustes e iteraciones para garantizar que las herramientas y los moldes, incluso si corresponden a sus modelos nominales, produzcan piezas que cumplan con los estándares de inspección y las demandas de los clientes. El control de calidad (QC) debe lograr esto mientras minimiza el tiempo de inspección y los costos de producción asociados con las piezas rechazadas.

Este blog tiene como objetivo ilustrar los diferentes desafíos de fabricación que conducen a defectos en los productos y destacar cómo la tecnología de escaneado 3D permite inspeccionar más características y piezas. También describe cómo los gerentes de control de calidad pueden acortar el tiempo de inspección y reducir los costos de producción asociados con los desechos. El objetivo es, por supuesto, mejorar la detección de defectos de fabricación y producir piezas de mejor calidad, de acuerdo con las especificaciones y dentro de las tolerancias.

Escaneado 3D de una lámina de metal en bancadas de alineación directamente en el área de producción

Las causas más comunes de los defectos del producto

La realidad de un entorno industrial difiere de la teoría ilustrada en los modelos CAD. Múltiples fenómenos imprevisibles entran en juego al producir piezas. Debido a que la fusión de metales es un fenómeno complejo, el proceso de fabricación no sigue un camino lineal y repetible desde el molde hasta la pieza final. Los retrocesos elásticos al estampar un tinte, la contracción al producir un molde hecho de material compuesto o las fuerzas térmicas al soldar dos elementos son otros buenos ejemplos de fenómenos impredecibles que pueden afectar la precisión de las herramientas. Difíciles de controlar, estos fenómenos hacen que sea imposible predecir el resultado final antes de tener las piezas en mano.

Inicialmente, las herramientas se construyen de acuerdo con el modelo teórico, que se desarrolla para crear piezas fabricadas que cumplan con los requisitos técnicos. Pero, en la realidad del sector, los fenómenos anteriores interfieren con las piezas moldeadas o estampadas. Como resultado, las piezas no cumplen con los requisitos técnicos y deben ser ajustadas, corregidas y alteradas para pasar los controles de calidad.

Clasificación de defectos

Podemos clasificar los defectos en cuatro categorías principales:

1. Defectos de fabricación (pieza no conforme a los requisitos)
2. Defectos de montaje (pieza no montada correctamente)
3. Defectos relacionados con la materia prima (por ejemplo: tipo de acero incorrecto que provoca mayor o menor recuperación elástica, mal acabado superficial, etc.)
4. Defectos relacionados con el desgaste general de piezas o componentes (p. ej.: molde que se desmorona)

Varias causas son posibles en cada una de estas categorías. El error humano es sin duda el más actual.

Un metrólogo de control de calidad escanea un molde con el HandySCAN 3D directamente en el área de producción

El mejor método para detectar defectos de productos

Cuando fenómenos impredecibles alteran las piezas fabricadas, se inicia un proceso iterativo de control de calidad. El mejor método es trabajar en la pieza antes de ajustar las herramientas. Más precisamente, este método consiste en producir una pieza, medirla con equipos de control de calidad y software de inspección, y analizar las desviaciones entre la pieza y el modelo CAD. Por lo tanto, si notamos que faltan algunos mm (o sobran) en un lugar, iremos a la superficie correspondiente en el molde, tinte o bancada de alineación para moler o agregar material. La iteración se realiza así sobre las herramientas después de medir la pieza fabricada.

Una vez finalizada esta operación, reiniciamos el proceso de fabricación para producir una nueva pieza que se medirá nuevamente para verificar las desviaciones restantes. Este proceso iterativo continuará en bucle hasta que obtengamos la pieza deseada (es decir, cuando la pieza fabricada corresponda a su modelo CAD).

Caracterización de defectos de un baño en módulo VXinspect: Software de inspección de Creaform

La mejor solución para fabricar piezas con menos defectos

Este proceso iterativo de control de calidad requiere un equipo de medición rápido que suministre rápidamente la información dimensional completa para producir la siguiente pieza sin demora. La herramienta de medición también debe ser portátil para medir piezas directamente en el área de producción. De esta manera, ya no es necesario llevar las piezas a la máquina de medición de coordenadas (CMM), lo que ahorra un tiempo valioso y permite realizar más inspecciones. El instrumento de medición también debe ser fácil de usar, con una función digital Go/No-Go (Aprobar o Rechazar) que permite a los operadores evaluar rápidamente las medidas dimensionales e identificar fácilmente las piezas que no cumplen con las tolerancias requeridas. Finalmente, debe ofrecer la capacidad de medir todo tipo de tamaños, acabados superficiales y geometrías sin preparación superficial.

