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Cómo ayuda el escaneo 3D a fabricar piezas para la industria aeroespacial
Producto: HandySCAN
Industria: Aeroespacial y Defensa
EADS (European Aeronautic Defence and Space company) es líder mundial en servicios aeroespaciales, de defensa y asociados. La empresa ha estado utilizando productos de medición 3D portátiles de Creaform durante varios años.
Más concretamente, EADS utiliza los escáneres CMM ópticos HandySCAN 3D y MetraSCAN 3D para escanear herramientas y piezas compuestas (carbono/epoxi) y para realizar comparaciones entre piezas y CAD. Para sus necesidades de sondeo, EADS utiliza la MMC óptica HandyPROBE. Además de usar VXelements, el software de adquisición de datos detrás de todos los sistemas de Creaform, EADS también usa el módulo VXtrack para mediciones dinámicas , así como VXlocate, un módulo de software desarrollado a través de una asociación entre Creaform y EADS.
Ejemplo de aplicación de HandySCAN 3D
Como parte de un estudio sobre la posible distorsión geométrica de las piezas compuestas de fibra de carbono y con la ayuda de un dispositivo HandySCAN 3D, EADS escaneó un equipo de herramientas de 1 000 mm x 800 mm, así como piezas de 650 mm x 300 mm, para evaluar post -deformación de fabricación.
Piezas en herramientas
En primer lugar, EADS escaneó el utillaje para verificar su conformidad con el plan CAD.
Escaneado de herramientas con HandySCAN 3D
Luego, se escanearon dos piezas fabricadas con este utillaje y se compararon los archivos de escaneo.
Escaneo de las partes y resultados
Resultados: espacio entre herramientas y piezas
El segundo paso consiste en utilizar herramientas de simulación muy potentes para estimar la distorsión de las piezas antes de la fabricación, con el fin de comparar los archivos de escaneo de las piezas de fabricación.
Simulación
Los resultados obtenidos por EADS permitieron validar el software de simulación, que fue desarrollado para optimizar el rango de fabricación mediante la identificación de parámetros y procesos adecuados.
Este proyecto se podría haber completado con un sistema de escaneado de proyección de franjas, pero el que posee EADS no se puede utilizar para superficies tan grandes, y el proceso es mucho más complejo a la hora de medir las dos caras de las piezas compuestas. Además, se podría haber utilizado una CMM, pero esta posibilidad presentaba dos inconvenientes: mediciones únicas, que a su vez conducen a un tiempo de adquisición mucho más largo.
“ El sistema Creaform nos permitió escanear rápidamente las herramientas metálicas y las piezas compuestas de fibra de carbono. Muchos otros sistemas que están disponibles en el mercado no funcionan muy bien en estas piezas compuestas, cuyo aspecto es muy oscuro ya veces muy brillante. El hecho de que el equipo fuera tan portátil nos permitió registrar las mediciones directamente en el lugar de fabricación”, explicó la Sra. Catherine Bosquet, del departamento de Ingeniería de Salud Estructural (NDT & SHM) de EADS.
“ Antes de usar los sistemas de Creaform, usábamos la proyección de franjas, ya que compramos un sistema HOLO3 hace más de 15 años. También probamos otros sistemas disponibles (Konica Minolta, Metris, Steinbichler, Aicon, Kreon Technologies, Ettemeyer, GOM), pero las soluciones de medición 3D de Creaform nos convencieron debido a su rápida configuración y adquisición, facilidad de uso, rendimiento de medición para muchos tipos de estados de superficie, así como su portabilidad. También debemos mencionar que los expertos de Creaform siempre están altamente disponibles y receptivos”.
En busca de la transformación digital para el crecimiento
Producto: Op Center
Industria: Dispositivos Médicos
Nos propusimos construir nuestras fábricas digitales del futuro. Esta iniciativa no se trataba de tecnología. Se trataba de transformar la forma en que hacíamos negocios.
Kalyan Balsubramanian, vicepresidente y director de información
Terumo traza su rumbo hacia las fábricas del futuro
2021 marca el centenario de Terumo, líder mundial en tecnología médica con sede en Tokio, Japón. Terumo Americas es su negocio más grande, creciendo a enormes líneas de productos en cuatro divisiones en los últimos 50 años, incluidos sistemas intervencionistas, dispositivos de terapia de inyección e infusión y dispositivos de administración de medicamentos. Se trata de dispositivos médicos de clase 3 de soporte y mantenimiento de la vida. Con sede en Somerset, Nueva Jersey, sus sitios de producción abarcan América del Norte y América del Sur.
Hace diez años, Terumo Americas implementó su primer sistema de ejecución de fabricación (MES), Camstar Medical Device Suite, en su división cardiovascular de Ashland, Massachusetts. Los objetivos eran optimizar los procesos de calidad y fabricación y hacer más eficiente el proceso de lanzamiento del producto. Con mejoras significativas en la productividad, así como reducciones en NCR y quejas del 40 al 60 por ciento, Terumo amplió la implementación a sus instalaciones de Elkton, Maryland.
En 2018, Terumo Americas inició una iniciativa de transformación digital más grande que incluía su capa de logística empresarial y su capa de gestión de operaciones de fabricación (MOM). Con SAP S/4HANA seleccionado como su sistema de planificación de recursos empresariales (ERP), el liderazgo de Terumo Americas seleccionó a Siemens como su socio estratégico para MOM, implementando Siemens Opcenter Execution, que fue una evolución de la solución Camstar. Estos serían los principales sistemas empresariales para sus fábricas digitales.
