Liberdade para medir com a Volvo
Ganhos de produtividade da prototipagem até a produção com o AT960, LAS-XL e T-Scan 5
Com cerca de 2.400 colaboradores, a Volvo Car Body Components (VCBC) em Olofström é uma fábrica de produção automotiva que produz milhões de peças de carroceria todos os anos. De capôs e tetos a portas e subconjuntos, a instalação é dedicada a prensar chapas de metal em componentes vitais do carro que são enviados inteira ou parcialmente montados para as fábricas de automóveis da Volvo em todo o mundo para a montagem final e acabamento.
A fábrica moderna, de alta tecnologia e ecologicamente correta em Olofström tem uma história que remonta a quase 300 anos – foi fundada como uma siderúrgica em 1735 e fornece peças de carroceria para todos os carros Volvo desde 1927. Desde que foi comprado pela Volvo em 1969, nos últimos 50 anos viu o local dedicado à prensagem e montagem parcial de peças de carroceria para toda a gama de veículos da Volvo, bem como para clientes externos, como Volvo Trucks, Ford e Land Rover.
Os primeiros estágios de produção do processo de projeto do carro na Volvo dependem fortemente do desenvolvimento das ferramentas de estampagem de chapa de metal projetadas e fabricadas pela equipe de ferramentas e matrizes da Olofström. A equipe é a primeira responsável pela produção de protótipos de ferramentas e, com até 80 ferramentas necessárias para um projeto de veículo, essa tarefa pode durar de quatro a cinco meses. Cada projeto normalmente dura um ano e o restante do tempo é dedicado à produção das ferramentas finais que serão usadas para prensar centenas de milhares de componentes da carroceria do carro.
Em 2018, a equipe decidiu que era hora de apresentar uma solução de metrologia moderna para a prototipagem e produção de suas ferramentas com o objetivo de aumentar a produtividade. Eles identificaram várias etapas principais em seu processo de projeto, produção e validação que poderiam se beneficiar da introdução de dispositivos de medição avançados. Com uma grande e bem equipada sala de qualidade já instalada, a equipe estava familiarizada com uma ampla variedade de hardware de metrologia, desde MMCs de braço horizontal a scanners de luz estruturada. Eles estavam abertos para considerar uma série de sistemas diferentes disponíveis atualmente no mercado, mas uma de suas principais considerações foi a identificação de uma solução que se encaixaria tanto no chão de fábrica quanto na sala de qualidade.
Com vários sistemas Absolute Tracker já em uso nas principais áreas de produção de peças da fábrica de Olofström, a experiência interna existente do local combinada com a portabilidade e flexibilidade bem conhecidas dos sistemas Absolute Tracker tornou a escolha de sistemas rastreadores a laser adicionais da Hexagon um próximo passo natural.
Uma etapa importante na configuração de uma peça fundida para fresamento é garantir que não haja colisão entre a fresadora e a peça, pois ambas são movidas para a posição antes do fresamento começar. Tal colisão pode resultar em danos muito caros e demorados para a fresadora CNC. Portanto, o operador deve introduzir um fator de segurança ao configurar as coisas – posicionar a máquina longe o suficiente do material para ter certeza de que nenhuma colisão ocorrerá. Fazer isso visualmente não é fácil e geralmente significa que a fresadora gasta uma quantidade significativa de tempo no início de seu programa, não fresando nada.
“Os dados de varredura iniciais significam que você evita perder tempo aqui”, disse Kim Tingstedt, Operador de Ferramentas e Matrizes da VCBC Olofström. “Quando você otimiza o programa de fresamento para o tamanho real do material, essa é a grande economia de tempo, porque não importa se a máquina passa pelo ar ou pelo material, é a mesma velocidade. Agora temos um melhor tempo de entrega nas fresadoras, o que significa que podemos fazer mais peças e ferramentas”.
