Digitalização 3D como fator de desenvolvimento industrial
Discurso de Maxim Zhuravlev na Top 3D Expo 2018.
Meu nome é Maxim e represento a empresa de engenharia Top 3D Shop, que organizou este evento. Fornecemos equipamentos digitais avançados, como máquinas CNC, manipuladores, software especializado, impressoras 3D e scanners 3D. O tópico do meu relatório: a digitalização 3D como um fator no desenvolvimento da indústria moderna.
Tipos de scanners
O primeiro slide apresenta vários tipos de
sistemas de
varredura , diferem na tecnologia de varredura, no tipo e executam diferentes tipos de tarefas.
O que é muito importante - vários scanners possuem certificados metrológicos e estão incluídos no Registro Estadual de equipamentos de medição.
Os scanners estacionários são de diferentes tipos.
O RangeVision , em um tripé, pode digitalizar a partir da mesa giratória e sem ela.
O scanner no meio, da
Solutionix , é uma única unidade com uma plataforma giratória com vários graus de rotação.
À esquerda, temos um sensor
GOM montado em um manipulador.
Vejamos um pouco os sistemas de digitalização.
Tecnologia de digitalização
Os sistemas de digitalização possuem tecnologias de digitalização diferentes, destacando as mais populares no momento: à direita, temos um sistema GOM que funciona com a tecnologia de estruturação da luz, onde a chamada máscara do projetor é projetada no objeto a ser digitalizado e o desvio é registrado usando duas câmeras.
Outra imagem mostra o sistema de digitalização Metroscan, que opera usando a tecnologia de triangulação a laser. Aqui, o papel da máscara é desempenhado pelo raio laser.
É importante entender que o scanner é uma combinação de dispositivos periféricos e software produzidos pelo fabricante. Muitos scanners 3D diferem notavelmente em termos de software, por exemplo, de acordo com o princípio de costura do modelo. Esses métodos variam: alguns usam pontos geométricos, outros usam correspondência de textura e outros usam etiquetas ou uma combinação desses métodos.
Eu identifiquei vários tipos, da direita para a esquerda: scanners estacionários, com sua ajuda, digitalizamos objetos relativamente pequenos com maior precisão do que outros tipos de scanners são capazes.
Os scanners a laser terrestres são projetados para digitalizar objetos grandes, podendo ser um edifício inteiro ou elementos de uma instalação industrial.
Máquinas móveis de controle e medição, com a possibilidade de substituir a cabeça de digitalização por uma sonda. E scanners de mão, os mais móveis e também bastante precisos.
Os sistemas de digitalização não apenas permitem produzir os melhores produtos, mas eles próprios estão se tornando melhores. Este slide mostra um scanner de mão da
Artec -
Artec Leo . Este é um dos scanners mais interessantes do mercado, sua característica distintiva é a capacidade de digitalizar e trabalhar com os resultados da digitalização sem conectar-se a uma estação de trabalho e a uma fonte de alimentação, pois é equipado com bateria, um bom processador e uma tela de toque integrada.
Custo do equipamento
Diferentes tipos e categorias de preço dos scanners têm uma precisão diferente. depende das tecnologias usadas e das decisões de design dos criadores do scanner.
Tarefas de digitalização
Uma das principais tarefas da digitalização 3D em produção é a engenharia reversa ou engenharia reversa. A obtenção de desenhos de uma única documentação de projeto é um dos problemas resolvidos na produção moderna pela digitalização. No caso em que não há scanner, o processo de obtenção de um desenho é mais ou menos assim: os engenheiros vão ao objeto com uma ferramenta de medição diferente para tirar as dimensões do esboço, fazer medições, retornar aos seus locais de trabalho e começar a projetar o modelo a partir do zero, de acordo com o esboço no
programa CAD - AutoCAD,
Compass , SolidWorks ou outro, que esteja na empresa.
A modelagem é uma tarefa demorada que pode levar muito tempo do designer. Outro fator negativo no processo de criação de um desenho pode ser o erro de obter tamanhos; nesse caso, um grupo de engenheiros precisa retornar ao objeto.
Este procedimento pode ser repetido várias vezes até que seja obtido um desenho de alta qualidade do produto e do modelo 3D de que precisamos, que pode levar muito tempo. Qualquer produção moderna funciona com modelos 3D, onde quer que você vá agora para criar um protótipo ou obter um produto final, como um molde, um modelo 3D será necessário em qualquer lugar.
Aqui você pode observar o processo de digitalização da carroceria de um carro - um método sem contato, como você pode ver.