La tecnología de escaneado 3D, con su velocidad, portabilidad y versatilidad, cumple con estos requisitos, lo que permite que los equipos de producción y calidad inspeccionen piezas y detecten defectos, en particular los de la primera y segunda categoría. De hecho, los escáneres 3D ayudan a reducir el impacto humano en los procesos de fabricación al reducir las inspecciones visuales o el uso de herramientas manuales. También son útiles para medir el desgaste de las piezas, es decir, para saber cuándo es el momento adecuado para reemplazar una herramienta o un molde.

Un metrólogo está realizando un escaneado de una lámina de metal en plantillas con el escáner MetraSCAN 3D combinado con el rastreador óptico C-Track

Los beneficios del escaneado 3D: Mejor calidad de piezas con tiempo de inspección optimizado

Inspección más eficaz

Cuando el control de calidad detecta defectos de fabricación (es decir, cuando las piezas fabricadas no cumplen con los requisitos técnicos), la empresa entra en modo de investigación, lo que puede causar estrés e incertidumbre. Pero con el escaneado 3D, el equipo de calidad ahora puede intervenir sin más demoras y encontrar la causa raíz al adquirir rápidamente una gran cantidad de datos e investigar directamente en el área de producción.

Más piezas y características inspeccionadas

Debido a que la tecnología de escaneado 3D es más rápida y adquiere más datos que la CMM, puede medir más piezas o inspeccionar más características con información más detallada. De esta manera, los gerentes pueden tomar mejores decisiones para optimizar los procesos de fabricación. Además, al medir las piezas directamente en la planta de producción sin llevarlas al laboratorio de metrología, el equipo de calidad ahorra tiempo que puede recuperarse para inspeccionar aún más piezas.

Proceso de iteración optimizado con ingeniería inversa

Una vez que las herramientas certificadas producen piezas fabricadas de acuerdo con los requisitos técnicos, el molde, el tinte o la bancada de alineación se pueden escanear para llevar a cabo la ingeniería inversa. Así, si las herramientas se desgastan y se requiere una nueva, no utilizaremos el modelo nominal para el siguiente proceso de fabricación. En su lugar, podemos trabajar directamente desde el modelo que construye piezas dentro de los estándares de inspección. De esta manera, el proceso de iteración inicial se optimiza para futuras producciones.

La ingeniería inversa de un molde se facilitó empleando entidades generadas con VXmodel.

Los defectos del producto son inevitables, incluso para los mejores fabricantes

Los fenómenos impredecibles pueden ocurrir en cualquier momento durante la fabricación. Debido a que estos fenómenos pueden causar spring backs o contracciones elásticas inesperadas, es necesario realizar ajustes para garantizar que las herramientas, incluso si coinciden con su modelo nominal, produzcan buenas piezas que satisfagan las demandas de los clientes. En consecuencia, los equipos de calidad deben contar con el equipo de medición adecuado para detectar y corregir defectos rápidamente.

El escaneado 3D facilita estas iteraciones requeridas. Debido a su velocidad, portabilidad y versatilidad, es una alternativa eficaz a la CMM que puede permanecer libre para inspecciones críticas y finales. Además, el escaneado 3D ofrece la posibilidad de aplicar ingeniería inversa a las herramientas que producen las piezas correctas, realizar más controles de calidad y corregir rápidamente problemas inesperados que pueden ocurrir en cualquier momento.

En resumen, el equipo de escaneado 3D brinda al sector de fabricación más información y permite a los inspectores de calidad medir más piezas y características con mayor rapidez. Los escáneres 3D no solo ayudan a liberar tiempo de CMM, sino que también garantizan minimizar el tiempo de inspección y los costos de producción, lo que da como resultado piezas de mejor calidad.