Essa otimização foi realizada antes, mas com os dados de varredura abrangentes fornecidos pelo LAS-XL, as coisas são muito mais fáceis. “Quando estamos digitalizando, nossos construtores obtêm mais informações, em comparação com nossa solução MMC anterior, que apenas fornece pontos, para que eles possam ver muito mais coisas quando digitalizamos”, disse Kim Tingstedt. “O operador pode levar esses dados para a máquina CNC e pode otimizar com muito mais facilidade a peça de fresamento porque pode realmente ver a peça.”
Esses dados de varredura de fundição podem ser usados de outras maneiras para melhorar a produção. As fundições de ferramentas são extremamente pesadas e difíceis de mover, portanto, qualquer possibilidade de torná-las mais leves melhora sua usabilidade e reduz a quantidade de matéria-prima necessária para fazê-las. Isso significa que elas devem ser as menores possíveis - mas não podem ser muito pequenas. Se não restar material suficiente entre a parte externa da ferramenta e a parte interna de seu molde de precisão, ela não será forte o suficiente para suportar repetidas estampagens de alta potência.
Usando dados de varredura obtidos após a fundição, a fundição de protótipos subsequentes e ferramentas finais podem ser refinados para garantir que o peso mínimo e o uso de matéria-prima sejam obtidos sem diminuir a integridade estrutural da ferramenta. Isso também tem a vantagem de permitir que a fresadora comece seu trabalho mais próximo da forma final da peça a cada iteração, aumentando a economia de tempo em cada etapa.
O Leica Absolute Scanner LAS-XL é a ferramenta perfeita para este processo de digitalização. Sua ampla linha de leitura e grande alcance permitem que a peça fundida seja escaneada muito rapidamente, garantindo que a leitura seja viável como uma alternativa mais rápida para simplesmente implementar um grande fator de segurança durante o fresamento.
E com o alcance de medição líder de mercado do LAS-XL, é possível medir pontos ocultos dentro das cavidades que são projetadas nas ferramentas para economizar no uso de material e reduzir o peso final. Um scanner de grande alcance como o LAS-XL permite que essas cavidades sejam medidas com precisão para que a equipe de ferramentas e matrizes possa ultrapassar os limites quando se trata de economia de materiais e redução de peso sem comprometer a funcionalidade da ferramenta.
Com o Leica T-Scan 5 , tanto a área do molde da ferramenta fresada quanto quaisquer testes de prensagem podem ser rapidamente inspecionados e comparados com o CAD quanto à precisão. Este é um processo muito mais rápido do que anteriormente possível, reduzindo muito o tempo da produção repetida do protótipo, trazendo a peça produzida em linha com o projeto dentro de muito menos iterações do protótipo.
“A ferramenta vai para a produção para estampar a primeira peça”, disse Johanna Persson, do departamento de qualidade. “A peça é escaneada para ver se está correta e, se não, está errada por quê? O Laser Tracker e o Tscan 5 facilitam muito a identificação do problema – você pode ver muito mais nas fases iniciais com esses dados de varredura e não precisa reconstruí-lo novamente”.
O scanner também é aplicável mais abaixo na linha de produção, tanto para verificar a precisão das peças quanto para manutenção da ferramenta. As peças são trazidas periodicamente para a equipe de ferramentas e matrizes para inspeção de qualidade, que pode ser facilmente realizada por uma varredura rápida com o T-Scan 5. E enquanto outra equipe é responsável pela manutenção contínua das ferramentas, eles agora contam com o novo equipamento da equipe de ferramentas e matrizes para diagnosticar problemas – uma ferramenta que já estava na linha de produção e não está produzindo peças satisfatórias pode ser rapidamente inspecionada no chão de fábrica graças à portabilidade do Absolute Tracker e do T-Scan 5.
Essa rápida identificação das causas dos defeitos de fabricação economiza muito tempo quando comparada a uma solução de inspeção vinculada à sala de qualidade, principalmente quando se trata de peças tão difíceis de mover quanto as ferramentas de chapa automotiva.
