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Jul 15, 2023

Fin

El movimiento totalmente digital está conquistando a los fabricantes que buscan más automatización, conectividad y confiabilidad en sus modelos y máquinas. Encuestas del Manufacturing Leadership Council y

El movimiento totalmente digital está conquistando a los fabricantes que buscan más automatización, conectividad y confiabilidad en sus modelos y máquinas. Las encuestas del Manufacturing Leadership Council y otros muestran fuertes inversiones y resultados de Manufacturing 4.0 y las iniciativas de fabricación y diseño digital relacionadas. La implementación de un marco digital sólido conlleva una mayor velocidad, profundidad y agilidad en la forma en que se crean y administran los datos de los productos.

Por impresionantes que sean los beneficios de las plataformas digitales interconectadas para las disciplinas tradicionales CAD/CAE/CAM, el análisis de datos de tomografía computarizada (CT) para la inspección de calidad ha ampliado enormemente su alcance y propósito dentro del creciente panorama digital actual. Su nueva influencia en las herramientas centrales de diseño, simulación y fabricación es significativa; El software de análisis de datos CT está haciendo que estas herramientas, que normalmente se utilizan mucho antes, sean aún mejores en sus funciones.

Comentarios desde el análisis CT hasta el diseño y la producción

El establecimiento de la definición basada en modelos (MBD) está guiando cada vez más a la ingeniería más allá de los dibujos y los enfoques híbridos. El paso de las lecturas manuales de datos a MBD crea hilos de información más profundos y amplios a lo largo del desarrollo de productos, desde archivos de información de fabricación de productos (PMI) hasta máquinas y otros programas.

No son sólo anotaciones geométricas e instrucciones de fabricación las que viajan a través de hilos digitales. Las empresas están creando bucles de información para el diseño, la simulación y las pruebas virtuales que mejoran la precisión, la conformidad con las especificaciones y acortan el tiempo de producción.

Estos nuevos ciclos de desarrollo están reforzando una tendencia de cuarenta años hacia una toma de decisiones cada vez más temprana y una validación menos tardía de los productos y métodos de fabricación en las etapas de producción.

Nota: En la imagen de arriba, la simulación sirve para un flujo de trabajo de medición de calidad desde el principio al predecir el comportamiento del material y probar los parámetros de diseño. Una tomografía computarizada final de producción de esta entrada de carga para automóviles también informa a la simulación sobre nuevas variaciones y distorsiones de fabricación.

Estableciendo el punto de referencia para la inspección de calidad

Tiene sentido que una empresa dedicada a soluciones de conectividad y detección para vehículos eléctricos, aviones, fábricas de inteligencia digital, energía eólica y solar, cobots, IoT, conectividad de alta velocidad y más, invierta en MBD y métodos de inspección avanzados. Con el objetivo declarado de ayudar a crear un cambio tecnológico transformador basado en productos electrónicos confiables y duraderos, TE Connectivity se toma en serio la calidad de la ingeniería.

Ese camino 'diseñado' aprovecha las ventajas de los estándares ISO de especificación geométrica de productos (GPS) y la metrología virtual frente a los límites del uso de flujos de trabajo de diseño clásicos. Los flujos de trabajo antiguos utilizan dibujos, sistemas digitales 2D y 3D y, aunque son menos complejos que MBD, a menudo pueden perder información durante las conversiones de modelos y requieren una programación manual de gran esfuerzo al crear programas de medición de calidad.

"El GPS es la única manera de construir verdaderos sistemas basados ​​en modelos y definiciones matemáticas exactas", afirma Alexander Stokowski, director de desarrollo de TE Connectivity. Stokowski, certificado Six Sigma Black Belt y profesor de tecnología de medición y GPS en la Universidad Estatal Cooperativa de Baden-Württemberg (DHBW), participa desde hace una década en la transformación digital. “El GPS es importante para determinar el eje central de la pieza, obtener una dirección de medición de 90 grados y detectar puntos; y si no se es preciso matemáticamente en esto, no se puede crear de manera realista, y mucho menos automatizar, un sistema de medición. "

Para Stokowski y TE Connectivity, el viaje hacia la conformidad MBD y GPS y la integración con el análisis de datos CT comenzó en la división de productos automotrices alrededor de 2012. Fue entonces cuando comenzaron los primeros proyectos piloto. "A finales de 2013, dos años después de que empezamos", dice Stokowski, "más o menos tomamos la decisión de llevar todo lo que era el desarrollo de nuevos productos al entorno de medición de CT, con el objetivo de lograr una proporción del 100 por ciento".

Esta decisión pionera, tomada al principio de la implementación de nuevos estándares ISO en la industria, generó una colaboración estrecha e intensa entre PTC (Creo), TE Connectivity y Volume Graphics (VG) para crear una integración en torno a nuevas capacidades GPS compatibles con ISO.