“Nos propusimos construir nuestras fábricas digitales del futuro”, dijo Kalyan Balsubramanian, vicepresidente y director de información de Terumo Americas. “Esta iniciativa no era sobre tecnología. Se trataba de transformar la forma en que hacíamos negocios”.
el reto empresarial
Terumo Americas es la región de más rápido crecimiento de Terumo. El equipo directivo de Terumo Americas fue muy claro en su intención de transformar la fabricación en las fábricas inteligentes del futuro, no solo implementar nuevas aplicaciones. El objetivo era integrar su capa de logística comercial (ERP) con su capa de operaciones de fabricación (MOM) y conectarse con la automatización y los sensores, en última instancia, construyendo el marco para la Industria 4.0.
Al mismo tiempo, Terumo necesitaba escalar su producción no solo de productos de calidad, sino también de procesos de calidad. La complejidad de los requisitos de cumplimiento, especialmente con la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA), fue abrumadora. La empresa estaba cargada de papel, con pilas de cinco pulgadas de alto para revisar la liberación de cada lote de material. Este proceso de revisión estaba tomando días y retrasando los cronogramas de publicación.
Además, Terumo reconoció que las no conformidades de sus productos estaban relacionadas casi exclusivamente con errores en la documentación de cumplimiento, no con el producto. Los productos eran perfectos, pero el papeleo estaba sujeto a errores humanos, errores de ingreso de datos y similares. Terumo buscó optimizar la calidad y el proceso de producción para crear eficiencias y, al mismo tiempo, reducir sus no conformidades.
La solución
El liderazgo de Terumo Americas invirtió importantes recursos para trazar su camino a seguir. Eligieron SAP S/4HANA como su estándar ERP y Siemens Opcenter™ Execution for Medical Devices como su solución MOM. Opcenter es parte de la cartera Xcelerator™ de soluciones y servicios integrados de Siemens Digital Industries Software.
“Sabíamos que teníamos que tener las mejores personas de su clase, el mejor software de su clase y los mejores socios de su clase”, dijo Balsubramanian. “El camino secreto para lograr el éxito fue construir la base de conocimientos internamente. Los socios que seleccionamos fueron aquellos que trabajarían con nosotros para crear este resultado final”.
La ventaja de Siemens
Siemens tenía muchas ventajas identificadas por el equipo de liderazgo de Terumo Americas. Destacaron la experiencia de Siemens en la industria de dispositivos médicos, su relación con la FDA y su conocimiento de las mejores prácticas en la validación de sistemas informáticos. Siemens también ofreció una integración probada con el sistema SAP y había implementado con éxito sistemas de ejecución de fabricación (MES) en Terumo BCT/Cardio. Además, Siemens también había cultivado una asociación estratégica y relaciones cohesivas a nivel ejecutivo y operativo.
Terumo implementó Siemens Opcenter en sus instalaciones en Puerto Rico, cuyo lanzamiento está programado para el mismo día que la solución de SAP. La empresa logró lo que consideraban el pináculo de los objetivos de MES, la generación de eDHR. Los sistemas se pusieron en marcha simultáneamente en su sitio más grande en Elkton, Maryland.
Dado el tamaño del sitio de Elkton, el equipo utilizó un enfoque por etapas, implementando Siemens Opcenter por flujo de valor. También integraron Siemens Opcenter con su aplicación de almacenamiento oscuro. “Ambas implementaciones fueron extremadamente exitosas”, dijo Rick Larrieu, vicepresidente de infraestructura y aplicaciones de TI globales de Terumo Americas. “Aprovechamos la experiencia de Siemens para ayudarnos a construir la hoja de ruta y el plan de implementación. Aprendimos mucho de esa experiencia, lo que nos ayudará a adaptarnos para implementaciones futuras, así como nuestra integración con equipos de automatización”.
Beneficios
“La transición a eDHR ha sido de suma importancia”, dijo Larrieu. “Antes, teníamos que revisar una pila de papeles de cinco pulgadas de espesor para la liberación de cada lote de materiales, lo que tomaba un día completo o más. Con Opcenter, podemos lanzar lotes en menos de 30 minutos”.
El entorno de fabricación sin papel proporcionado por Opcenter fue transformador para la productividad, así como para optimizar los procesos de calidad. Terumo descubrió que las no conformidades de sus productos anteriores habían sido causadas por errores en el papeleo y la entrada de datos. Como el MES controlaba cada uno de los puntos de entrada de datos, la empresa pudo reducir drásticamente las no conformidades.
La digitalización tuvo impactos positivos en la cultura de la organización manufacturera. “Esta no fue una iniciativa tecnológica”, dijo Balsubramanian. “Esta fue más una iniciativa de personas y procesos. A diferencia de otras implementaciones de sistemas empresariales, un MES es parte integral del flujo de trabajo de los supervisores y operadores. Tuvimos que incorporar a estos equipos desde el principio para diseñar un sistema que fuera eficiente y bien adoptado”.
“Mientras caminábamos por el taller, nos encontramos con algunos desafíos inesperados con el ingreso de datos en nuestras salas limpias”, continuó Balsubramanian. “Descubrimos que teníamos que acomodarnos a las condiciones físicas en el piso de producción, incluidos los operadores en trajes de sala limpia. El equipo de Siemens nos ayudó a adaptarnos a este tipo de entornos”. El equipo de Siemens también ayudó al equipo interno de Terumo a resolver problemas de integración con su sistema de manejo de materiales.
La solución fue diseñada y construida para adaptarse a la forma en que los supervisores y operadores interactuarían con ella a diario. Con la cantidad de información a ingresar, la solución tenía que ser intuitiva y eficiente para que la productividad no se viera afectada. Las capacidades listas para usar, junto con pocas configuraciones, les permitieron presentar una solución con la que tanto las operaciones como los supervisores de turno se sintieron cómodos. La flexibilidad y la facilidad de uso de Opcenter se destacaron como un gran beneficio en esta área.
