Donde la metrología se encuentra con la fabricación de precisión actual

En muchas industrias manufactureras, la rapidez en la entrega de piezas terminadas es primordial. Pero una pieza desechada no es una pieza acabada. La precisión y la calidad de las piezas fabricadas según la industria o las especificaciones basadas en el cumplimiento son igualmente importantes. Hablamos con expertos en metrología para comprender mejor cómo se usa la tecnología para garantizar la calidad y cuándo.

¿Qué está pasando en la metrología actual? A medida que las especificaciones de las piezas se vuelven cada vez más precisas, también lo hace la medición de la precisión y la calidad de esas piezas. Por ejemplo, en la industria automotriz, muchas piezas se someten con frecuencia a cambios de año de modelo con una amplia diversidad de piezas. Cada vez que las especificaciones de una pieza cambian, aunque sea un poco, eso significa nuevos datos CAD, nuevos troqueles o moldes, el potencial de nuevas herramientas y cambios en las medidas.

Desde el sondeo y la medición en tiempo real durante el proceso hasta las funciones de medición inteligentes que son fáciles de usar y están integradas directamente en los controladores, la metrología actual ayuda a las empresas a reducir los desechos y ser más precisos antes en el proceso de fabricación de piezas. Las máquinas de inspección más sofisticadas se acercan a la rectificadora CNC, justo donde se lleva a cabo el proceso de fabricación de herramientas.

La evolución de la metrología en la fabricación

Como todo en la fabricación de alta producción, la metrología ha cambiado para adaptarse a los tiempos. La tendencia es obtener una medición más precisa en el taller que sea fácil de usar y brinde información muy precisa.

“Las tolerancias son cada vez más estrictas, por lo que a los operadores de hoy se les pide que realicen mediciones bastante precisas en el taller”, dice George Schuetz, director de medidores de precisión en Mahr, quien ha estado en Mahr durante 42 años. "La gente solía enviar piezas a un área de inspección central, pero ahora a menudo se le pide al operador de la gran máquina CNC que también sea la persona de control de calidad".

Es posible que algunas empresas sigan utilizando laboratorios para la inspección de calidad, pero los trabajadores pueden esperar esperar para averiguar la calidad de sus piezas en una cola. Y cuando el tiempo es dinero, los gerentes de planta buscan formas de mover los controles de calidad y las correcciones de fabricación de piezas hacia arriba. Esto no quiere decir que los laboratorios no se utilicen en absoluto, sino que la presión de producción es una realidad.

Desde una perspectiva de manufactura esbelta, la metrología es una de las áreas más abarcadoras de la Industria 4.0 y el internet industrial de las cosas. La tecnología utilizada en la metrología actual ha evolucionado tanto en áreas "en proceso" como "post-proceso".

La metrología posterior al proceso se realiza de forma manual o mediante técnicas automatizadas, utilizando una variedad de herramientas manuales centradas en el operador después de que se fabrican algunas piezas. La metrología en proceso ocurre dentro de las máquinas que utilizan brazos robóticos con sondas, sensores de captura de datos y medidas de corrección automatizadas, utilizando software y programación en red. La metrología en proceso más avanzada tiene la capacidad de corregir el rumbo en tiempo real.

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Más allá del tiempo de ciclo para reducir, evitar o eliminar los desechos

Independientemente de la tecnología que se utilice, o si es oficialmente parte del apodo de Industria 4.0, los portavoces de metrología entrevistados están de acuerdo en esto:la chatarra es el enemigo. Las tasas de producción siempre se están impulsando al máximo, especialmente en las industrias aeroespacial, automotriz, de petróleo y gas y otras. Pero las piezas defectuosas agregarán tiempo y retrasarán la entrega. Descubrir cuándo tiene piezas defectuosas es clave para mantener la producción en marcha, incluso si agrega un poco más de tiempo en el proceso.

“Desde los resultados medidos hasta el monitoreo de procesos y las redes de campo, toda esa información debe compilarse en una, es crucial”, dice Patrick Harkness, vicepresidente de ventas de productos distribuidos en Mitutoyo America. “Desde pequeñas herramientas manuales hasta centros de máquinas, pasando por máquinas de medición por coordenadas y sistemas de visión, existe una forma de integrar la gestión de datos para crear una fábrica inteligente que reduzca los costos y la mano de obra y garantice que tenga piezas precisas con poco o ningún desperdicio”.