Además, el ingeniero principal de simulación de moldeo de TE-Connectivity, Patrick Bertram, consideró que la inclusión de la simulación de molde simultáneamente al proceso de calidad era clave para acelerar los ciclos de innovación. Luego, Bertram convenció a los proveedores Volume Graphics y SIMCON para que crearan una interfaz automatizada entre los conjuntos de software de optimización de simulación y medición.

La integración completa de múltiples proveedores permitió un mayor uso de anotaciones basadas en modelos y PMI, lo que generó un bucle de resultados de pruebas virtuales y mediciones del mundo real de regreso al diseño y la simulación de moldes FEA, y luego a la creación de prototipos, la inspección del primer artículo ( FAI) y producción.

"Sorprendimos a la gente al implementar estándares mucho antes de su fecha de lanzamiento final", dice Stokowski. “¿Por qué esperar de 3 a 5 años cuando las instrucciones, como por ejemplo cómo mostrar anotaciones 3D, quedan claras en los borradores ISO?”

"Los PASOS 214 y 242 no funcionaron para nuestra integración", dice. “Utilizamos la interfaz de programación de aplicaciones (API) en el kit de herramientas de Creo e ISO-GPS para establecer nuestra interfaz directa con el software VGMETROLOGLY y VGSTUDIOMAX. Hay funcionalidades especiales añadidas y personalizadas que nos permiten reutilizar valores derivados de FAI. Y eso es todo: capacidades de dimensión y tolerancia geométrica (GD&T) de Creo y VGMETROLOGY, junto con la integración de VARIMOS de SIMCON. No se necesita ningún otro software para interconectar el diseño y la simulación con la medición de la calidad”.

El primer objetivo del programa de metrología digital de TE Connectivity era garantizar que las piezas diseñadas coincidieran con las piezas fabricadas. En la mayoría de los casos, esto significa trabajar con productos moldeados con problemas de tolerancia central normal en las herramientas y marcas típicas de expulsión y pequeños defectos. La simulación de moldes y la metrología virtual ayudan a identificar y resolver aspectos funcionales y estéticos de la producción de moldes y piezas de plástico. FAI conduce a un circuito de retroalimentación donde el modelo 3D y la simulación, el molde y la pieza fabricada se reconcilian y unifican con pocas o ninguna discrepancia. A partir de ahí, se crean plantillas de calidad a partir del software Volume Graphics para la inspección automatizada.

"Hace diez o quince años, los diseñadores no dedicaban demasiado tiempo a pensar en los detalles que salían del molde", dice Stokowski. “Y gran parte de eso se soluciona ahora con el software de herramientas y el ciclo de automatización que estamos creando. Los datos completos están ahí para que nuestros equipos interdisciplinarios los vean y utilicen rápidamente”.

El retorno de la inversión de la calidad

El valor de la calidad en general no se debate mucho. La calidad construye marcas, atrae clientes y suaviza los costos finales de los reclamos de garantía, la mano de obra de servicio y la revisión de procesos y métodos de diseño para encontrar la causa raíz de problemas imprevistos.

Por otro lado, los gerentes financieros a menudo cuestionan todo excepto las inversiones operativas fundamentales y están contentos con un status quo rentable. Los ingenieros pueden sentirse frustrados al adaptar sistemas que son nuevos e incluso más complejos que los programas anteriores. Invertir, aprender e implementar mejoras de calidad puede afectar a una organización de muchas maneras.

"El verdadero valor de la calidad para TE Connectivity es el tiempo que ahorramos", afirma Stokowski. "El tiempo y el valor que los clientes otorgan a productos duraderos, confiables y superiores".

Y continúa: “¿Cuál es el valor de cuatro a seis semanas de tiempo de desarrollo ahorrado en ingeniería y potencialmente materializado en envío? ¿Cómo se calcula eso en comparación con los costos de máquina y software? No hay respuestas exactas. Pero tenemos un Centro de Excelencia (CoE) que colabora con los clientes, capacita a nuestro personal y crea nuestra infraestructura de calidad que contribuye a la innovación. Esa es una declaración de valor empresarial en sí misma”.

Ahorro de tiempo y unidad de control temprano del motor

"Estamos en el camino previsto para un plazo de diez días para el diseño, la simulación, el escaneo y la producción de un informe de metrología digital", dice Stokowski. “Ahora están sucediendo muchas cosas desde el principio. Queremos hacer todo lo posible antes de realizar una parte física”.

Volume Graphics ha ayudado a TE Connectivity en esta carga anticipada y bucle de datos con sus plantillas de medición adaptables. Las plantillas pueden clasificar, localizar y segmentar defectos utilizando IA y aprendizaje automático. También automatizan gran parte del análisis de escaneo y luego capturan información para informes de metrología. El objetivo de TE Connectivity es reducir el tiempo de análisis de 10 días a cinco.