Planes para el futuro
Terumo Americas está llevando el marco de la Industria 4.0 a sus fábricas. La hoja de ruta incluye cuatro niveles de transformación. En la capa de logística comercial, Terumo planea tener una única instancia de SAP para todas las entidades en las Américas. En la capa MOM, la empresa está estandarizando Opcenter como una plataforma única para todas las fábricas en las Américas. En la capa de automatización, Terumo planea integrar tanto la capa de logística comercial como la capa MOM con la capa de control de producción, incluidos los equipos y sensores. La empresa finalmente hará realidad su visión del gemelo digital, con la fábrica física representada completamente en el ámbito digital.
“Estratégicamente, hemos elegido la plataforma Siemens Opcenter para habilitar nuestras fábricas inteligentes para todas las entidades en Terumo Americas”, dijo Balsubramanian. “Los sistemas de control de producción e ingeniería de producción son hacia donde nos dirigimos, y estamos agradecidos por nuestra relación estratégica con Siemens. Seguirán ayudándonos a seguir por este camino”.
La cartera de Siemens Xcelerator permite a las empresas de ciencias de la vida desarrollar gemelos digitales de producto, producción y rendimiento en el campo. El enfoque de un ecosistema abierto y flexible permite la conexión de sistemas empresariales, como SAP, para completar la infraestructura de fabricación digital. El hilo digital resultante conecta múltiples fábricas, ubicaciones, operaciones y funciones con un solo hilo cohesivo que crea calidad y eficiencia operativa. Esta transformación digital está ayudando a las empresas con la eficiencia de la innovación, el cumplimiento normativo y un crecimiento más rápido.
Aprovechamos la experiencia de Siemens para ayudarnos a construir la hoja de ruta y el plan de implementación. Aprendimos mucho de esa experiencia, que nos ayudará a adaptarnos para implementaciones futuras, así como nuestra integración con equipos de automatización.
Rick Larrieu, vicepresidente de infraestructura y aplicaciones de TI globales
Construyendo una furgoneta International Metro, con motor Hellcat del año 57, con Artec Leo
Producto: Artec Leo
Industria: Automotriz y Transporte
Antecedentes
Desde que tenía cinco años, Chad Forward supo que quería construir cosas. Después de 15 años trabajando en un estudio líder en diseño de automóviles en Australia, y consultoría de diseño para tiendas de vehículos personalizados, empezó su propio negocio de restauración, Scratch Build Co, para continuar haciendo lo que siempre ha amado – construir carros.
Lanzado en 2012 como un proyecto paralelo en el que Forward se comprometió durante sus fines de semana, Scratch Build es ahora un estudio a tiempo completo y un espacio colaborativo. Ahí, Forward y sus compañeros subcontratistas – diseñadores de automóviles, técnicos y electricistas – trabajan en la creación de soluciones de diseño para creadores de accesorios de productos de automóviles o para carros fabricados a la medida.
«Siempre me he sentido atraído por las personas que se emocionan por lo que están intentando crear», dijo Forward. «Al observar los increíbles artesanos y asombrosos diseñadores en Toyota, Ford y otros estudios de diseño, en verdad vi la oportunidad de emplear a estas personas y construir un espacio en donde todos puedan venir y crear algo para el beneficio del mercado automotriz australiano»
Como el nombre sugiere, mucho de lo que Forward hace consiste en construir cosas desde el principio, sea una pieza que no ya no puede ser comprada, o un proceso entero que algún cliente trata de reinventar. Hasta el año 2017, su flujo de trabajo típico de ingeniería inversa tomaba una gran cantidad de tiempo, sin los resultados para mostrarlo. «Algunas veces me tomaba un día entero medir un chasis, obteniendo medidas realmente básicas, y luego intentaba modelar a partir de esa información en CAD», agregó Forward. «A menudo, por afrontar todo tan rápido, descuidaba algo crítico. Y eso involucraba iterar, atrás y adelante, varias veces».
«El avanzado y realmente portátil escáner Artec Leo es un impresionante cambio de paradigma en la industria del escaneo 3D»
Cuando Artec lanzó en aquel año su escáner 3D portátil y sin cables, Artec Leo, Forward estuvo a bordo inmediatamente: «Hace 20 años, cuando tuve mi primer negocio de autos personalizados, pensé que esta tecnología nunca existiría en mi tiempo de vida», dijo. Forward pre-ordenó el escáner a través del distribuidor australiano de Artec, Objective3D y, de acuerdo al equipo, fue el primer cliente afortunado en adquirirlo en aquel momento.
«El avanzado y realmente portátil escáner Artec es un impresionante cambio de paradigma en la industria del escaneo 3D», y nosotros en Objective3D estamos orgullosos de traer esta tecnología al mercado australiano y neozelandés», dijo Matt Minio, Director Gerente de Objective3D. «Es especialmente beneficioso para ingenieros automotrices que pueden usarlo para hacer ingeniería inversa de partes y ver cómo afectan el rendimiento de un vehículo».
El Artec Leo le permite al fundador de Scracth Build medir cualquier parte de manera simple (imagen de streetmachine.com.au)
Diseñado teniendo en mente tanto la movilidad como la facilidad de uso, el Artec Leo es un escáner 3D potente y único en su tipo que no necesita una PC o laptop para trabajar con él. Un campo visual extenso le permite al escáner capturar fácilmente piezas industriales, tanto medianas como grandes, o vehículos enteros en 3D, con una precisión de calidad asegurada y una resolución excepcional.
Potenciado por un procesamiento automático interno, conectividad sin cables, una pantalla táctil incorporada y una batería, el escáner ofrece autonomía completa y libertad de movimiento donde sea que el usuario se encuentre, sea en un taller de carros personalizados, en la planta de una fábrica o en una ubicación remota sin acceso a electricidad.
Para Forward no había que pensarlo mucho: «me tomó cuatro años convencerme de que necesitaba invertir $4.000 en una impresora 3D, pero me tomó 15 minutos convencerme de comprar un escáner de $40K».
