La numérisation 3D comme facteur de développement industriel
Discours de Maxim Zhuravlev à la Top 3D Expo 2018.
Je m'appelle Maxim et je représente la société d'ingénierie Top 3D Shop, qui a organisé cet événement. Nous fournissons des équipements numériques avancés tels que des machines CNC, des manipulateurs, des logiciels spécialisés, des imprimantes 3D et des scanners 3D. Le sujet de mon rapport: la numérisation 3D comme facteur de développement de l'industrie moderne.
Types de scanners
La première diapositive présente différents types de
systèmes de
numérisation , ils diffèrent par la technologie de numérisation, le type et effectuent différents types de tâches.
Ce qui est très important - un certain nombre de scanners ont des certificats métrologiques et sont inclus dans le registre national des équipements de mesure.
Les scanners stationnaires sont de différents types.
RangeVision , sur un trépied, peut numériser à la fois depuis le plateau tournant et sans lui.
Le scanner au milieu, de
Solutionix , est une seule unité avec un plateau tournant à plusieurs degrés de rotation.
À gauche, nous avons un capteur
GOM monté sur un manipulateur.
Examinons un peu les systèmes de numérisation.
Technologie de numérisation
Les systèmes de numérisation ont différentes technologies de numérisation, j'ai mis en évidence la plus populaire à l'heure actuelle: nous avons le système GOM à droite, il fonctionne par la technologie de la structuration de la lumière, où le soi-disant masque du projecteur est projeté sur l'objet à numériser, et l'écart est enregistré à l'aide de deux caméras.
Une autre image montre le système de balayage Metroscan, qui fonctionne à l'aide de la technologie de triangulation laser. Ici, le rôle du masque est joué par le faisceau laser.
Il est important de comprendre que le scanner est une combinaison de périphériques et de logiciels produite par le fabricant. De nombreux scanners 3D diffèrent particulièrement en termes de logiciel, par exemple, selon le principe de l'assemblage du modèle. Ces méthodes varient: certaines utilisent l'assemblage géométrique, d'autres utilisent la correspondance de texture et d'autres utilisent des étiquettes ou une combinaison de ces méthodes.
J'ai identifié plusieurs types, de droite à gauche: les scanners fixes, avec leur aide, nous scannons des objets relativement petits avec une plus grande précision que les autres types de scanners.
Les scanners laser au sol sont conçus pour scanner de gros objets, il peut s'agir d'un bâtiment entier ou d'éléments d'une installation industrielle.
Machines mobiles de contrôle et de mesure, avec possibilité de remplacer la tête de balayage par une sonde. Et les scanners portables, les plus mobiles et aussi assez précis.
Les systèmes de numérisation vous permettent non seulement de produire les meilleurs produits, mais ils s'améliorent eux-mêmes. Cette diapositive montre un scanner portable d'
Artec -
Artec Leo . C'est l'un des scanners les plus intéressants du marché, sa caractéristique distinctive est la capacité de numériser et de travailler avec les résultats de numérisation sans se connecter à une station de travail et à une alimentation électrique, pour cela il est équipé d'une batterie, d'un bon processeur et d'un écran tactile intégré.
Coût de l'équipement
Les différents types et catégories de prix des scanners ont une précision différente. cela dépend des technologies utilisées et des décisions de conception des créateurs du scanner.
Tâches d'analyse
L'une des tâches principales du scan 3D en production est l'ingénierie inverse ou l'ingénierie inverse. L'obtention de dessins d'une documentation de conception unique est l'un des problèmes résolus dans la production moderne par numérisation. Dans le cas où il n'y a pas de scanner, le processus d'obtention d'un dessin ressemble à ceci: les ingénieurs se rendent sur l'objet avec un outil de mesure différent pour prendre les dimensions de l'esquisse, prendre des mesures, retourner sur leur lieu de travail et commencer à concevoir le modèle à partir de zéro, selon l'esquisse du
programme CAO - AutoCAD,
Compass , SolidWorks ou autre, qui est dans l'entreprise.
La modélisation est une tâche longue qui peut prendre beaucoup de temps au concepteur. Un autre facteur négatif dans le processus de création d'un dessin peut être l'erreur de prendre des tailles, dans ce cas, un groupe d'ingénieurs doit retourner à l'objet.
Cette procédure peut être répétée plusieurs fois jusqu'à l'obtention d'un dessin de haute qualité du produit et du modèle 3D dont nous avons besoin, ce qui peut prendre du temps. Toute production moderne fonctionne avec des modèles 3D, où que vous alliez maintenant pour créer un prototype ou obtenir un produit final, tel qu'un moule, un modèle 3D sera requis partout.
Ici, vous pouvez observer le processus de numérisation d'une carrosserie de voiture - une méthode sans contact, comme vous pouvez le voir.