Essa capacidade de alternar entre leitores com diferentes recursos e de aplicar esses sistemas a uma ampla gama de aplicações de inspeção foi um dos principais benefícios que levou a equipe de ferramentas e matrizes da Olofström a investir em um sistema Absolute Tracker. “Verificamos muitos sistemas de digitalização e a flexibilidade de usá-los não apenas para uma coisa, mas para nós”, disse Håkan Nilsson, Arquiteto-Chefe de TI RnD e Compras do Grupo Volvo.
A equipe de ferramentas e matrizes foi capaz até de usar o Absolute Tracker AT960 para o alinhamento inicial de sua grande prensa. Esse processo único foi incrivelmente fácil usando o rastreador, os refletores e a função de orientação da gravidade do AT960.
“A Hexagon estava envolvida em fornecer algum treinamento básico, mas nós realmente sabíamos o que estávamos fazendo da primeira vez. Já temos um scanner de mão, com PolyWorks, e este era apenas um novo sistema, mas o conceito já era familiar”.
Desde então, novos membros da equipe foram apresentados ao equipamento facilmente, usando apenas recursos de treinamento interno. O sistema é tão simples de usar que a equipe não encontra a necessidade de um sistema de treinamento codificado – eles apenas precisam demonstrar, e então os iniciantes aprendem fazendo, sempre trabalhando em paralelo com usuários mais experientes para supervisão e aconselhamento.
Eles operam várias MMCs grandes na sala de qualidade e veem o potencial de atualização com sistemas automatizados programáveis para várias de suas aplicações. De scanners de luz estruturada à sistemas robóticos movidos por um Absolute Tracker, eles certamente têm uma ampla gama de opções para continuar melhorando a produtividade com a Hexagon.
A fábrica moderna, de alta tecnologia e ecologicamente correta em Olofström tem uma história que remonta a quase 300 anos – foi fundada como uma siderúrgica em 1735 e fornece peças de carroceria para todos os carros Volvo desde 1927. Desde que foi comprado pela Volvo em 1969, nos últimos 50 anos viu o local dedicado à prensagem e montagem parcial de peças de carroceria para toda a gama de veículos da Volvo, bem como para clientes externos, como Volvo Trucks, Ford e Land Rover.
Os primeiros estágios de produção do processo de projeto do carro na Volvo dependem fortemente do desenvolvimento das ferramentas de estampagem de chapa de metal projetadas e fabricadas pela equipe de ferramentas e matrizes da Olofström. A equipe é a primeira responsável pela produção de protótipos de ferramentas e, com até 80 ferramentas necessárias para um projeto de veículo, essa tarefa pode durar de quatro a cinco meses. Cada projeto normalmente dura um ano e o restante do tempo é dedicado à produção das ferramentas finais que serão usadas para prensar centenas de milhares de componentes da carroceria do carro.
Em 2018, a equipe decidiu que era hora de apresentar uma solução de metrologia moderna para a prototipagem e produção de suas ferramentas com o objetivo de aumentar a produtividade. Eles identificaram várias etapas principais em seu processo de projeto, produção e validação que poderiam se beneficiar da introdução de dispositivos de medição avançados. Com uma grande e bem equipada sala de qualidade já instalada, a equipe estava familiarizada com uma ampla variedade de hardware de metrologia, desde MMCs de braço horizontal a scanners de luz estruturada. Eles estavam abertos para considerar uma série de sistemas diferentes disponíveis atualmente no mercado, mas uma de suas principais considerações foi a identificação de uma solução que se encaixaria tanto no chão de fábrica quanto na sala de qualidade.Com vários sistemas Absolute Tracker já em uso nas principais áreas de produção de peças da fábrica de Olofström, a experiência interna existente do local combinada com a portabilidade e flexibilidade bem conhecidas dos sistemas Absolute Tracker tornou a escolha de sistemas rastreadores a laser adicionais da Hexagon um próximo passo natural.