Manos a la obra
Una vez que llegó el escáner, Forward lo puso directo a trabajar, y no se ha detenido desde entonces: cualquier cosa que necesite ser medida con criterio automovilístico ahora es escaneada con Leo en el sitio, en el taller o en campo, ahorrándole a él y a sus clientes tiempo valioso. Ahora invierte esas horas libres en modelado CAD, diseñando y prototipando piezas y componentes de carros, usando los datos escaneados como referencia.
«La libertad que esta única máquina me ha ofrecido es increíble. Independientemente de la ubicación o de la complejidad de las piezas, soy capaz ahora de capturar los datos simplemente», agregó Forward.
Forward usa la data del Artec Leo como referencia para modelado CAD en SOLIDWORKS y Autodesk Alias (imagen de streetmachine.com.au)
El flujo de trabajo típico luce así: Forward o uno de sus colegas de diseño va a donde el cliente y escanea lo que sea se necesite ser escaneado; luego todos los datos son transferidos a una de sus computadoras de escritorio, la cual es configurada solamente para el procesamiento en Artec Studio.
«Tengo dos computadoras de escritorio: una para procesar toda la data escaneada y la otra para modelado CAD. Siempre tengo proyectos en curso, entonces prefiero correrlas en paralelo», explicó Forward. Dependiendo de la pieza escaneada, la carga entonces en SOLIDWORKS o Autodesk Alias para crear un modelo CAD sólido.
La pantalla incorporada del Artec Leo le permite a Forward previsualizar los resultados de su escaneo en tiempo real (imagen de streetmachine.com.au)
Usar un escáner 3D en las ubicaciones del cliente le ha traído a Forward nuevas oportunidades de trabajo especializado: «cada vez que saco el Leo a algún lugar, casi siempre tengo la garantía de que conseguiré un nuevo proyecto sólo visitando un sólo sitio». Un lugar me manda a otro, y luego a otro, y así sucesivamente», compartió. Mientras está en el sitio, también colecta más datos de los que necesita – construyendo su propio catálogo de clasificaciones, coleccionando data valiosa de piezas que no ya no pueden ser encontradas».
La furgoneta International Metro de 1957
Uno de los más grandes proyectos en donde, hasta ahora, Forward ha sido capaz de hacer un uso completo del escáner es el de la furgoneta International Metro Step de 1957, en donde él y su socio, Luke Williams, están en la misión de restaurarla desde el principio y tenerla lista para el final de 2023.
El dueño de la furgoneta no sólo quiere renovar el vehículo tal y como es, sino complementar su exterior vintage con la potencia de un carro deportivo, a través de un motor V8 HEMI Hellcat 6.2L con súpercargador.
El motor V8, que viene de serie de los modelos Dodge Challenger SRT® Hellcat, uno de los más poderosos carros de potencia americanos actuales, cuenta con más de 700 caballos de fuerza, el cual, a diferencia del motor original de la van, le permitirá al dueño conducirla libremente por todo el país. Además del motor, también quiso afinar el diseño, de modo que la furgoneta se viera menos «hinchada», así como mantener la electrónica de fábrica.
Carrocería original de la furgoneta Metro Van 1957 antes de la restauración (imagen de Chad Forward).
Después de reunir los requerimientos de diseño e ingeniería del dueño y hacer algunos bocetos preliminares, Forward y Williams dieron con un plan: dado que la carrocería de la van estaba demasiado deteriorada y oxidada como para restaurarla, sería más rápido construir el vehículo completamente desde cero, usando los escaneos de las partes viejas y modificadas como base para modelar piezas nuevas en CAD.
Paso 1. Esculpiendo la carrocería
El primer paso: cortar y esculpir la carrocería. El plan consistía en modificar una carrocería existente – o una de sus partes – en la forma deseada, y luego escanear en 3D esta parte y usar la data como punto de inicio para modelar la carrocería entera en CAD.
Para hacer eso, William cortó la carrocería de fábrica con un esmeril angular, la soldó de vuelta en posiciones ligeramente distintas, y luego empleó una gran cantidad de masilla y sellador para crear una superficie mate con la que estuvo feliz.
El plan fue modificar una de las partes de la carrocería en la forma deseada, y luego escanear en 3D esta pieza para modelar la carrocería entera en CAD (imagen de streetmachine.com.au).
Paso 2. Construyendo el chasis
Mientras tanto, Forward configuró todos los componentes del tren del Dodge Hellcat – el motor, todo el cableado, la suspensión delantera y trasera – en una plataforma base que construyó alrededor del chasis. Quiso ver cómo todos los componentes encajaban juntos, si cumplían con los estándares de las ADR (Reglas de Diseño Australianas, Australian Design Rules), y las escaneó para ver cuáles partes nuevas del chasis necesitaban ser modeladas en CAD.
Paso 3. Escaneo 3D
Entonces fue el momento para Forward de escanear la esquina delantera izquierda de la van, así como también el chasis y otros componentes internos, usando su Artec Leo. Todo el escaneo tomó sólo unos pocos minutos; luego cargó todos los datos a Artec Studio para el procesamiento y creación del archivo STL.
Forward escaneando la van con Artec Leo (imgen de streetmachine.com.au).
Escaneo 3D de la carrocería modificada, capturada con Artec Leo.
Escaneo 3D de la suspensión trasera.
Paso 4. Modelando la carrocería de la furgoneta
Siguiente: modelar la superficie de la carrocería. Para ello, Forward importó los datos del escáner desde Artec Studio hacia Autodesk Alias, software de diseño industrial asistido por computadora para exteriores de automóviles, y usó estos datos como planos para crear los bosquejos de una futura superficie de carrocería.
Forward usa el software Autodesk Alias para crear las superficies de la carrocería del vehículo, a partir de los bosquejos que hizo con los datos de escaneo (imagen de streetmachine.com.au).
