Scanners 3D na indústria automotiva: 4 benefícios e 4 projetos de sucesso

Em nosso material sobre o uso de tecnologias aditivas na indústria automotiva, examinamos em detalhes suas principais vantagens e potencial para a indústria russa. E embora a introdução da impressão 3D ainda esteja cheia de certas dificuldades (por exemplo, a necessidade de grandes investimentos e automação insuficiente), a digitalização tridimensional é vista hoje como a tecnologia 3D mais preferível e acessível para a indústria automotiva.

Um scanner 3D é um dispositivo projetado para analisar rapidamente um objeto físico e criar seu modelo preciso de computador 3D. O princípio de sua operação é baseado no cálculo da distância do objeto usando duas câmeras. Além das câmeras, a luz de fundo é usada - LED ou laser. Ambos os tipos de scanners são aplicáveis ​​na indústria automotiva.

Os scanners 3D oferecem uma oportunidade para reduzir significativamente o tempo e os custos no estágio de desenvolvimento, melhorar a qualidade dos produtos e, finalmente, acelerar o lançamento do produto no mercado. Eles podem ser usados ​​em qualquer estágio do gerenciamento do ciclo de vida do produto e ajudarão a otimizar o processo de produção para qualquer empresa do setor - desde grandes fabricantes de automóveis, motores, equipamentos e componentes especiais até pequenas empresas que executam ajuste, manutenção e reparo.

Os dispositivos de digitalização 3D removem muitas das limitações que os equipamentos de medição tradicionais possuem. Tais instrumentos familiares ao metrologista como gabaritos, micrômetros e pinças são baratos, mas diferem na subjetividade das leituras e não são adequados para medições complexas. As máquinas de medição por coordenadas são mais precisas que os scanners 3D, mas são mais caras, mais dimensionais e requerem treinamento especial do operador.

Os sistemas de controle óptico, que incluem scanners 3D, são a melhor solução em termos de preço e qualidade, pois fornecem:

1. velocidade das medições
2. alta precisão de digitalização de objetos de geometria complexa ,
3. pode trabalhar de forma autônoma,
4. fácil de operar.

Graças ao scanner 3D, o trabalho do designer, tecnólogo e designer é bastante facilitado: a implementação de medições complexas e trabalhosas e a criação do design a partir do zero são coisas do passado.

Neste artigo, demonstraremos os benefícios dessa tecnologia com exemplos específicos e, no vídeo abaixo, você pode acompanhar o processo de digitalização em 3D em tempo real.

Quais tarefas a digitalização 3D resolve?

1. Controle de qualidade : a capacidade de verificar quaisquer parâmetros geométricos, incluindo controle de entrada e saída, controle metrológico de peças, caixas e equipamentos industriais.
2. Engenharia reversa de componentes automotivos para recebimento imediato da documentação do projeto e modernização do produto.
3. Projeto e modelagem com o objetivo de autoajuste, prototipagem e avaliação da aparência de produtos, modernização de lojas e equipamentos de produção.
4. Arquivamento digital de qualquer sortimento necessário (por exemplo, peças descontinuadas). Os modelos armazenados em bibliotecas digitais estão disponíveis remotamente de qualquer lugar do mundo.

Principais benefícios da digitalização 3D para a indústria automobilística

1. Precisão
   
   Certamente, a precisão é um critério fundamental para a metrologia. Os scanners 3D permitem medições eficientes com precisão metrológica de 20 a 80 mícrons (dependendo do dispositivo e do tamanho do objeto).
2. Velocidade
   
   Performance é performance. A digitalização 3D eleva a velocidade da medição a um novo nível: o processo de digitalização e processamento no software de um componente, como uma porta de carro, leva cerca de 20 minutos, em vez de 4 horas de medições em um CMM. Você não apenas economiza tempo, mas também reduz os custos de produção.
3. Confiabilidade
   