Melhorar a fundição inicial
A primeira etapa na produção de um protótipo projetado ou ferramenta final é o fresamento de precisão de um bloco fundido de matéria-prima. Fundição não é um processo preciso, e a peça fundida é normalmente entregue com muito excesso de matéria-prima que deve ser posteriormente fresada até o tamanho e formato corretos com uma fresadora CNC.Uma etapa importante na configuração de uma peça fundida para fresamento é garantir que não haja colisão entre a fresadora e a peça, pois ambas são movidas para a posição antes do fresamento começar. Tal colisão pode resultar em danos muito caros e demorados para a fresadora CNC. Portanto, o operador deve introduzir um fator de segurança ao configurar as coisas – posicionar a máquina longe o suficiente do material para ter certeza de que nenhuma colisão ocorrerá. Fazer isso visualmente não é fácil e geralmente significa que a fresadora gasta uma quantidade significativa de tempo no início de seu programa, não fresando nada.
“Os dados de varredura iniciais significam que você evita perder tempo aqui”, disse Kim Tingstedt, Operador de Ferramentas e Matrizes da VCBC Olofström. “Quando você otimiza o programa de fresamento para o tamanho real do material, essa é a grande economia de tempo, porque não importa se a máquina passa pelo ar ou pelo material, é a mesma velocidade. Agora temos um melhor tempo de entrega nas fresadoras, o que significa que podemos fazer mais peças e ferramentas”.
Essa otimização foi realizada antes, mas com os dados de varredura abrangentes fornecidos pelo LAS-XL, as coisas são muito mais fáceis. “Quando estamos digitalizando, nossos construtores obtêm mais informações, em comparação com nossa solução MMC anterior, que apenas fornece pontos, para que eles possam ver muito mais coisas quando digitalizamos”, disse Kim Tingstedt. “O operador pode levar esses dados para a máquina CNC e pode otimizar com muito mais facilidade a peça de fresamento porque pode realmente ver a peça.”
Esses dados de varredura de fundição podem ser usados de outras maneiras para melhorar a produção. As fundições de ferramentas são extremamente pesadas e difíceis de mover, portanto, qualquer possibilidade de torná-las mais leves melhora sua usabilidade e reduz a quantidade de matéria-prima necessária para fazê-las. Isso significa que elas devem ser as menores possíveis - mas não podem ser muito pequenas. Se não restar material suficiente entre a parte externa da ferramenta e a parte interna de seu molde de precisão, ela não será forte o suficiente para suportar repetidas estampagens de alta potência.
Usando dados de varredura obtidos após a fundição, a fundição de protótipos subsequentes e ferramentas finais podem ser refinados para garantir que o peso mínimo e o uso de matéria-prima sejam obtidos sem diminuir a integridade estrutural da ferramenta. Isso também tem a vantagem de permitir que a fresadora comece seu trabalho mais próximo da forma final da peça a cada iteração, aumentando a economia de tempo em cada etapa.
O Leica Absolute Scanner LAS-XL é a ferramenta perfeita para este processo de digitalização. Sua ampla linha de leitura e grande alcance permitem que a peça fundida seja escaneada muito rapidamente, garantindo que a leitura seja viável como uma alternativa mais rápida para simplesmente implementar um grande fator de segurança durante o fresamento.
E com o alcance de medição líder de mercado do LAS-XL, é possível medir pontos ocultos dentro das cavidades que são projetadas nas ferramentas para economizar no uso de material e reduzir o peso final. Um scanner de grande alcance como o LAS-XL permite que essas cavidades sejam medidas com precisão para que a equipe de ferramentas e matrizes possa ultrapassar os limites quando se trata de economia de materiais e redução de peso sem comprometer a funcionalidade da ferramenta.
Inspeção final de qualidade da ferramenta
Uma vez que o estágio de fresamento do processo de produção foi concluído, é hora de verificar a precisão da ferramenta final. Isso requer um grau de medição mais preciso do que é possível com o LAS-XL. Mas com o Absolute Tracker AT960 oferecendo uma série de soluções de digitalização compatíveis, a equipe precisava apenas investir em um scanner de alta dinâmica extra para atender a essa necessidade.Com o Leica T-Scan 5 , tanto a área do molde da ferramenta fresada quanto quaisquer testes de prensagem podem ser rapidamente inspecionados e comparados com o CAD quanto à precisão. Este é um processo muito mais rápido do que anteriormente possível, reduzindo muito o tempo da produção repetida do protótipo, trazendo a peça produzida em linha com o projeto dentro de muito menos iterações do protótipo.
