Escáneres 3D en la industria automotriz: 4 beneficios y 4 proyectos exitosos

En nuestro material sobre el uso de tecnologías aditivas en la industria automotriz, examinamos en detalle sus principales ventajas y potencial para la industria rusa. Y aunque la introducción de la impresión en 3D todavía está llena de ciertas dificultades (por ejemplo, la necesidad de grandes inversiones y una automatización insuficiente), el escaneo tridimensional se considera hoy en día como la tecnología 3D más preferible y asequible para la industria automotriz.

Un escáner 3D es un dispositivo diseñado para analizar rápidamente un objeto físico y crear su modelo de computadora 3D preciso. El principio de su funcionamiento se basa en calcular la distancia al objeto utilizando dos cámaras. Además de las cámaras, se utiliza la retroiluminación: LED o láser. Ambos tipos de escáneres son aplicables en la industria automotriz.

Los escáneres 3D brindan la oportunidad de reducir significativamente el tiempo y los costos en la etapa de desarrollo, mejorar la calidad de los productos y, en última instancia, acelerar el lanzamiento del producto en el mercado. Se pueden usar en cualquier etapa de la gestión del ciclo de vida del producto y ayudarán a optimizar el proceso de producción para cualquier empresa de la industria, desde grandes fabricantes de automóviles, motores, equipos especiales y componentes hasta pequeñas empresas que realizan ajustes, mantenimiento y reparación.

Los dispositivos de escaneo 3D eliminan muchas de las limitaciones que tienen los equipos de medición tradicionales. Dichos instrumentos familiares para el metrólogo, como plantillas, micrómetros y calibradores, son económicos, pero difieren en la subjetividad de las lecturas y no son adecuados para mediciones complejas. Las máquinas de medición de coordenadas son más precisas que los escáneres 3D, pero son más caras, más dimensionales y requieren una capacitación especial del operador.

Los sistemas de control óptico, que incluyen escáneres 3D, son la mejor solución en términos de precio y calidad, ya que proporcionan:

1. velocidad de mediciones
2. alta precisión de digitalizar objetos de geometría compleja ,
3. puede trabajar de forma autónoma,
4. Fácil de operar.

Gracias al escáner 3D, se facilita enormemente el trabajo del diseñador, tecnólogo y diseñador: la implementación de medidas complejas laboriosas y la creación de diseño desde cero son cosa del pasado.

En este artículo, demostraremos los beneficios de esta tecnología con ejemplos específicos, y en el video a continuación puede realizar un seguimiento del proceso de escaneo 3D en tiempo real.

¿Qué tareas resuelve el escaneo 3D?

1. Control de calidad : la capacidad de verificar cualquier parámetro geométrico, incluido el control de entrada y salida, control metrológico de piezas, alojamientos y equipos industriales.
2. Ingeniería inversa de componentes automotrices para la pronta recepción de documentación de diseño y modernización de productos.
3. Diseño y modelado con el propósito de autoajuste, creación de prototipos y evaluación de la apariencia de productos, modernización de talleres y equipos de producción.
4. Archivo digital de cualquier surtido necesario (por ejemplo, piezas descontinuadas). Los modelos almacenados en bibliotecas digitales están disponibles de forma remota desde cualquier parte del mundo.

Beneficios clave del escaneo 3D para la industria automotriz

1. Precisión
   
   Ciertamente, la precisión es un criterio fundamental para la metrología. Los escáneres 3D permiten mediciones eficientes con precisión metrológica de 20 a 80 micras (dependiendo del dispositivo y el tamaño del objeto).
2. Velocidad
   
   El rendimiento es el rendimiento. El escaneo 3D lleva la velocidad de medición a un nuevo nivel: el proceso de digitalización y procesamiento en el software de un componente, como la puerta de un automóvil, toma aproximadamente 20 minutos en lugar de 4 horas de mediciones en un CMM. No solo ahorra tiempo, sino que también reduce los costos de producción.
3. Fiabilidad
   
