Tạo mẫu nhanh hơn với máy quét 3D GOM
Vấn đề
Công ty Thuringian Seifferth GmbH sản xuất khuôn ép nhựa. Chủ yếu phục vụ cho ngành công nghiệp ô tô và các ngành y tế, chế biến thủy tinh. Công ty tạo mẫu nhanh để kiểm tra chất lượng từ 500 sản phẩm nhựa khác nhau. Yêu cầu về độ chính xác đối với các chi tiết khuôn này rất nghiêm ngặt. Chỉ cần sai lệch 1 micro so với giá trị danh nghĩa đã không đủ tiêu chuẩn để sản xuất.
Trước đây, chúng tôi hài lòng với việc thuê ngoài để kiểm tra mẫu bằng cách đo chạm. Nhưng nó dần bộc lộ những điểm hạn chế. Ulrich Seifferth – Giám đốc của Seifferth GmbH nói. “ Một mặt, chúng tôi bị phụ thuộc vào đơn vị thê ngoài. Mặt khác, mật độ điểm đo thu được bằng cách đo chạm không đạt yêu cầu. ”
Hình 1: Hệ thống máy đo quét quang học 3D ATOS Capsule
Giải pháp
Vì vậy, chúng tôi nảy ra ý tưởng sẽ đầu tư một hệ thống máy đo cho riêng mình. Hệ thống sẽ đo được toàn bộ bề mặt một cách chính xác. Vào cuối năm 2016, ông đã lựa chọn đầu tư hệ thống máy đo ATOS Capsule của hãng GOM. Ban đầu, chúng chỉ dùng để đo kiểm tra mẫu. Nhưng về sau, chúng tôi nhận thấy những tiềm năng của chúng. Hệ thống có thể được sử dụng linh hoạt và độc lập. Seifferth tự hỏi: “ Tại sao không dùng chúng trong đo kiểm tra các dụng cụ để loại bỏ sớm các lỗi ? ” Hiện nay, ATOS Capsule được sử dụng cho tất cả các giai đoạn trong quá trình sản xuất. “ Chúng tôi dùng chúng để đo kiểm tra tất cả mọi thứ với mọi loại vật liệu. Chẳng hạn như: chi tiết phay từ chế tạo khuôn, dụng cụ chèn hay các mẫu nhựa thực tế. ”
ATOS Capsule đo kiểm được các chi tiết biên dạng phức tạp, chính xác và bề mặt khó tiếp xúc. Các cảm biến hiệu suất cao ghi lại tới 12 triệu điểm đo riêng biệt trong vòng 1-2 giây. Ulrich Seifferth tin rằng “ Chất lượng ghi hình của máy quét chính xác hơn nhiều so với các đối thủ cạnh tranh. ATOS Capsule đã dành được niềm tin của chúng tôi với chất lượng tốt hơn hẳn với các lưới đa giác. ”
Hình 2: Máy ATOS Capsule đang kiểm tra dụng cụ chèn trong quá trình sản xuất
Ngay cả đối với các công cụ chèn với bề mặt có độ bóng cao, máy quét 3D của GOM có thể dựa trên nguyên tắc của máy quét Triple đảm bảo mật độ dữ liệu cao mặc dù bị phản chiếu. Công nghệ ánh sáng xanh tích hợp đảm bảo rằng mọi ánh sáng môi trường làm gián đoạn quá trình quét được lọc ra trong quá trình thu nhận hình ảnh. Các nguồn ánh sáng mạnh đến mức ngay cả trên những dữ liệu đo bề mặt sần sùi cũng có thể bắt được.