O sistema de digitalização recebe um modelo tridimensional na forma de uma nuvem de pontos e, usando o software, obtemos um modelo 3D no formato .STL ou .OBJ.
Além disso, deste modelo, podemos obter a documentação do projeto, remover as dimensões necessárias. Como você sabe, se uma pessoa fizesse isso manualmente, passaria uma quantidade enorme de tempo. O processo de digitalização é bastante simples, até um aluno pode lidar com isso.
O vídeo mostra o sistema de digitalização
Metrascan da
Creaform , cuja vantagem é que o sistema permite digitalizar com uma precisão de volume de 60 mícrons por 16 metros cúbicos.
Peço que preste atenção imediatamente - precisão volumétrica e precisão linear são parâmetros diferentes, não devem ser confundidos.
Diagnóstico
Ao digitalizar, obtemos a geometria do produto ao longo de todo o seu comprimento e, com software especializado, podemos concluir o objeto sendo digitalizado com base nesses dados. Sem precisar retornar aos locais de trabalho, podemos enviar imediatamente um relatório ao local de produção, onde serão tomadas as medidas necessárias para prevenção e solução de problemas de acidentes - isso economizará o orçamento de grandes perdas.
As informações serão gravadas no disco rígido e baixadas em circulação. Dessa forma, você sempre terá acesso a ele.
O dimensionamento manual é aceitável apenas para objetos pesados de tamanho grande, sem a forma geométrica mais complexa. A propósito, também digitalizamos objetos grandes usando um scanner, por exemplo, em casa ou em instalações industriais. Essas tarefas geralmente são executadas por scanners especializados.
Mas, como sabemos, a maioria das tarefas reais na produção é diferente.
Tarefas reais na produção
Neste slide, você pode ver exemplos de problemas reais da produção moderna, nos quais é necessário obter um modelo digital da cabeça de um bloco de motor, um molde ou outro produto de forma geométrica complexa, o que é quase impossível para uma pessoa fazer manualmente.
Modelagem
Neste gráfico, você pode observar um chacal, dependendo dos custos de mão-de-obra para obter um modelo 3D e da documentação do projeto do produto, devido à sua complexidade. Como você entende, o scanner não se importa absolutamente com o que digitalizar: uma bola, um cilindro, um motor inteiro ou desmontado.
Fabricantes onde não há sistemas de digitalização, que ainda usam mão de obra humana para obter documentação de projeto, desenhos, usam os recursos humanos de forma ineficiente e são privados da oportunidade de aumentar seus lucros, reduzindo os custos de mão de obra no campo do design e direcionando-os para outras tarefas necessárias.
Controlar
Outra área de aplicação onde os sistemas de digitalização são indispensáveis é o monitoramento. Em qualquer produção, há controle: entrada, saída, intermediário. Podemos usar várias ferramentas de controle; não falarei sobre métodos de controle desatualizados e que não são mais eficazes. Na maioria dos casos, onde não há sistemas de escaneamento, são usadas máquinas de controle e medição; se estamos falando de produção moderna, caso contrário, esses são todos os tipos de modelos e controle visual, não vamos falar sobre isso.
Vivemos uma época em que um produto está substituindo outro cada vez mais rápido e com produtos que mudam rapidamente e nos forçam a mudar o ciclo de desenvolvimento, torná-lo o mais curto possível e, com isso, os requisitos para controlar a produção estão mudando. Se você olhar para produtos de 5 a 10 anos, verá que a variabilidade parecia muito diferente. O progresso tecnológico na produção, as mudanças nas próprias tecnologias, acelera o ritmo das mudanças nos produtos.
O recebimento de novos produtos em um prazo mais curto nos obriga a mudar a tecnologia de produção e os controles relacionados. Requisitos mais rigorosos para a qualidade dos produtos também alteram os requisitos para o controle de qualidade, o que é natural. O crescente controle nos permite produzir cada vez mais produtos de alta qualidade, em um novo nível, inacessíveis para empresas que ignoram o progresso das ferramentas de controle de qualidade e definem tendências no desenvolvimento de indústrias inteiras.
Benefícios da digitalização 3D
A principal vantagem dos sistemas de varredura em relação a outros métodos de controle: varredura completa da geometria dos produtos ao longo de todo o comprimento sem dados CAD,
inspeção de toda a superfície dos produtos e dimensões funcionais, exportação de resultados e relatórios de medições para servidores e bancos de dados internos, controle estatístico de processos.
Como já foi dito muitas vezes, a facilidade de desenvolvimento é importante aqui. Por exemplo, digitalizei sem treinamento: peguei um scanner, instalei o software, digitalizei um produto em nosso escritório e adquiri um modelo 3D.
