La Model Based Definition promette grandi risultati per l'assicurazione qualità

Dopo la lunga evoluzione del CAD 3D si potrebbe pensare che a questo punto non sia più possibile altra innovazione. Prendiamo invece in esame la Model Based Definition (MBD), un concetto e una metodologia che gli sviluppatori di software e il settore aeronautico impiegano da tempo. L'attività in questo campo è notevole e questa tecnologia può davvero offrire del valore aggiunto alla produzione.

La forza dell'MBD sta nella sua capacità di razionalizzare lo sviluppo di un prodotto, trasformandolo in un processo che non richiede disegni, basato su di un modello CAD 3D ricco di informazioni, che definisce pezzi e i gruppi in modo completo e ne produce le specifiche. Questo approccio avanzato alla progettazione del prodotto ha poi numerose ramificazioni nel risparmio di tempo e denaro, dalla semplificazione della produzione al miglioramento dei processi di collaudo.

L'importanza delle verifiche MBD

Negli ultimi anni il passaggio al CAD 3D sta accelerando, e nello stesso tempo più aziende di progettazione e produzione adottano tecniche di modellazione solida e di superfici. I modelli 3D, tuttavia, mancavano dei dati GD&T (tolleranze geometriche) sicchè nessuno conosceva le discrepanze ammesse sul pezzo. Inoltre qualunque modifica all'intento progettuale originario si trasformava in un lungo processo di riprogettazione di disegni dettagliati (a volte ripetutamente), e ogni cambiamento richiedeva tempo prezioso, oltre a introdurre potenzialmente degli errori. Tutte queste complessità si riversano poi sulla scrivania degli addetti al controllo qualità.
Nel mondo dell'assicurazione qualità il problema principale del tipico modello CAD consiste nel fatto che è necessario un disegno separato per determinare la struttura teorica, le caratteristiche principali e le tolleranze per creare un piano di controllo. In questa situazione talvolta è necessario consultare il progettista per poter interpretare alcune informazioni legate alle GD&T, il che non è molto pratico per una multinazionale. Se poi aggiungiamo anche il dubbio se i dati CAD o il disegno su carta siano o meno nella loro versione più recente, avremo la ricetta perfetta della tortuosità.

L'MBD si è presentato sulla scena per alleviare queste complessità poiché molti software CAD ora consentono di incorporare le GD&T. Tutte le informazioni di prodotto e i dati di pianificazione del controllo sono integrate in un'entità di cui si può controllare la versione: il modello CAD 3D. L'MBD consolida nel modello la struttura teorica del componente e i livelli di revisione, l'interpretazione GD&T, le informazioni sul prodotto e ogni altra dimensione necessaria. Ai fini dell'assicurazione qualità questa è davvero un'ottima notizia.

Vantaggi veri

Per capire che cosa sia diventato possibile, val la pena di studiare i vantaggi di un modello CAD che contenga molte informazioni. Innanzitutto l'MBD offre per la prima volta un veicolo di comunicazione formale tra progetto e qualità senza richiedere disegni su carta, per cui l'intento progettuale è disponibile automaticamente al momento della creazione del part program. Con gli strumenti software del CAD, i produttori di componenti possono ricevere un unico file CAD e realizzare tutte le fasi necessarie a costruire e verificare un dato pezzo.

In secondo luogo, l'MBD risolve i problemi legati all'errore umano trasferendo le note nel software di misura. L'impiego tradizionale dei disegni 2D finalizzato a fornire documentazione come GD&T, distinta base e altre configurazioni ingegneristiche, ha esposto le aziende al rischio intrinseco dell'errore umano nell'interpretazione di queste informazioni. La Model Based Definition si basa soltanto sui dati digitali 3D per definire e fornire specifiche per i pezzi e i gruppi del prodotto, dando così un significato concreto al concetto di "misura senza supporto cartaceo".

Infine, fatto questo significativo, l'MBD fornisce un automatismo per la creazione del part program direttamente dalle informazioni del progetto 3D. I programmi di misura cambiano man mano che vengono effettuate modifiche al progetto, e anche ciò che ad esso è collegato viene aggiornato automaticamente. Quando cambia la tolleranza di un elemento geometrico, il programma aggiorna tutti gli elementi geometrici associati. Questa capacità permette di risparmiare tempo, soprattutto con i pezzi più complessi. Ad esempio, se un pezzo comprende 80 fori con tolleranze simili e cambia una specifica, con un semplice clic si possono aggiornare istantaneamente tutte le dimensioni associate senza ulteriore intervento dell'operatore.

Non più solo parole

Alcune piattaforme software di misura basate sul CAD stanno tenendo il passo con l'MBD e sfruttando i vantaggi dei nuovi dati GD&T integrati. Alcuni sistemi offrono la capacità di base di creare elementi geometrici, definizioni teoriche e dimensioni associate con un semplice clic. PC-DMIS Planner, un software di pianificazione del controllo di Hexagon Metrology fa un ulteriore passo avanti automatizzando il processo di misura sulla base dei cambiamenti del progetto e GD&T integrate. Il software può creare programmi interi e sottoprogrammi di collaudo, e controllare le revisioni usando un programma indipendente dallo strumento di misura. Può anche essere impiegato in modo indipendente dalla tecnica di misura impiegata: a contatto, scansione, analogica continua, visione e laser. 