Escaneo 3D (azul claro) y datos CAD (azul) en el software Alias.
Paso 5. Modelando el chasis
Para modelar el chasis y todas las demás piezas de ingeniería, Forward usa SOLIDWORKS. Siguiendo el mismo flujo de trabajo, cargó la data de escaneo capurada con Leo en SOLIDWORKS y modeló las piezas nuevas alrededor del chasis. El tener réplicas 3D exactas de los componentes internos le permite a Forward usarlas como referencias precisas durante su proceso de diseño, y también tener un entendimiento claro de cuáles problemas podría enfrentar. A medida que progresa a través de su diseño, escanea más componentes y los añade al software como modelos de referencia.
Forward usa el escaneo del chasis a ser modelado como plataforma para crear un modelo CAD en SOLIDWORKS.
Paso 6. Corte láser y soldadura de los nuevos componentes
Después de la etapa de SOLIDWORKS, Forward envió todos los componentes CAD para corte láser, y luego los soldó al chasis.
Piezas delgadas y planchas cortadas con láser, unidas flojamente entre sí, antes de su soldadura final al chasis (iamgen de streetmachine.com.au)
Después de soldar todos los componentes del chasis, la construcción interna completa fue enviada a un electricista automotriz y probada con los componentes originales de Hellcat. Mientras esto tomaba lugar, Forward se fue preparando para cortar la superficie de la carrocería modelada a partir de los datos escaneados (en el Paso 4) a fin de construir un bloque de carrocería que pudiera entonces ser usado para la fabricación de los paneles y pruebas de encaje.
El diseño final del nuevo estilo de carrocería que Forward usará para crear el bloque de la misma.
El equipo espera finalizar todo el trabajo del cuerpo del vehículo en los próximos 12 meses, dándose a sí mismos unos pocos meses más para el trabajo en el interior, pintura, y otras tareas similares para el final de 2023. Una vez completado, Forward espera que este proyecto se convierta en una buena plataforma para educar a otros estudios y clientes.
«La furgoneta Metro es un gran ejemplo de cómo pienso que todos los carros deberían ser recreados», dijo Forward. «A pesar de que nuestro proceso toma tiempo, tomaría uno más largo el restaurar un carro tal y como está que reconstruirlo desde cero, respaldado con los datos de un escáner 3D. Ser capaz de capturar información en 3D, hacer ingeniería inversa y fabricar componentes basados en lo que he capturado – eso es lo que fundamentalmente configuré para este negocio».
«Tan pronto como el Modo HD estuvo disponible, me voló la cabeza completamente – es como si hubiera comprado un nuevo escáner»
Desde que Forward se cambió al escaneo 3D, nunca volvió atrás. Ser capaz de crear copias digitales exactas de partes de automóviles en vez de medirlas a mano ha sido un cambio de paradigma impresionante en la forma en la cual trabaja, en la exactitud de los datos que colecta y en su productividad en general.
Y sólo se pone mejor. «Siempre me he impresionado con el flujo de trabajo y la actualización continua de todo lo que Artec ha hecho para estar por encima de la curva», dijo. «Cada vez que reabro el producto, es como un nuevo nivel de emoción para mí. La diferencia entre Artec Studio 15 y el 16 es absolutamente impresionante – tan pronto como el Modo HD estuvo disponible, me voló la cabeza completamente, es como si hubiera comprado un nuevo escáner».
Reduce drásticamente los costos y acorta los plazos de entrega con la impresión 3D de extrusión de gránulos de gran formato de 3D Systems
Producto: Figure 4
Industria: Automotriz y Transporte
Duo Form, líder en termoformado para una amplia variedad de industrias, avanza en sus capacidades de producción con la fabricación aditiva (AM) de extrusión de gránulos de polímero. Al colaborar con 3D Systems para integrar AM en sus procesos de fabricación y aprovechar su impresora 3D Titan, Duo Form reduce drásticamente los costos, acorta los plazos de entrega y se vuelve más ágil mediante la impresión 3D de muestras representativas, moldes de producción y herramientas para termoformado y termoformado. procesos.
“Hemos obtenido muchos negocios con nuestra impresora 3D Titan. El tiempo de respuesta para piezas, moldes y piezas formadas nos ha puesto a pasos agigantados por encima de otu competencia.”
David Rheinheimer, gerente de desarrollo de productos de Duo Form
Tiempo, Costo y Retrasos en el Proceso de Producción
En el competitivo mercado de los plásticos termoformados, Duo Form trabaja continuamente para innovar su proceso de fabricación, acortar los plazos de entrega y reducir los costos para servir mejor a sus clientes y ganar nuevos negocios. Al mismo tiempo, es fundamental mantener la calidad y la durabilidad del molde.
El ahorro de tiempo y dinero no son los únicos desafíos que enfrentan las termoformadoras como Duo Form. También necesitan innovar rápidamente con la iteración del diseño y producir prototipos a gran escala para evitar demoras en el proceso de aprobación y producción.
Producción de moldes con FA
Duo Form ahora imprime en 3D moldes de termoformado utilizando la extrusión de gránulos de polímero en su impresora 3D Titan, reemplazando los métodos tradicionales de CNC para crear moldes de cerámica o metal. La AM de extrusión de gránulos de gran formato utiliza gránulos termoplásticos rentables que son comunes a otras manufacturas de extrusión, como el moldeo por inyección, y que cuestan hasta 10 veces menos que los filamentos FDM tradicionales. Los sistemas de extrusión de gránulos de 3D Systems también permiten una impresión de alto rendimiento, con velocidades de impresión hasta 10 veces más rápidas que los sistemas de filamentos.
