Las MMC mantienen su posición en la era de la detección avanzada

Con el crecimiento de nuevos métodos de detección para metrología, desde láseres a rayos X, uno podría pensar que la venerable MMC podría estar desapareciendo de la vista. Nada podría estar más lejos de la verdad.

Una verdad eterna es que la fabricación siempre empujará los límites en costo, rendimiento, y especialmente calidad. «Las tolerancias nunca se aflojan, siempre se aprietan», comentó Gene Hancz, especialista de producto, MMC de Mitutoyo America Corp. (Aurora, IL).

Esa es una razón por la que la máquina de medición por coordenadas de cama fija, o MMC, ha permanecido una herramienta vital. Incluso cuando nuevas tecnologías de detección han entrado en el campo de la metrología, la MMC sigue siendo una de las herramientas más precisas disponibles. Son principalmente variantes de la MMC básica estilo puente, según Hancz, con un puente móvil que atraviesa sobre una pieza fijada a una mesa y una sonda que se mueve arriba y abajo. Escalas en cada eje determinan la posición X, Y, y Z del punto. Sondas articuladas que rotan independientemente y mesas rotativas proporcionan grados de libertad adicionales.

Los proveedores también han creado muchas variantes sobre la idea básica de la MMC estilo puente para necesidades evolutivas —y reducir costo. Tomemos, por ejemplo, la MMC de brazo horizontal con una sonda en voladizo unida a un solo soporte. Mientras que máquinas automáticas, extremadamente precisas que miden piezas cada vez más grandes captarán fácilmente la atención, todavía hay un lugar para la humilde MMC operada manualmente equipada con una sonda de disparo por tacto, o incluso una bola dura. Otra razón por la que la MMC sigue siendo relevante es que la tecnología está mejorando mientras el valor aumenta. «Cuando empecé en el negocio, una MMC manual pequeña podría haber costado lo mismo que lo que puedes conseguir hoy en una MMC controlada por computadora, con el doble de precisión y el doble de volumen de medición», dijo Hancz.

Reporta que incluso MMCs manuales simples siguen siendo populares, especialmente con talleres pequeños que necesitan medir solo unas pocas piezas a la vez. «Es vital comprar el equipo correcto para la aplicación correcta. Muchas veces, la gente pide la mayor precisión posible, que sería en nuestra serie LEGEX, capaz de medir casi 0,25 micras. Pero estas se vuelven muy caras, tanto en la compra de las máquinas como en alojarlas en habitaciones donde la temperatura y humedad están estrictamente controladas», explicó. Son necesarias para algunas aplicaciones, pero no muchas.

De hecho, piensa que la mayor tendencia en el campo es mediciones de calidad near-line o in-line usando MMCs. Esto llevó a Mitutoyo a desarrollar su línea MACH de MMCs, diseñada para mediciones de alta velocidad in-line o near-line en conjunto con máquinas herramienta CNC. Por ejemplo, la MACH-3A es una MMC de brazo horizontal optimizada para medición de alta velocidad de piezas largas y cilíndricas, como cigüeñales. La más reciente es MACH Ko-ga-me, una MMC in-line que puede configurarse ya sea autónoma o integrada en una celda de trabajo.

Mientras las MMCs se mueven a producción, monitorear su salud se vuelve vital. Esta tendencia refleja la evolución de la Fábrica Inteligente, y Hancz apunta al estándar MTConnect que Mitutoyo soporta. «En mi opinión, es un estándar tecnológico fundamental para el futuro del monitoreo de máquina in-line o near-line», dijo.

Crecimiento y conjunto de habilidades

«Aún hay mucho crecimiento en el mercado de MMC», acordó Angus Taylor, presidente de Hexagon Manufacturing Intelligence (North Kingstown, RI). Estuvo de acuerdo en que las demandas de calidad crecientes están impulsando el mercado de MMC. También observó que muchas de las MMCs que Hexagon vende se colocan en entornos de producción, aunque la colocación en salas de calidad sigue siendo una gran parte del mercado.

«Pero, aparte de su uso en producción, la mayor preocupación que tenemos es el conjunto de habilidades de [usuarios]. Tenemos clientes que querrían adquirir más equipo, pero no tienen la gente con los conjuntos de habilidades para escribir programas para ellos», comentó. Como cualquier buen gerente, ve oportunidad en lugar de crisis en esa observación. «Eso significa más automatización y, francamente, oportunidad para nosotros de ayudar a clientes escribiendo los programas de inspección para ellos», dijo.

La automatización podría incluir carga robótica de piezas dentro y fuera de MMCs, pero también lo vincula a información que podría alimentar el proceso mismo. «Uno de los elementos clave aquí es nuestro software Q-DAS», dijo, refiriéndose a la empresa de software estadístico que Hexagon adquirió que analiza datos de dispositivos de metrología para toma de decisiones. «Con eso, empezamos a monitorear cosas como desgaste de herramienta y más específicamente [datos] en una característica, y rastrear datos de características específicas», dijo.

