¿Debería escanearse?

Los profesionales de la metrología industrial constantemente se enfrentan al reto de buscar la mejor metodología para inspeccionar piezas. Al investigar máquinas de medición por coordenadas (MMC) o al evaluar las capacidades del equipo existente, la discusión se enfoca a los accesorios que complementarán a la MMC. Existen diversas soluciones, cada una de ellas con sus ventajas y desventajas. El truco consiste en encontrar la opción correcta.

DUPLICATEAl medir piezas de pequeñas a medianas, existen cuatro categorías principales de accesorios de inspección disponibles. La primera incluye a los sensores de activación por contacto, que miden puntos discretos sobre una pieza. La segunda la forman los palpadores de escaneo análogo, que trabajan a lo largo de la superficie de una pieza, tomando miles de puntos individuales de forma simultánea. Los escáneres láser 3D usan un láser lineal para tomar miles o millones de puntos sobre una superficie. Finalmente, los sensores cromáticos de luz blanca (CWS) ofrecen una inspección sin contacto de alta precisión.

Al enfrentar la decisión de escanear o no una pieza, los profesionales de la metrología se inclinan hacia el escaneo analógico, ya que captura una gran cantidad de datos de coordenadas 3D de alta precisión con fácil acceso a la mayoría de las áreas. También resulta ideal ya que es más probable que los rasgos críticos sean capturados. Al usar el escaneo analógico se mejora la redundancia de los resultados al disminuir la incertidumbre de la medición. Sin embargo, en realidad la decisión de escanear una pieza depende más de la aplicación.

¿Qué podría salir mal?

El primer paso para evaluar las técnicas de inspección consiste en analizar la totalidad del proceso de manufactura y pensar en lo que potencialmente podría salir mal. Por ejemplo, si la pieza es un componente plástico ¿Existe una zona más gruesa propensa a hundirse cuando el material se enfría y se decanta? Si la respuesta es afirmativa y se trata de un elemento critico con altas tolerancias, debe ser escaneado. Si el elemento no es crítico y tiene bajas tolerancias, el palpado táctil resulta suficiente.

Además, al evaluar el proceso, también se debe tomar en cuenta el uso del componente. Un conector plástico para piezas de automoción, como el que se muestra arriba, requiere ser sellado estrechamente para eliminar la posibilidad de que penetre el agua. Aunque el conector tenga rasgos sencillos que podrían ser medidos fácilmente con el palpador, el borde donde se forma un sello puede tener tolerancias más estrechas que requieran de un escaneo analógico.

Un profesional de la metrología revisará el proceso de manufactura de principio a fin para determinar el mejor enfoque. Se muestra una pistola grapadora que tiene algunos rasgos interesantes en el componente original del modelo de fundición. Además, existen procesos de mecanización que pesan en la decisión de efectuar o no un escaneo. En este componente en particular, la empresa puede comprobar su perfil al efectuar un escaneo láser 3D de la carcasa de aluminio fundido. Al revisar otros rasgos, especialmente aquellos localizados por debajo de la superficie de la pieza, el escaneo analógico o incluso la palpación por contacto resultaría adecuado. Otro componente que es necesario revisar son las superficies mate del componente. Ya que podría existir un problema de ajuste, el escaneo analógico puede ser la mejor elección en tales superficies.

¿Qué son las tolerancias?

Como se mencionó previamente, la tolerancia necesaria en un sistema de referencia determinado juega un papel determinante para elegir el método ideal de inspección. Aunque el escaneo láser ha evolucionado desde su aparición, resulta relativamente pobre en términos de precisión al compararlo con otros métodos. El escaneo láser no debe ser usado cuando las tolerancias sean más estrechas de ± 0.01”, pero resulta ideal para tolerancias más amplias en piezas con numerosas superficies controladas por un perfil. El palpado táctil ofrece una precisión mayor, pero tiene una baja redundancia comparado con los palpadores de escaneo analógico . El escaneo analógico se considera el método de inspección más preciso para analizar una pieza que tenga tolerancias de hasta ± 0.0005”. Los sensores cromáticos de luz blanca (CWS) son el método sin contacto de alta precisión que tienen la capacidad de medir por debajo de los 10 nanómetros. Los CWS se usan para rasgos demasiado pequeños para medir con un palpador táctil, o para componentes que requieran mediciones sin contacto, como las piezas flexibles.

En el caso de ciertos componentes médicos, por ejemplo, el femoral que aquí se muestra, el escaneo análogo será la opción ideal. Esto se debe a que es necesario inspeccionar el perfil con un nivel de mayor precisión. En algunos casos, es preferible el escaneo sin contacto a través de un CWS si no es posible tener contacto con la pieza. Un CWS también resulta ideal para superficies altamente reflejantes, transparentes y mate.
En el otro extremo del espectro, algunas piezas se prestan para usar un palpador de puntos discretos. Un componente estampado con tolerancias holgadas, donde la forma no es un problema y donde se requiere el perfil de las ubicaciones, es más adecuado para el palpado de puntos. Aunque la pieza pueda presentar múltiples rasgos, el escaneo resulta una pérdida de tiempo y de dinero.