3D Systems y Duo Form identificaron un grado de gránulos de policarbonato rellenos de vidrio como un material ideal para imprimir moldes de termoformado, ya que es asequible, fácil de adquirir y ha demostrado resistir el proceso de termoformado como un material duradero y dimensionalmente preciso.
Duo Form también aprovecha la experiencia de impresión de 3D Systems para lograr parámetros de impresión óptimos para imprimir moldes con la porosidad adecuada para funcionar como conductos de vacío. Esta capacidad única de los moldes fabricados de forma aditiva elimina la necesidad de herramientas especiales para formar cavidades correctamente en el componente termoformado, lo que reduce aún más el tiempo y los costos de mano de obra para producir moldes.
Innovación e iteración de diseño con AM
La incorporación de AM va más allá del proceso de fabricación de moldes para Duo Form. Como innovador líder en su industria, Duo Form también utiliza su impresora 3D Titan para imprimir rápidamente piezas de muestra de productos finales para presentar a los clientes antes de fabricar la herramienta. La impresión directa de piezas para la aprobación del diseño antes de proceder con el proceso de fabricación de moldes ha abierto la puerta para una iteración de diseño más rápida y plazos de entrega más cortos en general.
Ahorros de costes significativos y reducción de los plazos de entrega
Duo Form vio resultados inmediatos con el primer molde termoformado que la empresa imprimió en su impresora 3D basada en gránulos Titan, un plato de ducha para un vehículo recreativo. La impresión en 3D del plato de ducha pequeño redujo los costos en más del 50 por ciento y la impresión tomó menos de 20 horas, lo que resultó en un molde de alta calidad con una longevidad similar a los moldes fabricados tradicionalmente. El gerente de desarrollo de productos de Duo Form, David Rheinheimer, informó que este molde impreso en 3D entró en producción y ha superado las 1,000 tomas sin mostrar ningún desgaste significativo y todavía produce piezas de calidad al 100%.
Duo Form y 3D Systems también se asociaron en un proyecto para producir un panel interior de tren utilizando el sistema de extrusión de gránulos Titan para demostrar AM para la producción de moldes de gran formato. La impresión en 3D de este molde de 1294 mm x 410 mm x 287 mm muestra el potencial de una reducción de costos estimados de hasta un 88 % y una reducción de hasta un 65 % en el tiempo de entrega en comparación con los métodos tradicionales de moldes de cerámica e incluso mayores ahorros en comparación con los métodos tradicionales de moldes de aluminio.
Desde que implementó AM como parte de su proceso de fabricación, Duo Form dice que la compañía ha ganado más negocios y ahora cierra tratos más rápido gracias a la velocidad y agilidad de la impresión 3D de extrusión de gránulos. Como ejemplo, Rheinheimer compartió cómo Duo Form 3D imprimió una pieza de muestra para presentarla a un cliente junto con una cotización para formar la pieza. El cliente, impresionado con la velocidad y la capacidad de ver primero el diseño final, adjudicó la oferta a Duo Form ese mismo día. Esta es ahora una práctica estándar para Duo Form y aporta un valor añadido a sus clientes.
Rheinheimer dice que también puede ver otro valor que AM aporta a los fabricantes cuando se trata de almacenar moldes, especialmente para productos que están fuera de producción pero que pueden necesitar formarse en el futuro para piezas de repuesto. Con AM, un inventario digital significa que puede eliminar la necesidad de almacenar moldes heredados y, en su lugar, imprimir rápidamente un nuevo molde cuando surja la necesidad.
La fabricación aditiva complementa los procesos de producción convencionales. La adopción de Duo Form de la impresión 3D de extrusión de gránulos de gran formato ejemplifica cómo la FA y los métodos tradicionales pueden trabajar juntos para lograr una velocidad de fabricación, una gestión de costos y una producción de piezas de calidad óptimas.
Fabricante de vehículos recreativos digitaliza el concepto de autocaravana
Producto: Solid Edge, Teamcenter
Industria: Automotriz y Transporte
El uso de PMI ha convertido la derivación de variantes individuales en configuración. Ha reducido el tiempo requerido en un 65 por ciento.
Stefan Ziegler, Jefe de Investigación y Desarrollo de Industrialización,
Combinación de libertad y comodidad
Acampar ha sido una actividad recreativa al aire libre popular y un modo de alojamiento durante décadas. En muchos países, es un contribuyente sustancial a la industria del turismo. La actividad ofrece algunas de las opciones de alojamiento más asequibles. Según la plataforma Statista, alrededor del siete por ciento de todos los turistas que visitaron Alemania en 2020 prefirieron acampar antes que alojarse en un hotel. Dado que el uso de tiendas de campaña ha disminuido significativamente en las últimas décadas, los vehículos recreativos (RV), como los remolques de caravanas y las autocaravanas, se han vuelto más populares. Brindan a los campistas la comodidad del hogar, como áreas de estar, cocinas y baños.
Ubicada en la ciudad balneario de Bad Waldsee en el sur de Alemania, Hymer GmbH & Co KG (Hymer) se encuentra entre los pioneros de los vehículos recreativos. La empresa fabricó su primer remolque de caravana en 1957, seguido de la primera autocaravana alemana en 1961. Hymer se ha convertido en un nombre familiar emblemático para toda una categoría de vehículos en Europa. La empresa forma parte del Grupo Erwin Hymer y también diseña y fabrica remolques con la marca Eriba. El Grupo Erwin Hymer pertenece a la familia de empresas de Thor Industries, que une a la gran mayoría de los fabricantes de vehículos recreativos europeos y norteamericanos.
Hymer se ha convertido en un líder en innovación y tecnología en el segmento de las autocaravanas, combinando la innovación con las virtudes de Suabia, como la atención al detalle y la calidad, y los estándares de fabricación fabricados en Alemania. “Las paredes laterales de cinco centímetros (dos pulgadas) que combinan revestimientos de aluminio sobre PU de celda cerrada brindan un aislamiento comparable a 80 centímetros (2 pies y 7 pulgadas) de una pared de ladrillos”, afirma Frank Heinrichsen, gerente de marketing de Hymer.
