L'ispezione con Artec Leo riduce il rischio di costosi errori nella fusione con modello con modello a schiuma persa

Un getto di schiuma di un grande componente automobilistico (stampo per portiere).

Man mano che la produzione digitale continua ad evolversi, sta gradualmente diventando più facile realizzare prodotti su misura con design unici. Tuttavia, la realtà nella maggior parte dei principali settori è questa: la redditività economica richiede la produzione in serie, e questo a sua volta si basa su una produzione scalabile.

Ciò potrebbe comportare la lavorazione, l'impressione a freddo, la formatura, l'assemblaggio del prodotto o la produzione tessile. Nonostante sia una delle tecniche più antiche in circolazione, lo stampaggio rimane molto popolare. Gli stampi possono essere realizzati in vari modi al giorno d'oggi, ma i vari processi di stampaggio sono spesso molto simili tra loro. Il materiale viene versato in una cavità a forma del prodotto finale. Una volta solidificato, lo stampo viene aperto e la parte sagomata viene rimossa. Se necessario, viene quindi post-elaborato per l'uso finale.

In generale, i metodi di produzione di stampi differiscono sotto due aspetti: cambia il materiale che si intende colare e il materiale che verrà sacrificato per produrla, che si tratti di cera, plastica, metallo o schiuma. Quest'ultima è già ampiamente utilizzata nei principali mercati come Cina, India, Italia, Germania e Stati Uniti grazie al suo basso costo, alla superficie liscia e intatta e alla sua facilità adattabilità. Il flusso di lavoro con essa è più ampio e facile da gestire.

Un magazzino pieno di stampi industriali.

Nella fusione con modello con modello a schiuma persa, un modello di schiuma viene tagliato o assemblato per dargli la forma del prodotto. Viene poi rivestito di un impasto ceramico che lo protegge dal metallo caldo e immerso nella sabbia silicea per rinforzarlo. Infine, una lega calda viene versata nel modello, vaporizzando la schiuma. Il restante guscio ceramico e la sabbia modellano quindi il materiale nella cavità lasciata per formare uno stampo del prodotto.

Ma ci sono sfide nella fusione della schiuma che possono renderne difficile l'implementazione. Ad esempio, gli stampi con angoli negativi rendono le parti difficili da estrarre in un unico pezzo. Inoltre, come parte del processo, gli stampi in schiuma vengono spesso inviati a terze parti per essere trasformati in stampi metallici. Quindi, come si fa ad essere sicuri al 100% che che gli stampi ricevuti rispettino le tolleranze richieste?

È qui che uno dei clienti indiani di Artec 3D sta cambiando le carte in tavola. Grazie allo scanner 3D Artec Leo, il produttore ispeziona le colate e gli stampi finali prima e dopo la spedizione. In questo modo, si assicura che i modelli di schiuma vengano inviati conformi al progetto originale e, cosa più importante, che gli stampi in metallo soddisfino gli standard richiesti. Gli errori in questa fase possono costare diverse centinaia di migliaia di dollari per essere corretti, o anche di più per le grandi parti inutilizzabili che devono essere completamente rifatte.

Come Leo sta modernizzando la fusione con modello con modello a schiuma persa

L'ultimo cliente di Artec che si occupa di produzione di stampi lavora in gran parte su larga scala, rendendo la fusione con schiuma persa una soluzione ideale. Questo perché lavorare con il tipo di acciaio duro necessario per realizzare getti è estremamente costoso e richiede molta cura, e bisogna considerare anche il costo del materiale sprecato. Al contrario, la schiuma è economica e facile da adattare. Un recente progetto ha dimostrato questo vantaggio con grande efficacia.

Un reparto della fabbrica con ritagli di schiuma o parte del processo di produzione del getto di schiuma.

Con il compito di creare uno stampo per complessi telai di grandi dimensioni, l'azienda ha optato per tagliare con una macchina CNC un disegno CAD in schiuma e quindi inviarlo a un fornitore di servizi per la produzione. Nel flusso di lavoro di assemblaggio del veicolo, lo stampo risultante è progettato per essere premuto idraulicamente contro il materiale da formare per realizzare migliaia di portiere, in un modo che si basa molto sulla resistenza e sull'accuratezza delle parti.

In passato, lo scanner Artec Eva avrebbero garantito l'accuratezza del modello di schiuma, grazie alla sua accuratezza di 0,1 mm testata nel tempo. Ma immaginando che l'ispezione potesse essere ulteriormente accelerata, si sono rivolti al partner certificato Gold Altem Technologies, che ha presentato loro Artec Leo, un dispositivo ad alta velocità e completamente privo di cavi che ha rivoluzionato il loro flusso di lavoro.