Um fator bastante significativo é o fato de os sistemas de digitalização serem móveis, ao contrário das mesmas máquinas tradicionais de controle e medição, eles permitem que você os carregue com você e digitalize objetos dimensionais, digitalizando-os em partes e costurando o modelo em software.
Um fator importante também é que, quando você tem um scanner, tendo recebido modelos 3D de várias peças, é possível realizar uma montagem virtual do produto antes de iniciar a montagem na produção, ver todas as áreas problemáticas e corrigir as falhas sem perder tempo.
Neste slide, você pode ver claramente uma comparação do resultado da digitalização com o modelo CAD, todos os desvios são expressos como uma escala de temperatura, onde a zona verde é tudo o que está dentro da tolerância, o vermelho e o azul estão fora dela. Você pode realizar uma comparação no modo automático. O software tem a capacidade de ajustar para exibir um relatório na forma de uma tabela do Excel ou PDF. O resultado pode ser direcionado à produção, tecnólogo, para a rápida eliminação do casamento.
Com um scanner em produção, você tem a oportunidade de automatizar o processo de monitoramento usando manipuladores.
Aqui você vê uma solução barata, por cerca de 5.000.000 de rublos, fácil de integrar na cadeia técnica. Isso permitirá que você controle todos os produtos e crie uma biblioteca digital de produtos de sua produção. Se o usuário final detectar o casamento, você terá a oportunidade de encontrar a causa do casamento removendo o modelo 3D da biblioteca.
Bibliotecas digitais
A produção com uma biblioteca digital é mais flexível e independente. Imagine que você pode influenciar todos os produtos que você nem vê, tornando-os cada vez melhores, mudando sua aparência, facilitando-os, sem perder as características de resistência e a funcionalidade necessária, reduzindo a quantidade de matérias-primas utilizadas, reduzindo assim os custos de produção.
E assim - com todos os detalhes. Com todos os produtos. Isso, juntos, ajuda a melhorar a qualidade de todos os seus produtos, tornando-o inatingível para os concorrentes.
Essa produção é menos dependente do fornecedor e, no caso de uma interrupção no fornecimento, pode otimizar o processo o mais rápido possível para novas matérias-primas de outro fornecedor.
Tudo serve para garantir que essa automação esteja em todas as empresas, sem ela elas simplesmente não suportam a concorrência.
Ao contrário das máquinas de medição de controle, os scanners não exigem alinhamento da peça e escrevem um programa de controle complexo para cada produto, com o qual nem todo especialista qualificado lidará.
Para trabalhar com o scanner, basta treinar duas pessoas. Este pode ser o engenheiro-chefe, especialista em produção, designer. Ao demitir ou transferir um especialista, será possível treinar um novo funcionário com rapidez suficiente. Obviamente, tanto a habilidade quanto o conhecimento de software são necessários aqui, tudo isso vem com o tempo, mas um funcionário pode começar e começar a trabalhar em apenas alguns dias.
Ao armazenar todas as informações sobre os objetos digitalizados na produção, você pode formar uma imagem dos produtos e, com base nisso, prever o ciclo de produção adicional e influenciá-lo a reduzir custos quando se trata de monitorar a qualidade do produto e evitar acidentes, se estivermos falando sobre digitalização de diagnóstico equipamento. A produção será interrompida, a ferramenta será interrompida, os termos serão violados e os contratos serão interrompidos. Como resultado, você perderá a confiança de seus clientes, que da próxima vez não entrarão em contato com a sua empresa, mas com outros. Tudo isso pode ser evitado, como você já entendeu, pela modernização oportuna dos controles.
Por que você deve entrar em contato conosco ao escolher o equipamento
Somos uma empresa multimarcas e não damos preferência a equipamentos de uma determinada marca, selecionando-os de acordo exclusivamente com os requisitos e necessidades do cliente. Ao mesmo tempo, estabelecemos relacionamentos com fabricantes e experiência suficiente para entender com competência as propriedades do equipamento e fazer escolhas razoáveis.
Voltando à
Top 3D Shop com suas metas e objetivos, o comprador pode ter certeza de que terá a opção mais adequada para atingir essas metas e resolver problemas, e não a mais lucrativa para qualquer fabricante ou distribuidor.
Trabalhando conosco, você economizará seu tempo e, como resultado, seu dinheiro e modernizará a produção rapidamente e sem muita dor de cabeça.
Vasily Kiselev, principal CEO e fundador da loja 3D
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