Lilian Barraud, presidenta de Blum-Novotest, un fabricante de pruebas, le dijo a Advanced Manufacturing lo que está sucediendo en la industria automotriz:

“[E]n el pasado, solo hablaban sobre la duración del ciclo y la producción... Ahora están dispuestos a aceptar un ligero aumento en la duración del ciclo para incluir la inspección durante el proceso porque es la forma más eficiente e inteligente de garantizar que todas las piezas estén producidos o fabricados dentro de la tolerancia, evitando chatarra, reciclaje de chatarra…”

Harkness, que ha estado en Mitutoyo durante casi 20 años y comenzó su carrera como ingeniero de diseño, explica cómo una fábrica inteligente en red con metrología como centro de datos principal puede ayudar a un fabricante a ser predictivo. Los datos correctos pueden indicarle en cuántos ciclos puede fabricar piezas y cuándo es precisamente el momento adecuado para realizar un ajuste antes de que se produzca un desecho.

“Cuando obtiene mediciones reales de una herramienta digital, esas lecturas a lo largo del tiempo pueden ayudar a dictar cambios en el control del proceso”, dice Harkness. “Con el análisis estadístico correcto que proporciona la metrología, puede saber cuándo ingresar y realizar un cambio de herramienta, y evitar el desperdicio por completo”.

Tipos comunes de medidores de precisión en metrología

¿Cuál es el mejor calibre para la producción a nivel de operador? Dependerá de las condiciones. Hay miles de formas de medir un orificio, pero los ingenieros de procesos y los operadores de máquinas deberán comprender las preguntas correctas que deben formularse antes de elegir la herramienta metrológica adecuada.

¿Qué es la tolerancia y dónde está? ¿Cuál es el volumen? ¿Está en la misma máquina cada vez? ¿Cuáles son las condiciones en la máquina y en el suelo? ¿Cuál es la temperatura?

Más allá de comprender si una pieza es precisa y de la calidad adecuada, también se debe considerar el acabado de la superficie, especialmente en las piezas de automóviles, explica Schuetz. ¿Soportará peso el agujero? ¿Tendrá partes móviles en su interior? ¿Habrá fluido o aceite viajando a través de él? Tal vez tenga que ser súper suave.

Aquí hay cuatro tipos comunes de medidores de precisión, desde los más simples hasta los más complejos y basados ​​en datos.

Adelante, No-Adelante

Los anillos “Go, No-Go” han estado en uso durante mucho tiempo, dice Schuetz, pero no evalúan la calidad. “Son agujeros rectificados con precisión por los que si pasa una pieza, sabes que esa pieza es buena, pero es solo una pieza de acero”, dice. Nada le dice al maquinista la calidad de la pieza, solo que el tamaño es correcto.

Calibres , Micrómetros

Si desea un poco más de información sobre una variedad más amplia de piezas, los operadores tienden a usar calibradores y micrómetros. Aquí, Schuetz dice que esos tipos de herramientas manuales brindan cierta versatilidad; tienden a estar muy influenciados por el operador porque debe sujetarlos bien y debe asegurarse de no apretar demasiado la pieza.

“Así que esas son buenas herramientas de propósito general y son muy valiosas. Son geniales para el maquinista, pero hoy en día existen algunas tolerancias que tal vez no sean lo suficientemente buenas para hacer la medición que se requiere”, dice Schuetz.

Indicadores variables

Estos son pequeños medidores de banco que se pueden ajustar para medir un "ID" (diámetro interior) o un "OD" (diámetro exterior). “Tienen un maestro en el que puede configurarlos y tienen un indicador, por lo que configura ese indicador para medir una dimensión específica”, dice Schuetz. “Ahora eso mide mucho más rápido que un micrómetro porque ya está configurado para ese tamaño. Tiene una resolución bastante buena y puede tener un indicador digital. El beneficio con los medidores variables es la capacidad de comenzar a realizar un control de proceso estadístico, o 'SPC', porque obtiene una lectura de datos.

“Una vez que lo tienes, sabes qué tan bueno o malo es el papel. Y ese es otro paso adelante que le da al operador la capacidad de medir”, dice Schuetz. “Puede usar esos datos en un promedio móvil para saber qué está produciendo la máquina para que pueda ver las tendencias de las piezas. … Si comienza a registrar la información de medición, puede comenzar a tomar algunas decisiones inteligentes”.

Indicadores variables fijos

Estos están hechos para medir dimensiones específicas y esencialmente eliminan la oportunidad de influencia del operador.

“Tomemos la automotriz, por ejemplo. Es posible que tenga una parte de la bomba de agua que tenga orificios muy precisos, que se fabrican por millones... Puede brindarles una muy buena lectura”, dice Schuetz. "Así que es prácticamente una forma infalible de realizar algunas mediciones de grado de laboratorio muy precisas en el taller".

Los metrólogos de un cambio importante señalan:herramientas inalámbricas. Muchos de los medidores y herramientas portátiles más recientes han cortado el cable, lo que ayuda a ahorrar tiempo y esfuerzo para los operadores sin sacrificar la funcionalidad.

¿Cómo evalúa su taller la calidad y la precisión de las piezas? ¿Cuáles son sus dispositivos de metrología favoritos o menos favoritos y por qué? Comparte en el foro. [es necesario registrarse]