Leo non solo vanta la stessa precisione di Eva, ma ha un campo visivo più ampio. Questa caratteristica ne migliora il tracciamento, mentre la sua velocità di acquisizione più rapida consente di eseguire scansioni 3D complete di modelli di grandi dimensioni in poche ore. Queste misurazioni 3D consentono infine all'azienda di identificare gli errori nella fase di modellazione degli stampi in schiuma e apportare correzioni prima che lascino la fabbrica, praticamente senza costi aggiuntivi.

Una macchina CNC utilizzata per rifinire lo stampo.

Vale anche la pena notare che le tolleranze di produzione degli stampi diventano più stringenti man mano che il flusso di lavoro va avanti. I progetti iniziali che non sono ancora stati rifiniti tendono a presentare superfici non perfettamente piane o allineate. Di conseguenza, questi devono avere un'accuratezza di soli pochi millimetri, rendendo Leo sufficientemente preciso per le esigenze degli utenti, sia nell'ispezione dei modelli di schiuma che nelle colate ricevute, per garantire che siano prodotti secondo le specifiche.

Analisi approfondita per getto conforme

L'acquisizione rapida e intuitiva dei dati è una cosa. Ma il produttore deve ancora trasformare i dati point-cloud in una mesh per l'analisi. È qui che entra in gioco Artec Studio . Il recente software Artec offre tutti gli elementi essenziali per il reverse engineering e l'ispezione, in modo che gli utenti possano acquisire, elaborare i dati e quindi utilizzare il modello risultante per misurare, analizzare e trovare le deviazioni.

Per questo caso d'utilizzo, il team dell'azienda ha scelto di esportare i propri dati in ZEISS Inspect Optical 3D, un software di ispezione ancora più avanzato con strumenti per l'analisi approfondita. La condivisione dei dati da Artec Studio è senza interruzioni e fornisce l'accesso a funzionalità come lo scripting Python e gli strumenti GD&T, nonché un software basato su principi parametrici che tiene traccia di ogni fase del flusso di lavoro.

Utilizzando queste funzionalità, misurano il restringimento (un problema comune nel mondo della fusione con modello con modello a schiuma persa), le deviazioni e altri problemi di produzione. In precedenza, era necessario controllare manualmente gli stampi con un micrometro. Il passaggio alla scansione 3D ha semplificato, accelerato e aumentato l'accuratezza di questi controlli, fornendo al contempo l'accesso a un kit di strumenti di ispezione digitale di livello superiore.

Ingegneri che utilizzano un micrometro industriale analogico.

Quando si tratta di ricevere lo stampo definitivo, questo livello di controllo di qualità è estremamente utile per il produttore. Una volta ottenuti i dati della condizione degli stampi di schiuma quando escono dalla fabbrica dalla fabbrica, possono usarli come prove quando i fornitori di servizi commettono un errore nella produzione e richiedono un rimborso.

Quale futuro per l'ispezione digitale delle colate?

Già orgogliosa proprietaria di due Artec Eva e due Leo, l'azienda sta ora valutando di aggiornare ulteriormente il proprio hardware per conseguire un'ulteriore ottimizzazione e contribuire a soddisfare la crescente domanda. Ciò potrebbe vederla investire in più Leo o adottare Artec Point, il primo scanner laser di Artec certificato ISO, capace di svolgere esattamente il tipo di applicazioni di livello metrologico industriale in cui è costantemente impegnato.

Molto spesso questo produttore aggiunge dettagli finali alle parti grazie alla lavorazione meccanica, che si tratti di stampi automobilistici o di qualsiasi altro tipo di oggetto metallico di grandi dimensioni. Poiché i suoi sistemi CNC funzionano con una precisione fino a 20 micron, lo scanner di livello metrologico Artec Point sarebbe perfetto per l'ispezione finale.

Un enorme stampo automobilistico industriale.

Su una scala maggiore, il flusso di lavoro di questo produttore è impressionante ma non unico nel suo genere. La scansione Artec 3D viene regolarmente utilizzata per l'ispezione delle colate in molti settori e mercati. Negli Stati Uniti, la fonderia su commissione Willman Industries utilizza Artec Eva per l'analisi scan-CAD.

Ausco Products svolge operazioni simili con Artec Leo, Space Spider e Geomagic Design X. Le colate dei freni di origine esterna vengono analizzate e controllate affinché rispettino precisi standard di precisione, tolleranza e prestazioni. Nel complesso, questi casi d'uso mostrano come le soluzioni Artec 3D consentono agli ingegneri di adattarsi alle esigenze dei clienti, anche in applicazioni industriali apparentemente diverse tra loro.