La definición basada en modelos promete grandes dividendos para garantizar la calidad

A lo largo de la evolución de los sistemas CAD 3D es casi imposible pensar que todavía es posible encontrar avances en la innovación en este punto. La definición basada en modelos, o MBD por sus siglas en inglés, un término y metodología ampliamente discutidos por los desarrolladores de software y la industria aeroespacial. Sorprendentemente, existe una gran actividad en esta área y esta tecnología puede traer un valor genuino a la mesa de manufactura.

MBD “patrón” consiste en su capacidad para llevar el desarrollo del producto a un proceso libre de croquis, basado en un modelo CAD 3D rico en información que define por completo y proporciona especificaciones para las piezas y los ensamblados. Este enfoque de nueva generación en el diseño del producto consigue ahorro de tiempo y dinero con la simplificación de las operaciones de fabricación, mejorando en gran medida los procesos de inspección.

Inspecciones del MBD

La transición hacia CAD 3D se ha acelerado en los últimos años que más y más compañías de diseño y manufactura incorporan técnicas robustas de modelado de superficies. Sin embargo, los modelos 3D carecían de información GD&T (dimensionamiento geométrico y tolerancia), por lo que era común que se permitieran las discrepancias en la pieza. Además, cualquier intento de cambio en el diseño original se convertía en un proceso largo de impresiones de rediseño detallado, a veces repetidamente, y con cada cambio se consumía un tiempo valioso y se introducían errores potenciales. Todas estas complejidades llegaban al escritorio del inspector de calidad.

En el mundo de la garantía de calidad, el principal problema con el modelo CAD tradicional es que requiere una impresión por separado para determinar la estructura del datum, las características principales y la tolerancia para crear un plan de inspección. Este escenario ocasionalmente requiere acceso al diseñador del producto para interpretar alguna de la información GD&T, lo cual no es propiamente conveniente para las empresas multinacionales. Centrados en la interrogante de si los datos CAD o la impresión son la revisión más actual y si existe espacio para una circunvolución.

MBD llegó a la escena para aligerar esta complejidad, ya que diversos paquetes de software CAD permiten ya el GD&T incorporado. Toda la información necesaria y los datos de la planeación de la inspección se incorporan en una entidad de versión controlable: el modelo CAD 3D. MBD consolida la estructura del componente del datum y los niveles de revisión, la interpretación GD&T, los detalles del producto y cualquier otro dimensionamiento necesario en el modelo. Con fines de garantizar la calidad, hay buenas noticias...muy buenas.

Beneficios reales

Para tener una idea de lo que es posible, es conveniente analizar los beneficios inherentes de un modelo CAD rico en información. Para los principiantes, MBD proporciona, por primera vez, un vehículo formal de comunicación entre el diseño y la calidad sin la necesidad de impresiones, por lo que el diseño queda disponible automáticamente en el momento de la creación del programa de la pieza. Con herramientas de software CAD, los fabricantes de componentes son capaces de recibir un único archivo CAD y realizar todos los pasos necesarios para construir e inspeccionar una pieza determinada.

Después, MBD resuelve los problemas de error humano al transferir notas al software de inspección. El uso tradicional de dibujos 2D para proporcionar documentación como GD&T, ha provocado que una gran cantidad de materiales y otras configuraciones de ingeniería dejen a muchas empresas expuestas al riego inherente del error humano en la interpretación de esta información. La definición basada en un modelo solo se basa en datos digitales 3D para definir y proporcionar especificaciones para piezas y ensamblados de productos, ofreciendo un significado plausible al término “inspección sin papel.”

Por último, pero más importante, MBD proporciona un mecanismo automatizado para la creación de programas para piezas directamente a partir de la información del diseño 3D. Los programas de inspección cambian según se elaboran las modificaciones al diseño y las dependencias también se actualizan automáticamente. Cuando la tolerancia de un elemento cambia, el programa actualiza todos los elementos asociados. Esta capacidad es de gran ayuda para ahorrar tiempo, especialmente en piezas más complejas. Por ejemplo, si una pieza presenta 80 huecos con una tolerancia similar y una especificación cambia, con un simple clic se actualizarán instantáneamente todas las dimensiones asociadas sin necesidad de mayor intervención por parte del operador.

PC-DMIS funcionando en una PC...no hay nada más qué decir

En el esquema natural del progreso, unas cuantas plataformas de inspección basadas en CAD se mantienen al día con MBD y aprovechan las ventajas de los nuevos datos GD&T incorporados. Algunos sistemas ofrecen esta capacidad básica para crear características, definiciones de datum y dimensiones asociadas con un simple clic. PC-DMIS Planner, un software de planeación de inspección, desarrollado por Hexagon Manufacturing Intelligence, aprovecha esta ventaja al automatizar el proceso de inspección basado en los cambios de diseño y el GD&T incorporado. El software puede crear programas completos de subinspección y revisiones de control mientras se usa un programa cuyo equipo sea neutral. También se puede usar independientemente de la tecnología de medición empleada, como táctil, de escaneo, análoga continua, de visión y láser. 