Hình 3: Dụng cụ chèn khi nhìn gần
Nhằm mục tiêu tối ưu hóa thay vì mất thời gian thử nghiệm. Ngày nay, ATOS Capsule là một thành phần không thể tách rời của chiến lược tối ưu hóa sản xuất toàn diện tại Seifferth. Nơi tập trung vào độ chính xác trong tất cả các giai đoạn của quy trình. “ Việc ép nhựa các chi tiết sử dụng nhựa công nghệ cao là cực kì cần thiết. Giám đốc quản lí Ulrich Seifferth giải thích. “ Thông số quyết định liệu bộ phận đó liệu cuối cùng có hoàn hảo không. ” Chúng tôi thường làm việc với nhựa nhiệt dẻo hiệu suất cao theo quy tắc riêng của nó trong quá trình xử lí và yêu cầu thiết bị đặc biệt. Bao gồm polyamide gia cố sợi thủy tinh, PPS GF 40 hoặc một vài loại polyamides có nhiệt độ hoạt động rất cao. Thậm chí có thể thay thế được kim loại. Kiến thức về cách xử lý mỗi loại vật liệu phải được tích hợp ngay cả khi thiết kế các công cụ.
Việc xem xét kĩ lưỡng bắt đầu trong quá trình tham vấn ban đầu với khách hàng. Công cụ có thể chịu tải và chịu nhiệt độ ở điểm nào? Độ dày tường có đạt được yêu cầu không? Vật liệu nào là tốt nhất cho mục đích dự định. Seifferth và nhóm của ông đã đưa tất cả các chi tiết vào thực nghiệm. “Sau đó, chúng tôi bắt đầu thiết kế công cụ chèn và tạo hình vào các cấu trúc gốc. Chúng tôi xác nhận thiết kế với điểm ép phun và hệ thống làm mát khuôn bằng cách sử dụng mô hình mô phỏng ép phun. Thông tin về hiệu suất này thể hiện điểm nóng chảy và điểm cong vênh cần có. Công cụ hầu như được tối ưu hóa cho đến khi vừa khớp tất cả các trục khớp nối. Điều này giảm thiểu việc sửa lại công cụ số lượng lớn.
Làm khuôn – Space Puzzle Molding số hóa vật thể với nhiều cấp độ
Tuy nhiên, công cụ này không thể vượt qua việc kiểm tra phù hợp trên giấy, nó phải được sản xuất hoàn thiện. “Thiết kế là bản thiết kế, còn sản xuất có thể khiến bản thiết kế bị sai. Nếu độ chính xác yêu cầu là 0.02 mm cho chi tiết ép nhựa, công cụ phay còn phải hiển thị mức độ chính xác cao hơn. Đối với các đường nét phức tạp và nếu cần có 10 công cụ phay cho mỗi lần ghép, điều này có thể còn nhiều thách thức hơn nữa.”
Seifferth dựa vào Space Puzzle Molding trong làm khuôn, trong đó công cụ lớn từ 400 đến 600 mm được lắp ráp từ nhiều bộ phận nhỏ lẻ. Với bộ phương pháp tạo mẫu này, các thay đổi đối với nguyên mẫu hoặc công cụ có thể được triển khai đặc biệt nhanh chóng và hiệu quả về chi phí. Bởi vì chỉ các bộ phận liên quan mới cần phải được làm lại thay vì phải thay thế toàn bộ khuôn.
ATOS Capsule được sử dụng trong một 
vài bước ở đây. Đầu tiên, Seifferth số hóa từng bộ phận phay được làm bằng nhôm, thép hoặc thép cường lực. Chúng sẽ được tích hợp vào dụng cụ sau này. Đây là cách mà nhóm thu thập thông tin chất lượng chi tiết trước khi bộ khuôn được chế tạo. Các lỗi trong từng chi tiết đơn được tìm ra tránh việc tạo ra lỗi tổng thể không thể chấp nhận được. Việc so sánh giữa số liệu thực tế và danh nghĩa cung cấp thông tin về việc liệu có cần hoặc tại điểm nào mà chi tiết phay phải được làm lại. Sau đó nhóm của Seifferth lắp ráp các công cụ và kiểm tra độ chính xác của kích thước và chất lượng bề mặt của công cụ một lần nữa bằng cách sử dụng máy quét. Sau đó, kiểm tra chức năng của công cụ trong điều kiện gần với thực tế. Ở đây máy quét cũng được sử dụng. Thực sự thì nhân viên của tôi đã đưa ra ý tưởng này. Ulrich Seifferth nói rằng: “Tôi có một đội ngũ thực sự tuyệt vời, luôn tìm kiếm cơ hội để cải thiện. Họ thích làm việc với máy quét vì nó dễ vận hành. Vì vậy, họ sử dụng nó hết mức có thể.”