Quando questo software di misura è legato dinamicamente al CAD, la sua funzione Change Manager comunicherà al tecnico della qualità eventuali aggiornamenti o cambiamenti al modello CAD. Questi cambiamenti possono essere accettati o respinti, e il software correggerà automaticamente la traiettoria di misura sulla base del percorso più efficiente necessario a incorporare i cambiamenti necessari. Sebbene la procedura di misura di elementi geometrici e dimensioni venga generata automaticamente ponendo l'accento sull'efficienza di misura, l'utente può facilmente personalizzare il rapporto di collaudo in base alle proprie esigenze.

É semplice importare il modello CAD e selezionare gli elementi di riferimento e/o altra dimensione lineare dall'MBD. Ogni dimensione selezionata aggiungerà al piano le caratteristiche aggiornate e le tolleranze sulla base dell'intento progettuale senza la necessità di un'interpretazione da parte del tecnico della qualità. Il software impiega algoritmi certificati PTB per le norme ASME Y14.5 – 1994, ASME Y14.5 – 2009 e ISO per garantire il massimo livello di precisione di misura. Questo avviene automaticamente alla creazione del piano iniziale. Il software di misura garantisce anche che elementi teorici comuni, a cui fanno riferimento caselle di controllo multiple, non vengano duplicati nella procedura di misura, mantenendo così efficiente il tempo di misura ma anche la precisione. Questo rappresenta una svolta nel processo perché garantire produttività e precisione è sempre stata responsabilità del tecnico della qualità. In sostanza, la definizione basata sul modello sposta questo onere dal tecnico al software.

Con gli strumenti di PC-DMIS Planner, il percorso di misura può essere ottimizzato automaticamente. Il software raggruppa gli elementi misurati per prossimità e angolo di rilevamento, riducendo al minimo le rotazioni del tastatore e i cambi della punta. I parametri di default del Piano di Misura Multiplo possono essere impostati dal collaudatore in modo da poter illustrare il numero di punti rilevati e la loro ubicazione per soddisfare le diverse esigenze dei clienti o interne. Inoltre appena il piano è stato importato, la funzionalità in tempo reale di PC-DMIS può essere impiegata per seguire passo passo il programma di misura facendo modifiche al volo o ad aree di interesse oppure a caratteristiche principali. La maggior parte delle procedure di misura vedrà un aumento del 30% nella produttività grazie a questo approccio, mentre altre avranno aumenti di oltre il 50%.

Poiché efficienza equivale a velocità e la velocità richiede sicurezza, un altro progresso del software trae vantaggio dal volume di sicurezza intrinseco del modello di PC-DMIS. I pezzi di forma rotonda o irregolare (ad esempio pale di turbina, bracci sospensione, protesi/impianti, ecc.) sono anch'essi contenuti nel volume di sicurezza. Quando questa funzione viene attivata in PC-DMIS, algoritmi avanzati porteranno la punta del tastatore a svincolarsi dal pezzo. Questo fa sì che il tastatore si allontani in sicurezza da pezzo e attrezzaggio prima di spostarsi all'elemento successivo, o di completare una rotazione della testa di misura. L'operatore non deve più preoccuparsi dei movimenti.

MBD - Quali sono i prossimi passi?

Sfruttando i vantaggi offerti delle informazioni 3D, l'MBD continua il suo cammino per raggiungere il suo pieno potenziale. Le aziende possono sfruttare i loro modelli CAD per ulteriori miglioramenti nel processo di sviluppo del prodotto, e contemporaneamente nell'assicurazione qualità attraverso un software di misura potenziato per sfruttare appieno l'MBD. Integrando tutte le informazioni relative nel modello CAD, un'organizzazione deve poter ridurre il tempo e il potenziale di errore umano.

L'MBD promette di ridurre il lavoro dei tecnici della qualità prendendo in carico il lavoro tedioso delle revisioni. Anche se i collaudatori continueranno ad aver bisogno di affinare i risultati applicando le proprie conoscenze specialistiche delle migliori prassi di misura, attrezzaggio, esigenze del loro clienti e applicazione delle GD&T, si risparmierà gran parte del tempo richiesto dalla messa a punto delle procedure di misura per allinearle alle revisioni, poiché questa responsabilità passerà al software.

Man mano che le aziende ricorrono all'MBD con successo, i reparti qualità sperimenteranno un miglioramento nella produttività e i tecnici potranno sempre più mantenere l'intento progettuale dei propri pezzi e gruppi. Con un simile progresso non è difficile immaginare un mondo in cui i tecnici della qualità saranno in grado di razionalizzare la verifica dei pezzi senza alcuna fatica.