Le système de numérisation reçoit un modèle tridimensionnel sous la forme d'un nuage de points, puis, à l'aide d'un logiciel, nous obtenons un modèle 3D au format .STL ou .OBJ.
De plus, à partir de ce modèle, nous pouvons obtenir la documentation de conception, supprimer les dimensions nécessaires. Comme vous le savez, si une personne faisait cela manuellement, elle passerait énormément de temps. Le processus de numérisation est assez simple, même un étudiant peut le gérer.
La vidéo montre le système de numérisation
Metrascan de
Creaform , dont l'avantage est que le système vous permet de numériser avec une précision de volume de 60 microns par 16 mètres cubes.
Je vous demande de faire attention immédiatement - la précision volumétrique et la précision linéaire sont des paramètres différents, il ne faut pas les confondre.
Diagnostics
Lors de la numérisation, nous obtenons la géométrie du produit sur toute sa longueur, et ayant un logiciel spécialisé, nous pouvons tirer une conclusion sur l'objet numérisé sur la base de ces données, sans avoir à retourner sur les lieux de travail, nous pouvons immédiatement envoyer un rapport au site de production où les mesures nécessaires seront prises pour prévention des accidents et dépannage - cela permettra d'économiser le budget de grandes pertes.
Les informations seront écrites sur le disque dur et téléchargées pour diffusion. De cette façon, vous y aurez toujours accès.
Le dimensionnement manuel n'est acceptable que pour les objets lourds de grande taille dont la forme géométrique n'est pas la plus complexe. Soit dit en passant, nous numérisons également de gros objets à l'aide d'un scanner, par exemple, à la maison ou dans des installations industrielles. Ces tâches sont généralement effectuées par des scanners spécialisés.
Mais, comme nous le savons, la plupart des tâches réelles dans la production sont différentes.
Tâches réelles dans la production
Sur cette diapositive, vous pouvez voir des exemples de problèmes réels de production moderne, où il est nécessaire d'obtenir un modèle numérique de la tête d'un bloc moteur, d'un moule ou d'un autre produit de forme géométrique complexe, ce qui est presque impossible pour une personne à faire manuellement.
Modélisation
Sur ce graphique, vous pouvez observer un chacal en fonction des coûts de main-d'œuvre pour obtenir un modèle 3D et de la documentation de conception du produit sur sa complexité. Comme vous le comprenez, le scanner ne se soucie absolument pas de ce qu'il faut scanner: une boule, un cylindre, un moteur en entier ou sous forme démontée.
Fabrications où il n'y a pas de systèmes de numérisation, qui utilisent encore du travail humain pour obtenir la documentation de conception, les dessins, utilisent les ressources humaines de manière inefficace et sont privés de la possibilité d'augmenter leurs bénéfices, réduisant les coûts de main-d'œuvre dans le domaine de la conception et les orientant vers d'autres tâches nécessaires
Contrôle
Un autre domaine d'application où les systèmes de numérisation sont indispensables est la surveillance. À toute production, il y a contrôle: entrée, sortie, intermédiaire. On peut utiliser différents outils de contrôle, je ne parlerai pas de méthodes de contrôle obsolètes et qui ne sont plus efficaces. Dans la plupart des cas, lorsqu'il n'y a pas de systèmes de numérisation, des machines de contrôle et de mesure sont utilisées, si nous parlons de production moderne, sinon, ce sont toutes sortes de modèles et de contrôle visuel, nous n'en parlerons pas.
Nous vivons à une époque où un produit en remplace un autre de plus en plus vite, les produits qui changent rapidement nous obligent à changer le cycle de développement, à le rendre aussi court que possible, et avec lui les exigences de contrôle de la production changent. Si vous regardez des produits âgés de 5 à 10 ans, vous verrez que la variabilité était très différente. Le progrès technologique dans la production, les changements dans les technologies elles-mêmes, accélèrent le rythme des changements dans les produits.
La réception de nouveaux produits dans un délai plus court nous oblige à changer la technologie de production et les contrôles associés. Des exigences plus strictes en matière de qualité des produits modifient également les exigences de contrôle de qualité, ce qui est naturel. Le contrôle croissant nous permet de produire de plus en plus de produits de haute qualité, à un nouveau niveau, inaccessibles aux entreprises qui ignorent les progrès des outils de contrôle qualité, et fixent des tendances dans le développement d'industries entières.
Avantages de la numérisation 3D
Le principal avantage des systèmes de numérisation par rapport aux autres méthodes de contrôle: numérisation complète de la géométrie des produits sur toute la longueur sans données CAO,
inspection de toute la surface des produits et des dimensions fonctionnelles, exportation des résultats de mesure et des rapports vers les serveurs et bases de données internes, contrôle statistique des processus.
Comme cela a été dit à plusieurs reprises, la facilité de développement est ici importante. Par exemple, j'ai numérisé sans formation: j'ai sorti un scanner, installé un logiciel, numérisé un produit directement dans notre bureau et obtenu un modèle 3D.