   Los escáneres 3D profesionales e industriales modernos se caracterizan por una mayor estabilidad y fiabilidad. Los dispositivos de mano están diseñados para el transporte a objetos remotos y pueden funcionar en condiciones de vibración industrial. Todos los escáneres 3D portátiles que utiliza iQB Technologies en su trabajo viajan regularmente a través de Rusia y países vecinos sin una sola avería.
4. Simplicidad
   
   Trabajar con un escáner 3D no requiere habilidades, y para un usuario inexperto dominar el dispositivo, ya sea un especialista OTK, ingeniero jefe, diseñador o tecnólogo, lleva 20 minutos. El procesamiento de una nube de puntos requiere conocimiento del software, y si el personal no tiene un empleado con habilidades de CAD, puede enviar el resultado del escaneo para externalizar a través de la red.

Ariel Atom Race Car Control de calidad con el escáner 3D Solutionix

Control de calidad en la industria automotriz.

La tarea principal del escaneo 3D, que ayudará a optimizar la producción automotriz, es controlar la geometría para verificarla con el modelo de referencia. Puede controlar no solo los componentes automotrices, sino también los moldes y herramientas, así como realizar análisis de desgaste de herramientas.

El uso de escáneres 3D permite rastrear rápidamente el matrimonio de piezas provenientes de proveedores, y la disponibilidad de certificados metrológicos y métodos de verificación para obtener un informe sobre las desviaciones de la geometría declarada. Si se encuentra un matrimonio, será posible encontrar su causa, comparar el escaneo con el modelo CAD de referencia y proporcionar un informe al fabricante o una organización de terceros.



La fábrica de automóviles realizó mediciones con la ayuda de CMM en los puntos de control con la obtención de información en forma de una tabla numérica.
Tiempo de operación del equipo y procesamiento de resultados: 4 horas.
Solución propuesta por iQB Technologies:
Creaform HandyScan 700 + Escáner 3D + Software Geomagic Control X
Tiempo de preparación para el trabajo, incluida la calibración y el etiquetado de etiquetas: 7 minutos.
El tiempo para recibir un escaneo de la puerta del automóvil (teniendo en cuenta el trabajo del operador) es de 5 minutos.
Análisis de inspección (comparación con el modelo CAD) - 10 minutos.
Tiempo total empleado: 22 minutos.

Control automatizado del transportador.

Los sistemas de escaneo automatizado , que incluyen un escáner 3D, un brazo robótico y un software, pueden realizar no solo verificaciones puntuales, sino también controlar todos los productos en la línea de producción. Como resultado, una reducción en el tiempo y los recursos para los procedimientos de control de calidad y una reducción significativa en el porcentaje de rechazos.

Creaform ofrece sistemas avanzados de control de calidad automatizados en la línea de montaje. Este es MetraSCAN 3D-R, un escáner óptico 3D montado en un robot, y CUBE-R, una solución llave en mano que consta de una plataforma giratoria, un brazo robótico con un escáner, un dispositivo de seguimiento y un estante de control. Ambos sistemas ya están operativos en Daimler en Stuttgart y en las plantas de Renault-Nissan en Francia.

Observe cómo MetraSCAN 3D-R le permite escanear la puerta del automóvil con un informe en solo 2 minutos y 27 segundos:


Nuestra compañía desarrolló otra solución similar, que no tiene análogos en Rusia. Este es un sistema de escaneo automatizado, que incluye un robot manual Fanuc LR Mate 200iD, un escáner 3D portátil Creaform HandySCAN 700 y el software Geomagic Control X. El sistema se demostró por primera vez en la exposición Metalworking 2018.

Ingeniería inversa

La segunda tarea de producción importante resuelta por el escáner 3D es la ingeniería inversa, o ingeniería inversa. Con el escaneo 3D y el software especializado, puede modificar productos existentes sin dibujos, incluidos los modelos descontinuados, y actualizar partes individuales de la carrocería del vehículo para llevar rápidamente al mercado el modelo actualizado. Por ejemplo, un escáner sería perfecto para el lanzamiento de los nuevos Grants, desarrollados sobre la base de Kalina.