   Os scanners 3D profissionais e industriais modernos são caracterizados por maior estabilidade e confiabilidade. Os dispositivos portáteis são projetados para transporte a objetos remotos e podem funcionar em condições de vibração industrial. Todos os scanners 3D portáteis que a iQB Technologies utiliza em seu trabalho viajam regularmente pela Rússia e países vizinhos sem uma única avaria.
4. Simplicidade
   
   Trabalhar com um scanner 3D não requer habilidades e, para um usuário inexperiente dominar o dispositivo - seja ele especialista em OTK, engenheiro-chefe, designer ou tecnólogo - leva 20 minutos. O processamento de uma nuvem de pontos requer conhecimento do software e, se a equipe não tiver um funcionário com habilidades em CAD, poderá enviar o resultado da digitalização para terceirizar pela rede.

Controle de qualidade do carro de corrida Ariel Atom com o Solutionix 3D Scanner

Controle de qualidade na indústria automotiva

A principal tarefa da digitalização em 3D, que ajudará a otimizar a produção automotiva, é controlar a geometria para verificar com o modelo de referência. Você pode controlar não apenas os componentes automotivos, mas também os moldes e as ferramentas, além de executar a análise de desgaste das ferramentas.

O uso de scanners 3D permite acompanhar rapidamente o casamento de peças provenientes de fornecedores e a disponibilidade de certificados metrológicos e métodos de verificação para obter um relatório sobre os desvios da geometria declarada. Se um casamento for encontrado, será possível encontrar sua causa, comparar a varredura com o modelo CAD de referência e fornecer um relatório ao fabricante ou a uma organização de terceiros.



A fábrica de automóveis realizou medições com a ajuda do CMM nos pontos de controle, obtendo informações na forma de uma tabela numérica.
Tempo de operação do equipamento e processamento dos resultados: 4 horas.
Solução proposta pela iQB Technologies:
Scanner Creaform HandyScan 700 + 3D + software Geomagic Control X
Tempo de preparação para o trabalho, incluindo calibração e rotulagem de etiquetas - 7 minutos.
O tempo para receber uma verificação da porta do carro (levando em consideração o trabalho do operador) é de 5 minutos.
Análise de inspeção (comparação com o modelo CAD) - 10 minutos.
Tempo total gasto: 22 minutos.

Controle automatizado no transportador

Os sistemas de digitalização automatizados , incluindo um scanner 3D, um braço robótico e software, podem executar não apenas verificações pontuais, mas também controlar todos os produtos da linha de produção. Como resultado, uma redução de tempo e recursos para procedimentos de controle de qualidade e uma redução significativa no percentual de rejeitos.

A Creaform oferece avançados sistemas automatizados de controle de qualidade na linha de montagem. Este é o MetraSCAN 3D-R, um scanner óptico 3D montado em um robô, e o CUBE-R, uma solução pronta para uso que consiste em uma plataforma giratória, um braço robótico com um scanner, um dispositivo de rastreamento e um rack de controle. Ambos os sistemas já estão operacionais na Daimler em Stuttgart e nas fábricas da Renault-Nissan na França.

Veja como o MetraSCAN 3D-R permite que você faça uma varredura da porta do carro com um relatório em apenas 2 minutos e 27 segundos:


Outra solução semelhante, que não possui análogos na Rússia, foi desenvolvida por nossa empresa. Este é um sistema de digitalização automatizado, que inclui um robô de mão Fanuc LR Mate 200iD, um scanner 3D portátil Creaform HandySCAN 700 e software Geomagic Control X. O sistema foi demonstrado pela primeira vez na exposição Metalworking 2018.

Engenharia reversa

A segunda tarefa de produção importante resolvida pelo scanner 3D é a engenharia reversa, ou engenharia reversa. Usando a digitalização 3D e o software especializado, você pode modificar produtos existentes sem desenhos, incluindo modelos descontinuados, e atualizar partes individuais da carroceria do veículo para trazer rapidamente o modelo atualizado ao mercado. Por exemplo, um scanner seria perfeito para o lançamento do novo Grants, desenvolvido com base no Kalina.