Sử dụng phép đo hàng loạt trong chuỗi sản xuất
Tại Seifferth, chuỗi sản xuất bao gồm từ 50 – 7000 chi tiết, và không ai muốn hoạt động mà không có máy quét. “Một mặt, chúng tôi đo ngẫu nhiên các chi tiết để kiểm tra độ co ngót và cong vênh so với giá trị danh nghĩa. Mặt khác, chúng tôi cũng kiểm tra độ hao mòn của công cụ trong quá trình sản xuất. Mới đây, chúng tôi đã trải qua một trường hợp như vậy.
Chúng tôi sản xuất một chi tiết làm bằng nhựa gia cố sợi thủy tinh. Lúc đầu dường như không dễ thấy. Nhưng nó đóng một vai trò quan trọng trong sự đồng tâm khi hoạt động giống như một khuôn mẫu. Nó có một lỗ khoan phải ăn khớp một cách chính xác. Để đảm bảo độ chính xác về kích thước, chúng tôi đã lấy một chi tiết khi được dùng sản xuất liên tục 3 lần một giờ, quét từ bên trong và bên ngoài và so sánh giá trị trên danh nghĩa với giá trị thực tế. Sau đó khách hàng này hỏi tôi: “Mr. Seifferth, có bao nhiêu chi tiết có thể được sản xuất trước khi công cụ quá mòn đến nỗi lỗ khoan không còn phù hợp nũa?” GRP có ảnh hưởng làm mài mòn, vì vậy chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi công cụ bị hao mòn. Thực sự là thời điểm này chúng tôi chỉ phỏng đoán thôi trước khi mua máy quét. Bây giờ, chúng tôi có thể đưa ra cho khách hàng một câu trả lời rõ ràng dựa trên các kiểm chứng rõ ràng. Lỗ khoan của chi tiết nhựa nói tới ở trên được tạo ra bằng chốt đồng. Chúng tôi kiểm tra nó định kì cho sự hao mòn bằng cách sử dụng máy quét. Cuối cùng tôi có thể nói với khách hàng rằng Tỉ lệ sản lượng trước khi chốt đồng hao mòn hết được tính chi phí ở khoảng X chi tiết sản xuất. Dữ liệu quý báu mà chúng tôi thu được từ máy quét đảm bảo rằng chúng tôi có trước được một lượng thông tin khổng lồ. Quy trình sản xuất dễ lên kế hoạch hơn nhiều đối với chúng tôi cũng như khách hàng.
Ít vòng điều chỉnh hơn, có được nguyên mẫu nhanh hơn, thời hạn cố định.
Bằng cách sử dụng máy ATOS Capsule, Seifferth có thể hợp lí hóa quy trình sản xuất của mình ở mức độ cao. Trước đây, 4 đến 5 vòng điều chỉnh là cần thiết cho đến khi có được nguyên mẫu, bây giờ chỉ cần 2 đến 3 vòng là đủ. “Chúng tôi không chỉ có thể giao hàng nhanh hơn mà chúng tôi có thể đặt thời hạn cố định, ngay cả đối với các đơn hàng theo yêu cầu. Toàn bộ quá trình được tính toán. Chúng tôi biết chính xác những gì chúng tôi cần để sửa chữa trên công cụ để có được kết quả mong muốn. Thay vì chỉ có thể dự đoán mập mờ, bây giờ chúng tôi có thể tối ưu hóa các công cụ theo mục tiêu và dự đoán tuổi thọ của chúng.
Tầm nhìn trong tương lai: Tự động hóa đo lường tại Seifferth GmbH, toàn bộ dây chuyền phay đã được tự động hóa: công ty tiếp tục sản xuất mà không có nhân viên trực đêm. Bây giờ, Seifferth đang lên kế hoạch tự động hóa phép đo xử lí đo ngay từ “Lô sản xuất số 1.” Chúng tôi đã bắt đầu thiết lập các tiêu chuẩn nội bộ để biến tầm nhìn này thành hiện thực càng sớm càng tốt.
