Scansione a 3D e confronti con CAD di grandi pezzi fusi

Il core business della Duisburger Modellfabrik GmbH è la produzione di grandi modelli di fonderia in legno, plastica e materiale espanso per la creazione di turbine a vapore e a gas, basamenti, motori diesel e componenti per impianti eolici in acciaio fuso, ghisa lamellare o ghisa duttile.

Sempre più clienti esigono un confronto dei modelli prodotti con i dati CAD. Un modello per fonderia è composto dal modello più le casse d’anima: serviranno in seguito come utensile per la creazione di uno stampo (si veda l’immagine per i singoli pezzi). Nei primi anni la Duisburger Modellfabrik affidava esternamente il servizio di misurazione digitale. Ben presto però attrezzarsi internamente proprio per abbassare i costi e ridurre gli attriti e le incomprensioni tra modellista e chi misurava. Dato che l’azienda produce pezzi di diversi metri, era importante trovare un sistema di misurazione che potesse  scannerizzare in modo rapido e semplice grandi superfici, senza andare a scapito della precisione. Poiché l’azienda non dispone di una sala metrologica, il sistema di misurazione avrebbe dovuto  essere portatile e resistente a condizioni ambientali sfavorevoli (polvere, sporcizia, vibrazioni): in poche parole doveva poter essere utilizzato ovunque.

Implementazione dello scanner 3D nel flusso di lavoro

La scelta è ricaduta sullo scanner MetraSCAN 3D di Creaform, uno scanner ottico CMM sviluppato appositamente per misurazioni accurate e ripetibili, e per controlli geometrici in ambiente di produzione. I fattori decisivi per la scelta sono stati la flessibilità dello strumento, la possibilità di arrivare a digitalizzare i sottosquadra, e la possibilità dell’assemblaggio virtuale.

Non tutti i modelli per fonderia devono essere misurati otticamente. Tuttavia, quando è necessario, vengono scannerizzati dopo il completamento dei singoli componenti. Ciò non era possibile quando la Duisburger Modellfabrik si rivolgeva ancora ai fornitori esterni di servizi. Per ottimizzare la spesa, si doveva far esaminare una quantità di pezzi tale da riempire 3 giorni di scansione. Oggi, invece, i componenti finiti vengono misurati direttamente con lo scanner spediti.

Herbert Schild, amministratore delegato della Duisburger Modellfabrik GmbH osserva: “L’implementazione del MetraSCAN 3D nel nostro flusso di lavoro, nonché la formazione dei nostri collaboratori, ci è risultata molto semplice dato che il nostro personale disponeva già di esperienza nel settore CAD/CAM e aveva già una certa affinità con il lavoro al computer. Tramite la scannerizzazione dei pezzi grezzi è possibile programmare una traiettoria di fresatura ottimale evitando molti passaggi a vuoto dell’utensile.

Reparto di produzione per modelli per fonderia. Le misurazioni 3D vengono effettuate direttamente sul pezzo.

Misurazione di pezzi grezzi e pezzi finiti

In questo caso si doveva scannerizzare prima un pezzo grezzo e in una fase successiva un pezzo finito di un motore (si veda l’immagine sopra). In linea di principio ogni progetto della Duisburger Modellfabrik GmbH segue il seguente iter:

• Ricevimento dei dati del pezzo finito del cliente
• Calcolo dei dati del pezzo grezzo: applicazione dei sovrametalli e degli angoli di sformo dello stampo (sono necessari per far sì che il modello possa essere tolto dallo stampo o l’anima dalla cassa d’anima).
• Progettazione del modello in CAD
• Fresatura e creazione del modello
• Scannerizzazione dei singoli componenti finiti con il MetraSCAN 3D
• Confronto della matematica rispetto ai dati acquisiti
• Confronto dei dati acquisiti con i dati del pezzo finito del cliente
• Scannerizzazione del pezzo fuso finito
• Confronto del pezzo fuso con i dati del pezzo finito del cliente

Dati di scannerizzazione su VXelements e CAD del modello per fonderia

Mappa di colore dei dati dei pezzi finiti del cliente con PolyWorks Inspector

In quali processi viene impiegato attualmente lo scanner MetraSCAN 3D nella Duisburger Modellfabrik?

Controllo di qualità:

In fase di realizzazione dei pezzi grezzi viene utilizzato il MetraSCAN 3D per la digitalizzazione e per la successiva ispezione geometrica tramite mappa di colore nel software PolyWorks di Innovmetric. Grazie alla propria portabilità, il sistema di misurazione può essere portato presso il componente per effettuare la scansione indipendentemente dalle dimensioni in modo veloce e preciso. Anche le parti difficili da raggiungere, come per esempio cavità o superfici riflettenti, possono essere acquisite senza problemi. Non è necessario l’impiego di uno spray opacizzante.

Assemblaggio virtuale:

Inoltre, i componenti possono essere misurati come se fossero assemblati dopo che sono stati smontati. Questo è possibile grazie all’utilizzo intelligente del modello creato dai target. Questo rende molto più semplice il confronto con i dati reali.

Engineering:

Alcuni prototipi devono essere adattati su CAD. I dati scannerizzati consentono un facile adattamento e progettazione su CAD, anche nel caso di superfici complesse a forma libera.

Programmazione CNC:

Naturalmente anche il prodotto finito viene digitalizzato e l’accuratezza delle sue dimensioni viene controllata. Tuttavia, i dati 3D possono anche essere utilizzati facilmente per la programmazione della fresa. In questo modo non si fresa alla “cieca” e ciò riduce notevolmente i costi.

Direzione soddisfatta

“Utilizzare il MetraSCAN 3D offre alla nostra azienda molti vantaggi. I componenti di grandi dimensioni possono essere scannerizzati molto velocemente e con precisione direttamente in produzione. La flessibilità, l’accuratezza e l’efficacia del sistema di misurazione sono perfette per le nostre esigenze poiché i componenti cambiano ogni giorno. In questo modo possiamo garantire un’elevata qualità e precisione anche nel caso di modelli complessi. Inoltre, con l’acquisto del sistema di misurazione di Creaform abbiamo aperto anche nuovi campi di attività: ad esempio reverse engineering, arte, costruzioni navali. In più, possiamo offrire ai nostri clienti servizi di scansione per la misurazione dei getti. Ovviamente, un sistema portatile come MetraSCAN 3D di Creaform ci aiuta molto”, sostiene il signor Schild.