Além disso, a engenharia reversa executa a tarefa de substituir os equipamentos de produção devido à obsolescência, depreciação ou falta, além de avaliar a corrente e selecionar o posicionamento ideal dos equipamentos e utilidades de produção na oficina.



Digitalização de trator 3D para desenvolvimento de anexos MX

Aqui está um exemplo da introdução da digitalização em 3D na empresa francesa MX, que produz equipamentos de carregamento para tratores agrícolas. Os fabricantes de tratores raramente compartilham informações sobre seus novos produtos, e a obtenção de modelos CAD desses tratores é ainda mais difícil porque são de propriedade intelectual. No entanto, para o desenvolvimento e produção de acessórios, como guindastes de carregamento MX, é absolutamente necessário ter modelos 3D. Portanto, a empresa precisa realizar medições em 3D de todos os tratores para os quais deseja projetar e produzir acessórios e, até recentemente, essas tarefas eram resolvidas usando manipuladores em 3D. Hoje, o MX usa a tecnologia de digitalização 3D para digitalizar todas as áreas necessárias para o design de projetos adaptáveis, incluindo pontos de fixação do suporte e seus arredores. As soluções Creaform 3D reduziram o tempo de medição em mais de duas vezes e, consequentemente, reduziram o tempo de comercialização do produto.

Criando modelos CAD e arquivos digitais

Obter documentação e desenhos do projeto manualmente leva muito tempo. O arquivamento digital e a obtenção de modelos CAD de produtos é uma das oportunidades que os scanners 3D abrem. Você pode participar de qualquer peça descontinuada, digitalizar rapidamente e obter um modelo 3D para reprodução e arquivamento adicionais. As bibliotecas digitais são muito convenientes de usar: um designer ou um tecnólogo terá acesso ao modelo necessário a qualquer momento e em qualquer lugar e fará correções facilmente nele.

Se você possui um modelo digital do produto final, pode comparar o resultado obtido após o teste funcional ou o teste de colisão com o produto original ou com o modelo CAD de referência. Isso permitirá uma análise de danos e desgaste e fará melhorias apropriadas no design.

Ao armazenar informações sobre objetos digitalizados no local de produção, a empresa tem a oportunidade de formar uma imagem de seus produtos, prever o futuro ciclo de produção e reduzir custos.


Aqui está um exemplo da minha experiência pessoal. Gosto de motocicletas e, para o meu Ducati Monster, comprei no leilão do eBay o braço de suspensão traseira há muito descontinuado do modelo Ducati 888, que tem menos peso e vários ajustes. O vídeo acima mostra o processo de verificação da peça, que levou 10 minutos. O resultado é um modelo de polígono no formato .stl. A partir do modelo, obtemos as dimensões do esboço da peça e criamos um modelo paramétrico de CAD no CAD. Em seguida, o programa de controle para as máquinas CNC é gravado, o qual é transmitido para a máquina de fresagem. Como resultado, temos uma cópia da peça, que deixou de ser lançada há 25 anos, e seu modelo 3D é armazenado em um arquivo digital.

Rumo à Indústria 4.0

Nossa empresa realizou um estudo entre mais de 100 fabricantes de automóveis que trabalham no mercado russo. Descobrimos que 37% estão usando e 32% planejam implementar a digitalização em 3D. Cada vez mais empresas automotivas estão pensando em introduzir tecnologias inovadoras, incluindo scanners 3D - o que se aplica principalmente às fábricas de automóveis russas de fabricantes estrangeiros. Há um entendimento claro de que, sem acelerar a produção, você não pode suportar a concorrência. Podemos dizer que a indústria automobilística doméstica segue a tendência global de transição para a produção digital e está pronta para a mudança.