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Controllo qualità automatizzato: una strategia chiave per aumentare i volumi dei costruttori di veicoli elettrici

Il problema: le innovazioni nel settore automobilistico creano nuove opportunità e problematiche per il controllo qualità

Con l'aumentare della popolarità dei veicoli elettrici (VE), un gran numero di tecnici e specialisti del controllo qualità devono affrontare nuove problematiche durante le fasi di ispezione. Mentre le vetture convenzionali erano composte principalmente da parti meccaniche, i VE ora utilizzano complessi sistemi elettro-meccanici gestiti da software. Anche se rispetto alle vetture a benzina le parti in movimento sono diminuite, i VE includono una miriade di sotto-sistemi complessi, ognuno dei quali influenza le prestazioni e il comportamento di questi nuovi veicoli.

Di conseguenza, i gruppi di lavoro del controllo qualità, spesso composti da tecnici esperti di veicoli convenzionali, devono cambiare approccio, strumenti e processi per poter garantire la qualità e conformità dei componenti. Inoltre, poiché i costruttori di VE desiderano velocizzare il lancio sul mercato delle ultime novità, il controllo qualità deve mantenere ritmi di controllo elevati.

Per migliorare la sicurezza del prodotto e i ritmi di produzione, sempre più costruttori di VE integrano sistemi di controllo qualità automatizzato direttamente sulla linea di produzione nei loro stabilimenti. Le anomalie vengono segnalate immediatamente al team di progettisti, in modo da adottare contromisure immediate. Velocizzando le ispezioni si migliorano i ritmi di produzione e si accelera la commercializzazione.

Tecniche inefficienti di controllo qualità e scarsità di manodopera specializzata frenano la produzione

Sul difficile mercato del personale, gli specialisti con l'esperienza e le competenze necessarie per eseguire ispezioni efficienti di controllo qualità scarseggiano.

Le ispezioni manuali o eseguite con macchine di misurazione a coordinate convenzionali (CMM) richiedono tempo. Entrambe dipendono dall'efficienza dell'operatore e sono soggette all'errore umano. Le CMM si trovano spesso in laboratori dedicati, e pertanto richiedono lunghe programmazioni e configurazioni, oltre al trasporto delle parti dalla linea di produzione. Inoltre, le CMM non sono molto rapide e devono essere gestite da esperti di metrologia. Tutti questi fattori possono rallentare significativamente l'esecuzione di ispezioni.

Le lavorazioni e la complessità delle parti dei VE richiedono ispezioni complesse

In aggiunta, poiché le parti e i sotto-sistemi dei VE possono essere più complessi rispetto ai veicoli convenzionali, le ispezioni potrebbero richiede operazioni supplementari. Ad esempio, alcune tecnologie di ispezione convenzionali possono essere sensibili alle finiture superficiali e richiedere la preparazione delle superfici, come l'applicazione di polvere, per eseguire debitamente le ispezioni. Tali preparativi richiedono tempo, possono essere difficili da prevedere e - in caso di cattiva esecuzione - possono ridurre l'accuratezza.

Inoltre, molte parti dei VE non si possono correggere. Ciò significa che se gli ispettori non rilevano un problema di qualità e una parte non-conforme viene inviata a una linea di produzione, quella linea potrebbe arrestarsi istantaneamente. Ecco perché i costruttori di VE spesso richiedono il 100% delle misurazioni delle parti lavorate prima di passare alla produzione di serie entro un determinato ciclo.

È anche importante sottolineare che l'industria automobilistica si muove verso cicli di produzione ad alta diversificazione e bassi volumi per VE. Ciò significa che i gruppi di controllo qualità devono variare continuamente la programmazione della CMM, il che di nuovo richiede tempo e le competenze di un metrologo esperto.

Catena di assemblaggio del motoreCatena di assemblaggio del motore
Foto: Walter Automobiltechnik

 

Come ottenere il giusto equilibrio tra velocità e accuratezza

Come già menzionato, le tradizionali ispezioni manuali o con CMM dipendono dalle capacità del tecnico: questo potrebbe compromettere l'accuratezza, l'attendibilità e la ripetibilità dei dati. Le CMM in particolare sono anche molto sensibili a vibrazioni, polvere e umidità dell'ambiente di produzione circostante: spesso richiedono una soletta di calcestruzzo isolata per garantire l'accuratezza delle ispezioni. Ciò aumenta significativamente i costi e la complessità dell'installazione di una di queste macchine.

Un cenno sull'accuratezza. Le CMM convenzionali sono molto accurate, spesso fin troppo per l'uso che se ne fa. Ad esempio, la tolleranza più stretta per profili di superfici, punti di taglio ecc. che si incontra in stampaggio o saldatura è +/- 0,5 mm. Non è inusuale incontrare persino +/-1,0 o +/-1,5 mm. L'accuratezza delle CMM (qualche micron) è tra 10 e 100 volte maggiore delle tolleranze più piccole! Ciò significa che le CMM spesso sono troppo precise per alcune applicazioni. Alla luce di ciò, si dovrebbero usare solo in casi dove la loro accuratezza è realmente necessaria e lasciare il compito di ispezionare la maggioranza delle parti ad altre tecnologie più rapide.