Además, la ingeniería inversa realiza la tarea de reemplazar el equipo de producción debido a obsolescencia, depreciación o falta, así como evaluar la corriente y seleccionar la ubicación óptima del equipo de producción y los servicios públicos en el taller.



Escaneo de tractor 3D para el desarrollo de archivos MX

Aquí hay un ejemplo de la introducción del escaneo 3D en la compañía francesa MX, que produce equipos de carga para tractores agrícolas. Los fabricantes de tractores rara vez comparten información sobre sus nuevos productos, y obtener modelos CAD de estos tractores es aún más difícil porque son propiedad intelectual. Sin embargo, para el desarrollo y la producción de accesorios como grúas de carga MX, es absolutamente necesario tener modelos 3D. Por lo tanto, la empresa tiene que realizar mediciones en 3D de todos los tractores para los que desea diseñar y producir accesorios, y hasta hace poco, estas tareas se resolvían con manipuladores 3D. Hoy, MX utiliza la tecnología de escaneo 3D para digitalizar todas las áreas necesarias para diseñar diseños adaptables, incluidos los puntos de fijación del soporte y sus alrededores. Las soluciones 3D de Creaform redujeron el tiempo de medición en más de 2 veces y, en consecuencia, acortaron el tiempo de comercialización del producto.

Creación de modelos CAD y archivos digitales.

Obtener documentación de diseño y dibujos manualmente lleva mucho tiempo. El archivo digital y la obtención de modelos CAD de productos es una de las oportunidades que abren los escáneres 3D. Puede interrumpir cualquier parte, escanear rápidamente y obtener un modelo 3D para su posterior reproducción y archivo. Las bibliotecas digitales son muy convenientes de usar: un diseñador o un tecnólogo tendrá acceso al modelo necesario en cualquier momento y en cualquier lugar y podrá corregirlo fácilmente.

Si tiene un modelo digital del producto terminado, puede comparar el resultado obtenido después de la prueba funcional o la prueba de choque con el producto original o con el modelo CAD de referencia. Esto permitirá un análisis de daños y desgaste y hará las mejoras apropiadas al diseño.

Al almacenar información sobre los objetos escaneados en el sitio de producción, la compañía tiene la oportunidad de formar una imagen de sus productos, predecir el ciclo de producción futuro y reducir los costos.


Aquí hay un ejemplo de mi experiencia personal. Soy aficionado a las motocicletas y para mi Ducati Monster compré en la subasta de eBay el brazo de suspensión trasera descontinuado por mucho tiempo del modelo Ducati 888, que tiene menos peso y una serie de ajustes. El video de arriba muestra el proceso de escaneo de piezas, que tomó 10 minutos. El resultado es un modelo de polígono en formato .stl. Del modelo obtenemos las dimensiones del boceto de la pieza y creamos un modelo CAD paramétrico en CAD. Luego se escribe el programa de control para las máquinas CNC, que se transmite a la fresadora. Como resultado, tenemos una copia de la pieza, que dejó de publicarse hace 25 años, y su modelo 3D se almacena en un archivo digital.

Hacia la Industria 4.0

Nuestra empresa realizó un estudio entre más de 100 fabricantes de automóviles que trabajan en el mercado ruso. Descubrimos que el 37% está usando, y el 32% está planeando implementar el escaneo 3D. Cada vez más empresas automotrices están pensando en introducir tecnologías innovadoras, incluidos escáneres 3D; esto es principalmente cierto en las fábricas de automóviles rusas de fabricantes extranjeros. Existe un claro entendimiento de que sin acelerar la producción, no puede resistir la competencia. Podemos decir que la industria automotriz nacional sigue la tendencia mundial de transición a la producción digital y está lista para el cambio.