Algunas piezas pueden tener diversos desafíos con una gran variedad de tolerancias. En este caso, una MMC multisensor podría ser la elección ideal, ya que las piezas se podrían medir con diferentes sensores dentro del mismo programa. Por ejemplo, en la placa superior moldeada a presión de la transmisión automática que se muestra más abajo, existen rasgos mecanizados con huecos de tolerancias, pero internamente existen rasgos de alta precisión. Debido a la gran variedad de características en la pieza, el colado inicial puede ser escaneado con láser cuando se recibe del proveedor. Después del mecanizado, se recomienda efectuar un escaneo analógico de la cara, ya que es muy probable que exista una estrecha tolerancia de callouts, de tal forma que pueda formar un sello con la transmisión. Los barrenos también se pueden escanear o no, dependiendo de sus tolerancias, o usar el palpado para ahorrar tiempo.

Placa superior moldeada a presión de la transmisión automática

¿Pincel o lápiz?

Al evaluar el método adecuado para la inspección de los componentes, el resultado final también se debe tomar en cuenta. Existen tres categorías principales. Punto individual, por lo general usado con palpadores táctiles, toma una medición a la vez, pero es muy lento, aproximadamente un punto por segundo. El palpado analógico reúne una línea individual de datos de forma parecida a cuando un lápiz crea una línea individual. Los sensores que quedan dentro de esta categoría son los palpadores de escaneo analógico y los CWS. Para la toma de datos, el sensor de láser de línea 3D ofrece una alta densidad de puntos, ya que es más comparable a un pincel.

La toma de datos rápida y precisa es una gran capacidad, pero no ofrece beneficios a menos que se presente de forma comprensible al público deseado. Actualmente, la tendencia consiste en usar el escaneo láser ya que es rápido, preciso y todos los sistemas de referencia necesarios se capturan al instante. Sin embargo, esta capacidad puede no ser necesaria para la toma de datos requeridos para inspeccionar rasgos críticos.

Una vez que se reúnen los datos, surge la interrogante de la gestión de los mismos, o lo que se debe hacer con la información. ¿El objetivo es solo comparar la pieza física con su modelo CAD y si así fuera, cuáles son las áreas principales de interés? Con un sensor láser es posible efectuar la toma de millones de puntos de datos. Si el plan para los datos consiste en analizar cómo se observa la pieza, la empresa ha perdido de vista su verdadero propósito de revisar los rasgos críticos de la pieza. En muchos casos, una cantidad excesiva de datos de puntos puede ser una desventaja en vez de un beneficio al desacelerar el software y los procesos de cómputo o al prestar atención innecesaria a las áreas que no son críticas.

¿Cuál es el costo?

La preocupación final al analizar las diferentes opciones de palpadores es el presupuesto disponible. Existe una razón por la cual este factor se toma en cuenta al final, en vez de que se haga al principio. Una organización debería investigar primero la mejor tecnología para su aplicación. Debe considerar los beneficios, así como el ahorro de costes asociado y calcular el rendimiento del capital invertido que se espera. Solo entonces deberán tomarse en cuenta las consideraciones del presupuesto.

¿Debería escanearse?

Las empresas siempre están en busca de la forma de reducir costos, aumentar la producción o incrementar las ventas. Esto lleva a seguir las tendencias de la industria y unirse a ellas cada vez que se introduce una nueva tecnología. Sin embargo, solo porque la competencia no lo haga, no significa que sea la forma correcta de proceder para cada empresa. Existe una diferencia entre hacer las cosas y hacerlas bien. Reducir el número de opciones implica trabajo, pero con una visión correcta e investigación, la solución ideal aparece pronto.

Listo para llamar la atención

El movimiento de la industria hacia las soluciones de escaneo 3D se debe en parte a los mejores resultados obtenidos, pero también a la forma como se crean las impresiones de las piezas En el pasado, las piezas se referenciaban con las dimensiones de ancho y largo. Actualmente, los ciclos de vida de los productos continúan reduciéndose. Replicar una pieza existente usando el ancho y el largo es muy complejo y lleva mucho tiempo. Cuando toda la forma de la pieza es controlada por el perfil, el tiempo necesario para cambiar el modelo CAD se reduce drásticamente. Una pieza que es controlada por el perfil, se presta también para los controles GD&T de perfil incorporados. El escaneo resulta ideal cuando la ubicación de los rasgos se encuentra en el perfil de la pieza.