Le soluzioni: soluzioni di controllo qualità automatizzato per migliorare l'efficienza e i volumi dei costruttori di VE

La linea R-Series™ di soluzioni di scansione 3D per il controllo qualità automatizzato Creaform è ideale per i costruttori di VE che desiderano migliorare l'efficienza in ispezione senza compromettere l'accuratezza o richiedere tecnici altamente qualificati.

MetraSCAN 3D-R™ è un potente scanner CMM ottico montato su robot facilmente integrabile nei processi di controllo qualità automatizzati per l'ispezione sulla linea. Qualunque sia il tipo di produzione (alta diversificazione e bassi volumi o bassa diversificazione e alti volumi), MetraSCAN 3D-R si può usare come soluzione autonoma con un tracker ottico C-Track in una cella CUBE-R™ o integrato in una configurazione specifica.

  • Alta produttività
    i gruppi di controllo qualità possono acquisire fino a 1.800.000 misurazioni al secondo a prescindere da dimensioni, superfici, angolazioni ed elementi geometrici delle parti.
  • Multi-operatività
    usando MetraSCAN 3D-R con VXelements, la piattaforma software 3D di Creaform, gli ispettori possono eseguire simultaneamente acquisizione ed analisi dati per aumentare la produttività.
  • Robusto design industriale
    ideale per gli ambienti di produzione, consente agli addetti al controllo qualità di ottenere un'accuratezza pari a 0,025 mm (0,0009 in), a prescindere da instabilità, vibrazioni ed escursioni termiche.
  • Calibrazione automatica
    evita il peggioramento dell'accuratezza nel tempo anche con volumi alti

Controllo qualità automatizzato del supporto motore usando il MetraSCAN 3D-RControllo qualità automatizzato del supporto motore usando il MetraSCAN 3D-R
Foto: Walter Automobiltechnik

 

Vantaggi: risultati rapidi e accurati con il controllo qualità automatizzato

Che si scelga una soluzione di controllo qualità automatizzato autonoma o integrata, con MetraSCAN 3D-R, i costruttori di VE possono eseguire ispezioni più rapide con il giusto livello di accuratezza, senza bisogno di personale altamente specializzato.

In più, MetraSCAN 3D-R si può integrare rapidamente su una linea di produzione e non richiede lunghi corsi di formazione o fermi protratti.

Implementazione e formazione rapida

Grazie al suo design e facilità d'uso, MetraSCAN 3D-R si può installare in meno di una settimana. La formazione di tecnici con qualsiasi livello di competenze richiede un solo giorno, alleviando i problemi di personale delle aziende e riducendo i fermi per l'installazione del sistema di controllo qualità automatizzato.

Ispezione dimensionali complete al 100% e più rapide

Poiché i costruttori di VE sono sotto pressione per lanciare sul mercato novità in tempi brevi, le soluzioni di controllo qualità automatizzato come MetraSCAN 3D-R possono essere d'aiuto, soddisfando i requisiti di rapidità dell'acquisizione dati senza compromettere accuratezza, attendibilità e ripetibilità.

Alcuni produttori, utilizzando MetraSCAN 3D-R per ridurre i tempi di acquisizione dati in ispezione, passano da ore a pochi minuti, pur mantenendo la certezza che le parti approvate sono conformi alle specifiche e  alle normative del settore. In definitiva, una maggiore capacità in ispezione porta ad un aumento della produttività.


logo WAT

Walter Automobiltechnik GmbH, noto fornitore tedesco di ricambi e accessori per i settori automobilistico e motociclistico, ha aggiunto ultimamente due MetraSCAN 3D-R al suo sistema di controllo qualità automatizzato per valutare la qualità di un supporto motore per un'auto elettrica, abbreviando i cicli.

I supporti motore sono realizzati usando parti strutturali saldate con geometrie complesse, il che rende la loro ispezione difficile e laboriosa. Inoltre, il supporto è stato sviluppato usando acciaio galvanizzato riflettente, il che complica ulteriormente l'ispezione.

Usando il MetraSCAN 3D-R, che consente al gruppo di controllo qualità di acquisire numerose misurazioni in pochi secondi, Walter Automobiltechnik è riuscita a ridurre drasticamente i tempi di ispezione dei supporti motore da 1 ora e 30 minuti ad appena 8 minuti! Non avrebbe potuto ottenere questo risultato con una CMM tradizionale.

MetraSCAN 3D-R ha consentito all'azienda di ridurre le dimensioni dell'area di produzione grazie all'uso di un robot più piccolo in grado di coprire il pezzo intero. Ciò gli ha consentito di risparmiare denaro sull'investimento del robot e, poiché l'integrazione richiede meno spazio, sono state necessarie meno modifiche all'area di produzione.

In un futuro prossimo, l'azienda prevede di acquistare altri scanner CMM ottici MetraSCAN 3D-R per velocizzare molte altre linee di produzione.

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