En respuesta a tanto requisitos de producción como la necesidad de hacer MMCs más fáciles de usar, en mayo Hexagon anunció su nueva plataforma MMC Global S, que debutó en la feria Eastec. Según la compañía, la Global S es la oferta inicial en la Serie de Productividad Mejorada (EPS) de Hexagon. La nueva plataforma presenta tecnologías inteligentes como mejoras de experiencia de usuario (UX), software de medición y opciones verdes avanzadas. La plataforma EPS simplifica la creación, ejecución y análisis de rutinas de medición, y el proceso de inspección es más rápido porque la plataforma Global S está totalmente integrada con el software MMC iPC-DMIS para la recolección, evaluación, gestión y presentación de datos de fabricación, según Hexagon Manufacturing Intelligence.

Otras tendencias que Taylor ve son el creciente énfasis en metrología sin contacto e integración de equipos en fábricas inteligentes o interconectadas. «Nuestro nuevo sistema de sondas ópticas para uso en MMCs está mejorando dramáticamente el rendimiento para, digamos, inspecciones de álabes de turbina y blisks», comentó. «En todas las áreas, con tecnologías sin contacto estaremos recolectando datos más rápido y ganando una mejor comprensión de características y de piezas individuales».

Multitarea y específico de aplicación

«Una tendencia que veo a través de múltiples industrias es gente queriendo ser más productiva con su MMC», dijo David Wick, gerente de producto para Carl Zeiss Industrial Metrology Technology LLC (Maple Grove, MN). Esto significa medir piezas diversas en el mismo equipo, maximizando la inversión. Un elemento clave en esta estrategia es emplear el número máximo de sensores disponibles en MMCs. Hoy, además de las venerables sondas de disparo por tacto y escaneo analógico, las MMCs ahora a menudo se equipan con escáneres de línea láser e incluso sensores de rugosidad superficial. Zeiss introdujo un nuevo sensor de luz blanca confocal para su clase de MMCs Accura en 2016.

Con las MMCs creciendo en flexibilidad, pueden empezar a suplantar dispositivos construidos para una medición específica, como medición de forma. «En nuestra última versión de la MMC Prismo, equipada con mesa rotativa y último software Calypso, ahora puedes tomar mediciones de forma de muchas formas diferentes, como cilindros o rodamientos de bolas», dijo Wick. Otra aplicación común es ingeniería inversa, usando un escáner de línea láser para medir una pieza cuyo modelo CAD es inexistente, luego crear un modelo desde la nube de puntos. Un sistema, muchas mediciones. Esto es especialmente útil para pequeñas o medianas empresas que frecuentemente tienen múltiples trabajos o piezas de bajo volumen.

Entre organizaciones más grandes, ve las formas en que se usan las MMCs evolucionando de diferentes maneras. Estos clientes quieren instalaciones más específicas de aplicación que estén interconectadas con la fábrica y el mundo alrededor de ellos. «Estamos recibiendo más solicitudes para automatización, carga robótica y paletización», explicó. «La gente quiere medir 10 piezas a la vez en lugar de una, requiriendo más conocimiento de aplicaciones». Un buen ejemplo es usar el software Zeiss Gear Pro, una opción para su software Calypso, para crear una instalación específica para engranajes. Gear Pro medirá engranajes cilíndricos, cónicos, y de tornillo sin fin así como rotores, y también medirá los hobbs que los cortan. Otros paquetes incluyen álabes de turbina o electrodos de erosión.

También observó, como otros entrevistados, que las MMCs son más aceptadas en la planta. Para entornos duros, ofertas como la DuraMax HTG con su gabinete clasificado IP54 que mantiene precisión sobre un amplio rango de temperatura —15° a 40°C— aumentan su utilidad. Para integración en automatización, Wick también notó que el software Zeiss ahora se comunica directamente con cargadores robóticos en el idioma nativo de cualquier proveedor de robot.

Esto plantea el tema de seguridad de datos. La compañía anunció en mayo que se está asociando con Cisco para construir una plataforma de transmisión de datos segura para conectar dispositivos Zeiss (ej. máquinas de medición) en el campo a sistemas de nivel superior dentro del entorno Industria 4.0. El objetivo es seguridad integrada. Esto involucra el desarrollo conjunto de una solución para monitorear máquinas de medición Zeiss. Permitirá el aprovisionamiento rápido de servicios globales, como experto en materia remoto y soporte de help-desk.