Cuando este software de inspección se enlaza de forma dinámica con CAD, el módulo Change Manager avisa al técnico de calidad de las actualizaciones o cambios del modelo CAD. Estos cambios se aceptan o se rechazan, mientras que el software analiza automáticamente la ruta de inspección basada en la ruta más eficiente para incorporar los cambios necesarios. Aunque la rutina de inspección de los elementos y dimensiones se generan automáticamente con énfasis en la eficiencia de la medición, el usuario puede personalizar el informe de medición para ajustarse a los requerimientos deseados.

PC-DMIS Screenshots es un proceso sencillo para importar datos CAD y se seleccionan los cuadros de control de características y/o otras dimensiones lineales del modelo 3D. Cada dimensión seleccionada agregará las características más actualizadas y las tolerancias al plan de inspección basado en el propósito del diseñador, eliminando la interpretación del inspector. El software usa algoritmos PTB certificados para ASME Y14.5 – 1994, ASME Y14.5 – 2009 y normas ISO para garantizar el más alto nivel de precisión aceptada para la medición. Esto se hace de forma automática al crear el plan inicial. El software de inspección también garantiza que las características de datum comunes referenciadas por marcos de control de elementos múltiples no se dupliquen en la rutina de inspección, lo cual mantiene la eficiencia del tiempo de inspección y también la precisión. Este es un cambio en el paradigma del proceso, ya que garantiza el rendimiento y la precisión que siempre ha sido responsabilidad del técnico de calidad. En esencia, los cambios en la definición basada en el modelo trasladan esa carga del técnico al software.

Con las herramientas de PC-DMIS Planner, es posible optimizar automáticamente la ruta de medición. El software agrupa los elementos inspeccionados según la proximidad y el ángulo de palpado, minimizando los giros del palpado y los cambios de la punta. El inspector puede configurar los parámetros por defecto del plan de medición múltiple para aclarar el número de puntos medidos y sus ubicaciones para diversos clientes o requerimientos de inspección interna. Además, una vez que el plan ha sido importado, es posible utilizar la función de tiempo real de PC-DMIS ya sea para llevar a cabo el plan de medición aplicando cambios al vuelo, o editar áreas conocidas de importancia o características esenciales. La mayoría de las rutinas de inspección tendrán un 30% de incremento en el rendimiento al aplicar este nuevo enfoque, mientras que otras obtendrán más de 50% de incremento.

Ya que la eficiencia iguala a la velocidad, y la velocidad requiere de seguridad, otro avance del software aprovecha la estructura inherente del modelo de PC-DMIS. Las piezas redondas o de forma irregular (por ejemplo, las hélices de las turbinas, los brazos del mando de dirección, prótesis/implantes, etc.), también se consideran en la estructura. Al activar este "campo de fuerza" en PC-DMIS, los algoritmos avanzados dirigirán la punta del sensor para liberar automáticamente la pieza. Esto requiere que el sensor se retire con seguridad de la pieza y del elemento de sujeción antes de moverse al siguiente elemento o de completar una rotación del cabezal del sensor. El operador dejará de preocuparse por los movimientos.

MBD – ¿Hacia dónde vamos?

Al usar la valiosa información 3D, MBD continúa su camino para alcanzar todo su potencial. Las empresas pueden aprovechar sus modelos CAD para futuras mejoras en el proceso de desarrollo del producto y, al mismo tiempo, garantizar la calidad por medio del software de inspección mejorado para aprovechar al máximo el MBD. Al incorporar toda la información importante el modelo CAD, una empresa espera ahorrar tiempo y reducir el potencial del error humano.

MBD promete reducir la carga de trabajo de los inspectores al asumir parte de trabajo asociado con revisiones de cambio. Aunque los inspectores seguirán necesitando resultados finos al aplicar su conocimiento especializado de las mejores prácticas en metrología, fijación, requerimientos del usuario y la aplicación del GD&T, un gran porcentaje del tiempo invertido en las rutinas para hacer coincidir revisiones serán facilitados, ya que el software asume esa responsabilidad.

Entre más empresas se acerquen al MBD, los departamentos de calidad experimentarán un incremento en la productividad mientras que los ingenieros se acercarán más a conservar el diseño original de sus piezas y ensamblados. Con todo este progreso, no es difícil imaginar un mundo donde los técnicos de calidad inspeccionen las piezas de forma sencilla sin mayor complicación.