Un facteur assez important est le fait que les systèmes de numérisation sont mobiles, contrairement aux mêmes machines de contrôle et de mesure traditionnelles, ils vous permettent de les transporter avec vous et de numériser l'ensemble des objets, de les numériser en pièces et d'assembler le modèle dans un logiciel.
Un facteur important est également que lorsque vous avez un scanner, après avoir reçu des modèles 3D de plusieurs pièces, vous pouvez effectuer un assemblage virtuel du produit avant de démarrer l'assemblage en production, voir toutes les zones problématiques et corriger les défauts sans perdre de temps.
Sur cette diapositive, vous pouvez clairement voir une comparaison du résultat de l'analyse avec le modèle CAO, tous les écarts sont exprimés sous forme d'échelle de température, où la zone verte est tout ce qui est dans la tolérance, le rouge et le bleu en dehors. Vous pouvez effectuer une comparaison en mode automatique. Le logiciel a la possibilité d'affiner pour afficher un rapport sous la forme d'un tableau Excel ou PDF. Le résultat peut être orienté vers la production, technologue, pour l'élimination rapide du mariage.
Ayant un scanner en production, vous avez la possibilité d'automatiser le processus de surveillance à l'aide de manipulateurs.
Vous voyez ici une solution peu coûteuse, pour environ 5 000 000 de roubles, qui est facile à intégrer dans la chaîne technique. Cela vous permettra de contrôler tous les produits et de créer une bibliothèque numérique de produits de votre production. Si l'utilisateur final détecte le mariage, vous aurez la possibilité de trouver la cause du mariage en supprimant le modèle 3D de la bibliothèque.
Bibliothèques numériques
La production avec une bibliothèque numérique est plus flexible et indépendante. Imaginez que vous pouvez influencer tous les produits que vous ne voyez même pas, en les améliorant de plus en plus, en changeant leur apparence, en les rendant plus faciles, sans perdre les caractéristiques de résistance et les fonctionnalités nécessaires, en réduisant la quantité de matières premières utilisées, réduisant ainsi les coûts de production.
Et ainsi - avec chaque détail. Avec tous les produits. Ensemble, cela contribue à améliorer la qualité de tous vos produits, les rendant inaccessibles aux concurrents.
Cette production est moins dépendante du fournisseur et, en cas de rupture d'approvisionnement, peut optimiser le processus dans les meilleurs délais pour les nouvelles matières premières d'un autre fournisseur.
Tout est mis en œuvre pour que cette automatisation se fasse dans toutes les entreprises, sans lesquelles elles ne peuvent tout simplement pas résister à la concurrence.
Contrairement aux machines de mesure de contrôle, les scanners ne nécessitent pas l'alignement de la pièce et l'écriture d'un programme de contrôle complexe pour chaque produit, auquel tous les spécialistes qualifiés ne pourront pas faire face.
Pour travailler avec le scanner, il suffira de former deux personnes. Il peut s'agir de l'ingénieur en chef, spécialiste en charge de la production, concepteur. Lors du licenciement ou du transfert d'un tel spécialiste, il sera possible de former un nouvel employé assez rapidement. Bien sûr, les compétences et la connaissance des logiciels sont nécessaires ici, tout cela vient avec le temps, mais un employé peut commencer et commencer à travailler en quelques jours seulement.
En stockant toutes les informations sur les objets scannés dans la production, vous pouvez former une image des produits et, sur cette base, prédire le cycle de production supplémentaire et l'influencer pour réduire les coûts en matière de surveillance de la qualité des produits et de prévention des accidents si nous parlons de scan de diagnostic équipement. La production s'arrêtera, l'outil se cassera, les conditions seront violées et les contrats seront rompus, vous perdrez ainsi la confiance de vos clients, qui la prochaine fois ne contactera pas votre entreprise, mais une autre. Tout cela peut être évité, comme vous l'avez déjà compris, par une modernisation opportune des contrôles.
Pourquoi devriez-vous nous contacter lors du choix de l'équipement
Nous sommes une entreprise multimarques et ne privilégions pas les équipements d'une certaine marque, en les sélectionnant exclusivement en fonction des exigences et des besoins du client. Dans le même temps, nous avons établi des relations avec les fabricants et une expérience suffisante pour comprendre avec compétence les propriétés de l'équipement et faire des choix raisonnables.
En se tournant vers le
Top 3D Shop avec ses buts et objectifs, l'acheteur peut être sûr qu'il aura l'option la plus appropriée pour atteindre ces objectifs et résoudre les problèmes, et non la plus rentable pour un fabricant ou un distributeur.
En travaillant avec nous, vous économiserez votre temps, et par conséquent votre argent, et moderniserez la production rapidement et sans trop de maux de tête.
Vasily Kiselev, PDG et fondateur de Top 3D Shop
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