Un nuevo enfoque para MMC — Portabilidad

Mientras las MMCs estilo puente y sus variantes van bien en el mercado, gracias, siempre hay espacio para variantes. La programabilidad de una MMC desde un archivo CAD siempre ha sido una de sus señas de identidad, pero incluso las versiones más pequeñas no son particularmente portables. Entra la MMC portátil zCat de 30 lb de Fowler High Precision (Auburndale, MA). Pareciendo algo como un caddy de café con un brazo de extensión equipado con sonda de disparo por tacto Renishaw TP20, el dispositivo es tanto portable como programable.

Una diferencia clave comparada con otras MMCs es que es una máquina de radio, con dos ejes en lugar de tres. Tiene un volumen de medición de radio de 700 mm (alrededor del eje central) por 250 mm en altura. Su especificación de precisión es entonces en dos dimensiones: [3,0 + D/100 mm (radio)] micras y [5,0 + L/100 mm (lineal)] micras. «A diferencia de otros dispositivos portátiles, este es un MMC portátil de control directo por computadora verdaderamente», dijo Jeff Petersen, gerente de ventas internacional de zCat LLC, el productor recientemente formado de la máquina (parcialmente propiedad de Fowler).

¿Por qué una MMC portable y programable? Para Fowler, fue la próxima adición lógica a su catálogo de herramientas manuales de metrología, según Petersen. «Nuestra herramienta típica era un dispositivo de eje único o tipo escala lineal, realmente bueno para lo que estaban destinados pero simplemente no capaces de hacer las mediciones 3D detalladas que una MMC típica puede hacer», explicó. «Una MMC, por otro lado, usualmente está relegada a una sala especial y operada por una persona altamente entrenada en programación de MMCs». Su sueño era llevar una MMC justo al lado de la máquina CNC haciendo las piezas, operada por personal con mucha menos formación en programación de MMCs.

Desde su introducción en 2014, el dispositivo ha estado «yendo bien», según Petersen. «Algunos clientes están comprando su segunda y tercera máquina», dijo.

Proceso más allá de MMCs

La invención de la sonda de disparo por tacto de Renishaw a menudo se acredita con iniciar la revolución de MMC en su día, permitiendo control directo por computadora mientras aumentaba precisión y repetibilidad sobre las sondas de bola dura que reemplazó. Desde que Renishaw es un proveedor de componentes (clave) para el mundo de la metrología que incluye —pero no se limita a— MMCs, Denis Zayia tiene una perspectiva única como vicepresidente de ventas y marketing, y ex gerente de negocio MMC para Renishaw LLC (West Dundee, IL). «Hay mucho más enfoque hoy en la metrología siendo el conductor para entender procesos, proporcionando retroalimentación para control de variables y para verificar resultado final», observó. Las sondas Renishaw han evolucionado ahora a un sistema de medición independiente de cinco ejes, el REVO, que entrega escaneo de alta velocidad, inspección sin contacto, y análisis de acabado superficial en una sola MMC.

Él cree que hay un lugar para adquisición de datos y monitoreo a lo largo de la celda de fabricación, incluyendo la máquina herramienta, la MMC en la sala de calidad, y galgas flexibles en la planta. Mientras ganan importancia en la planta, las MMCs tradicionalmente han sido vistas como un cuello de botella. «Con una apreciación por el proceso completo, necesitas evitar permitir que las MMCs sean ese cuello de botella», dijo. «El sistema de cinco ejes está diseñado para superar esto. El sondeo en-máquina puede tener sus desafíos. Principalmente quieres que tu máquina herramienta esté cortando metal o de otra forma creando piezas», dijo. En el pasado, típicamente no ha registrado datos, perdiendo el historial de la medición. Pero el software de hoy ha superado esto.

Cada componente —la máquina herramienta, la MMC, y la galga flexible— tiene su respectivo papel que jugar, y Renishaw proporciona sondas y equipo para cada fase. Su sistema de galgado Equator fue construido con este «proceso completo» en mente. Una MMC de sala de calidad es a menudo mejor usada en dominar una pieza para uso en la galga Equator, que reside en la planta al lado de la máquina herramienta y es inmune a variaciones de temperatura a diferencia de la MMC.

«Un enfoque equilibrado y eficiente es requerido al establecer carga de trabajo a cada componente basado en criterios familiares», dijo. «Piezas caras, de bajo volumen pueden ser inspeccionadas en la propia máquina herramienta. Piezas de alto volumen están mejor inspeccionadas y dominadas en la MMC y luego re-dominadas en la galga flexible. Cada pieza adicional es entonces comparada al maestro conocido con los datos de offset siendo retroalimentados a la máquina herramienta. El acto de equilibrio resulta en mayor eficiencia, rendimiento y ahorro de costos».

Fabricación inteligente

Con su perspectiva única, ¿cómo ve el futuro Renishaw's Zayia? «Una fábrica con control de proceso directo y fabricación inteligente, con decisiones tomadas en la planta basadas en los datos recolectados. Además, un aumento en fabricación aditiva junto con mejoras relacionadas en rendimiento, metrología y disponibilidad de materiales adicionales», dijo.