Los ingenieros de Hymer en todas las ubicaciones europeas utilizan Solid Edge para CAD.
Creación de productos totalmente digitalizados
Los ingenieros de Hymer diseñaron VisionVenture, un concepto de autocaravana, tejiendo un hilo digital a lo largo de todo el proceso de diseño del producto. Como en todos sus diseños, crearon un gemelo digital integral del vehículo utilizando software de la cartera Siemens Xcelerator, la cartera integral e integrada de software, hardware y servicios.
Para el diseño asistido por computadora (CAD), los ingenieros de Hymer en todas las ubicaciones europeas utilizan el software Solid Edge®. Para VisionVenture, importaron modelos que un diseñador industrial externo había creado usando el software NX™. “Solid Edge tiene una interfaz de usuario compatible, por lo que es fácil de aprender; los nuevos colegas solo requieren una capacitación mínima”, dice Stefan Ziegler, jefe de investigación y desarrollo (I+D) de industrialización en Hymer. “Al mismo tiempo, este software de CAD en 3D tiene todo lo que necesitamos para crear un gemelo digital completo de los vehículos, incluidas potentes capacidades de tubería”. En las autocaravanas Hymer, las tuberías de fluidos y los arneses eléctricos juegan un papel clave. Para diseñarlos y enrutarlos, confían en la aplicación de enrutamiento 3D Solid Edge Xpress Route.
Los ingenieros de diseño verifican la integridad estructural de nuestros diseños utilizando análisis de modelado de elementos finitos (FEM). Para las verificaciones básicas diarias, utilizan las capacidades de Solid Edge. Los análisis de estrés más profundos se subcontratan a The Team Technology (TTT), un departamento de construcción automotriz liviana del grupo Erwin Hymer. Utilizan el software Simcenter™ 3D para análisis FEM. Este proceso de verificación de dos etapas establece una ganancia de conocimiento durante las primeras fases del diseño del producto, lo que reduce la cantidad de prototipos físicos necesarios.
Los ingenieros de diseño usan las capacidades FEM de Solid Edge para verificar la integridad estructural de sus diseños para las verificaciones básicas diarias y subcontratan análisis de estrés más profundos a un departamento interno especializado en EHG (The Team Technology; TTT) usando Simcenter 3D.
Prototipos virtuales
Hymer utiliza el software Teamcenter® para construir prototipos de sus vehículos en realidad virtual (VR). Las capacidades del concepto de visualización de Teamcenter se proporcionan como un complemento de la suite de visualización del ciclo de vida de Teamcenter. Los expertos en caravanas importan el gemelo digital creado con Solid Edge y crean maquetas digitales de todo el vehículo o de una parte de él para detectar y resolver problemas.
La verificación del diseño ergonómico es vital y el uso de equipos de realidad virtual es una manera fácil de revelar si las soluciones diseñadas son prácticas. “Al usar las capacidades de simulación digital de visualización de Teamcenter, podemos identificar y resolver problemas antes de que se conviertan en problemas costosos”, dice Heinrichsen. “La creación de prototipos virtuales nos ayudó a reducir las maquetas y prototipos físicos en un 80 por ciento”.
Teamcenter VR usa el formato de archivo JT™ para ver y analizar diseños 3D. La importación de datos de diseño desde Solid Edge no requiere ninguna preparación o conversión de datos porque la información de geometría se recibe en el formato de datos JT.
Los ingenieros de Hymer generalmente usan el formato de datos JT para todos los intercambios de datos geométricos entre diferentes productos de software. Para muchos propósitos, la mayor parte de la información contenida en los datos CAD nativos no es necesaria. En la mayoría de los casos, la información de geometría es todo lo que se necesita y los datos históricos serían simplemente un lastre. “Ya no necesitamos tres días para la traducción y limpieza de datos”, explica Ziegler. “Usando el formato de datos JT, podemos importar y consolidar datos de geometría en minutos en lugar de días, incluso si se originan en diferentes sistemas de software”. Esto es necesario con frecuencia cuando se combinan los diseños mecánicos y de arneses de cables de Hymer creados con diferentes productos de software en un modelo usando Teamcenter Visualization.
Además, el uso de JT para el intercambio de datos de modelos no requiere que los usuarios estén equipados con software CAD para ver diseños en 3D utilizando el visor gratuito JT2Go. Esto facilita la colaboración con proveedores y socios externos basados en datos de diseño enriquecidos.
Los ingenieros de Hymer utilizan Rapid Author para Teamcenter para crear instrucciones electrónicas para las líneas de montaje.
Un gemelo digital, muchos usos
Los ingenieros de Hymer utilizan Rapid Author para Teamcenter para crear toda la documentación. Se benefician de su componente de instrucciones de trabajo para crear instrucciones electrónicas para líneas de montaje.
“Los trabajadores estaban entusiasmados con las instrucciones de montaje dinámicas utilizando modelos 3D”, dice Ziegler. “Les gustó especialmente la capacidad de girar los modelos para ver mejor las cosas que a menudo están ocultas en los dibujos”.
Esto también ayudó a acelerar la incorporación y capacitación de nuevos empleados en producción. En ingeniería, el socio de soluciones de Siemens, ISAP AG, apoya a Hymer con capacitación en software. Para marketing y ventas, los ingenieros de Hymer crean representaciones realistas y, a menudo, animadas. Estos también se basan en datos de modelos 3D de Solid Edge en el formato de datos JT.