“A ferramenta vai para a produção para estampar a primeira peça”, disse Johanna Persson, do departamento de qualidade. “A peça é escaneada para ver se está correta e, se não, está errada por quê? O Laser Tracker e o Tscan 5 facilitam muito a identificação do problema – você pode ver muito mais nas fases iniciais com esses dados de varredura e não precisa reconstruí-lo novamente”.
O scanner também é aplicável mais abaixo na linha de produção, tanto para verificar a precisão das peças quanto para manutenção da ferramenta. As peças são trazidas periodicamente para a equipe de ferramentas e matrizes para inspeção de qualidade, que pode ser facilmente realizada por uma varredura rápida com o T-Scan 5. E enquanto outra equipe é responsável pela manutenção contínua das ferramentas, eles agora contam com o novo equipamento da equipe de ferramentas e matrizes para diagnosticar problemas – uma ferramenta que já estava na linha de produção e não está produzindo peças satisfatórias pode ser rapidamente inspecionada no chão de fábrica graças à portabilidade do Absolute Tracker e do T-Scan 5.
Essa rápida identificação das causas dos defeitos de fabricação economiza muito tempo quando comparada a uma solução de inspeção vinculada à sala de qualidade, principalmente quando se trata de peças tão difíceis de mover quanto as ferramentas de chapa automotiva.
Essa capacidade de alternar entre leitores com diferentes recursos e de aplicar esses sistemas a uma ampla gama de aplicações de inspeção foi um dos principais benefícios que levou a equipe de ferramentas e matrizes da Olofström a investir em um sistema Absolute Tracker. “Verificamos muitos sistemas de digitalização e a flexibilidade de usá-los não apenas para uma coisa, mas para nós”, disse Håkan Nilsson, Arquiteto-Chefe de TI RnD e Compras do Grupo Volvo.
A equipe de ferramentas e matrizes foi capaz até de usar o Absolute Tracker AT960 para o alinhamento inicial de sua grande prensa. Esse processo único foi incrivelmente fácil usando o rastreador, os refletores e a função de orientação da gravidade do AT960.
Aprendendo na prática
Depois de receber o Laser Tracker Absolute e o sistema de scanners(LAS-XL e Tscan5), a equipe começou a trabalhar rapidamente com apenas uma pequena ajuda da equipe de suporte da Hexagon. “[O Absolute Tracker] é bem conhecido na Volvo, está na Volvo há muito tempo, então a experiência na unidade já estava lá”, disse Fredrik Sjöberg, engenheiro de construção de protótipo da Volvo Car.“A Hexagon estava envolvida em fornecer algum treinamento básico, mas nós realmente sabíamos o que estávamos fazendo da primeira vez. Já temos um scanner de mão, com PolyWorks, e este era apenas um novo sistema, mas o conceito já era familiar”.Desde então, novos membros da equipe foram apresentados ao equipamento facilmente, usando apenas recursos de treinamento interno. O sistema é tão simples de usar que a equipe não encontra a necessidade de um sistema de treinamento codificado – eles apenas precisam demonstrar, e então os iniciantes aprendem fazendo, sempre trabalhando em paralelo com usuários mais experientes para supervisão e aconselhamento.
O futuro da medição
A equipe de ferramentas e matrizes no centro de componentes da carroceria da Volvo em Olofström está muito impressionada com a implementação de seus novos sistemas de scanner Hexagon, e as discussões já estão em andamento para introduzir dispositivos de medição mais avançados ao departamento.Eles operam várias MMCs grandes na sala de qualidade e veem o potencial de atualização com sistemas automatizados programáveis para várias de suas aplicações. De scanners de luz estruturada à sistemas robóticos movidos por um Absolute Tracker, eles certamente têm uma ampla gama de opções para continuar melhorando a produtividade com a Hexagon.