Uno de los proyectos del 'ciclo de diseño clásico' de Stokowski se estaba llevando a cabo justo antes de la iniciativa de análisis digital CT completa de 2014 que utilizó el software Volume Graphics. Implicaba el desarrollo de moldes y piezas de una unidad de control del motor. La unidad, perteneciente al sector automotriz, contaba con más de 200 pines de conexión eléctrica y fue la primera de su tipo.

Stokowski dice: “Nos llevó casi un año y más de diez ciclos de iteración lograr que la pieza cumpliera con los requisitos de dibujo. Era una historia agotadora e interminable. Y solo tres años y medio después, hubo que realizar el primer reemplazo de herramientas. ¡Puedes imaginar la respuesta del equipo! 'Dios mío... necesitaremos otro año sólo para hacer los ciclos de acondicionamiento y corrección', pensaron, con la cabeza gacha”, se ríe.

“Pero en ese momento ya habíamos implementado el proceso de metrología digital y diseñamos el molde en un solo ciclo”, señala.

Un objetivo para reducir los tiempos de desarrollo en un 75%

Hoy, TE Connectivity espera reducir su proceso de desarrollo de moldes y piezas al 25 por ciento del tiempo que tomaba en el pasado. Siempre habrá algunas tareas manuales, dice Stokowski: un refinamiento práctico de GD&T, o momentos para debatir un tema o resolver una discrepancia digital en el “hilo” que vincula los programas. Tampoco existen los recursos para que cada molde pase por el Diseño de Experimentos (DOE). Pero los moldes críticos de la empresa utilizarán DOE y todos los moldes nuevos pasarán por el software VGMETROLOGY.

Los proveedores también están adoptando el nuevo enfoque. Muchos han adquirido sus propios sistemas de metrología virtual. Entre el veinte y el treinta por ciento de los creadores de herramientas externas utilizan todo el sistema digital integrado. Otros van a ubicaciones de escaneo fuera de casa y utilizan el software internamente. Todos los fabricantes de herramientas realizan comprobaciones de cumplimiento de materiales y mediciones básicas antes de que TE Connectivity realice un informe de metrología completo dentro del CoE.

Stokowski espera que eventualmente todos los proveedores adapten el proceso de calidad de TE Connectivity, pero esa visión aún no es a corto plazo, ya que existen barreras de costos y culturales tanto para el GPS como para la metrología virtual. Mientras tanto, su equipo y el CoE trabajarán para lograr un futuro proceso de "pulsar el botón", aunque esperan, por razones prácticas, que se aplique al "setenta y cinco por ciento de nuestro trabajo", dice Stokowski.

Como resultado de su enfoque de mejora del proceso de calidad, se han producido muchos avances e hitos para TE Connectivity:

➤ Todas las piezas nuevas moldeadas por inyección se implementan en MBD

➤ El 100% de las piezas moldeadas por inyección se escanean y no hay más mediciones táctiles.

➤ Las especificaciones de las piezas se crean en Creo según los estándares ISO-GPS y se convierten a un PDF 3D como un documento neutral, cuando es necesario.

➤ La integración entre el software Creo y VGMETROLOGY es directa

➤ El 75% de todos los datos de productos se transportan a través de PMI

➤ Sólo se realizan retrabajos aislados debido a incompatibilidades de interfaz

Para la inspección final de piezas, TE Connectivity cuenta con seis escáneres trabajando en línea en la región EMEA para piezas moldeadas por inyección. Los escáneres y el software Volume Graphics buscan (informe posterior a la metrología) dimensiones clave y áreas específicas de una pieza en lugar de todo el componente. Los costos y el tiempo pesan aquí. Pero también, el diseño, el análisis y las pruebas virtuales iniciales de las piezas en una fase tan temprana de su creación, combinados con las comprobaciones durante la inspección del primer artículo, garantizan que se haya cumplido y vuelto a comprobar el cumplimiento en la fábrica. La empresa mantiene 23 escáneres en todo el mundo, una licencia global para Creo y paquetes completos de software de Volume Graphics. Y opera un centro de competencia para integrar y distribuir estas tecnologías digitales.

El final del juego es calidad

Los debates empresariales sobre cuánto invertir en tecnología son perennes y la ciencia contable para descubrir los hechos rara vez se utiliza en su totalidad. Pero la calidad es el objetivo final para muchas instituciones y particularmente para la industria manufacturera. La calidad es un valor alineador que atrae clientes, los mantiene y centra a los equipos de ingeniería en lo que es importante y tan generalizado en su impacto organizacional.

"Las herramientas de calidad y los sistemas digitales de TE Connectivity nos dicen mucho sobre nuestros productos: cómo mejorarlos, por qué se comportan de esa manera y cómo detectar y predecir variaciones", dice Stokowski. “De manera más inmediata, estamos ahorrando tiempo y creando excelentes productos que avanzan en otros campos como la movilidad eléctrica. La metrología virtual y la digitalización ofrecen una caja infinita de tesoros, si decide utilizarlas”.

Para más información: www.volumegraphics.com

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