Estos efectos son aún más fuertes si solo hay un gemelo digital, incluso si un producto viene en numerosas variaciones, como suelen hacer las caravanas y autocaravanas Hymer. “Todo lo que creamos comienza como un modelo del 150 % que debe reducirse a un modelo del 100 % para adaptarse a los requisitos individuales”, dice Heinrichsen. Los ingenieros de Hymer han comenzado recientemente a enriquecer sus modelos con información de productos y fabricación (PMI). “El uso de PMI ha convertido la derivación de variantes individuales en configuración”, confirma Ziegler. “Ha reducido el tiempo requerido en un 65 por ciento”.
El uso del gemelo digital creado en Solid Edge como única fuente de verdad para todos estos propósitos permite que todos los datos sean ubicuos y asociativos. Esto permitió a Hymer eliminar los silos de información distribuida y algunas fuentes notorias de error asociadas con esta separación de datos. Además, después de las modificaciones, todos los involucrados pueden reanudar el trabajo inmediatamente sobre la base de información válida y actualizada.
Los ingenieros de Hymer crean representaciones realistas y, a menudo, animadas para ventas y marketing basadas en datos de modelos 3D de Solid Edge.
Los usuarios que no están equipados con software CAD pueden ver diseños 3D utilizando el visor gratuito JT2Go. Esto facilita la colaboración con proveedores y socios externos basados en datos de diseño enriquecidos.
Hymer redujo las maquetas y los prototipos físicos en un 80 % mediante el uso de las capacidades de maquetas digitales de Teamcenter Visualization para la verificación del diseño.
La creación de prototipos virtuales nos ayudó a reducir las maquetas y los prototipos físicos en un 80 %.
Frank Heinrichsen, director de marketing
Cómo las tecnologías de medición 3d pueden mejorar el control de calidad en el mercado de los hipercoches
Producto: HandySCAN
Industria: Automotriz y Transporte
“La solución de Creaform es muy precisa, fácil de usar y se adapta bien a un entorno de línea de producción. Tener el sistema listo a la mano nos brinda la flexibilidad y el tiempo de respuesta que necesitamos para investigar rápidamente los problemas de medición y calidad a medida que surgen”.
Diseño sueco y soluciones técnicas visionarias: así es como trabaja Koenigsegg.
La empresa sueca Koenigsegg Automotive AB es líder en el mercado de hipercoches de élite y desarrolla y fabrica a mano vehículos artesanales avanzados desde 1994.
El viaje de Koenigsegg, desde sus inicios, es realmente increíble. Todo comenzó el 12 de agosto de 1994 cuando un joven de 22 años se dispuso a realizar su sueño de la infancia. Era un joven impulsado por la pasión, el ingenio y una voluntad alucinante. Christian von Koenigsegg acababa de decidirse a vivir su sueño y comenzar su propia compañía de automóviles. Las probabilidades estaban en su contra. Era un momento de ahora o nunca. Su idea era crear un automóvil deportivo que él sintiera que no existía actualmente y que creía que sería deseado, dos necesidades esenciales para el éxito, según Christian.
El concepto: un coche ligero con motor central y techo rígido desmontable y almacenable. El automóvil también contaría con una pantalla envolvente para una buena visibilidad y aerodinámica, así como voladizos cortos con dos tomas grandes de intercooler en el costado del automóvil, ubicadas detrás del centro de masa para ayudar a la estabilidad a alta velocidad. El automóvil se vería y se sentiría bien con la capota levantada o como un roadster, transformado en minutos con la capota rígida cuidadosamente guardada dentro del automóvil. Christian imaginó un automóvil con una apariencia atemporal que envejeciera como el buen vino. Este era un concepto de automóvil con motor central que no existía en ese momento.
Cada Koenigsegg creado desde entonces ahora incluye este ADN simple, pero efectivo, en sintonía con la visión original de Christian.
Cinco modelos de producción con tantos récords de autos de producción Guinness más tarde, Koenigsegg ha explotado en la escena internacional y está aquí para quedarse. Cuando se le pregunta a Christian cuál es su mayor logro, responde sin dudar: “¡Viviendo el sueño!”.
Tareas y equipos de medición
El día que Koenigsegg se puso en contacto con Creaform , la empresa estaba utilizando servicios de alquiler para tareas de medición. Se empleó un Romer Arm de cuatro metros con cabezales de escaneo y sonda o un Leica Tracker junto con PolyWorks. Los sistemas de medición y escaneo se usaron principalmente para el análisis de la causa raíz en la línea de producción, comparando las piezas físicas con el CAD nominal, así como para tareas de configuración, puesta en marcha e ingeniería inversa en las que las piezas hechas a mano se reemplazaron por datos CAD producidos con Catia. V5R19 para herramientas de producción y fabricación.
Los inconvenientes funcionales frecuentes del equipo de alquiler, los gastos sustanciales y las limitaciones de tiempo, así como el objetivo de tener habilidades de medición 3D internas, llevaron a Koenigsegg a comenzar a buscar alternativas en el mercado. El distribuidor sueco de Creaform, MLT Maskin & Laserteknik AB , acudió a Koenigsegg para una demostración in situ de las tecnologías de medición 3D de Creaform .
“Después de evaluar comparativamente todos los sistemas de medición disponibles, sentimos que los productos y soluciones de Creaform encajaban mejor con nuestros exigentes requisitos y entorno. Al ser menos sensibles a los movimientos durante el escaneo y el sondeo, las soluciones de Creaform se adaptan mejor a un entorno de línea de producción”, explicó Jon Gunner, director técnico de Koenigsegg. “Decidimos invertir en el escáner 3D HandySCAN y la CMM óptica portátil HandyPROBE de Creaform y el software de inspección y CAD denominado PolyWorks”.
Los escáneres de metrología HandySCAN 3D pueden capturar hasta 480 000 mediciones/s con una precisión de hasta 0,030 mm.
Los escáneres láser portátiles HandySCAN 3D brindan una precisión y resolución revolucionarias, así como tasas de medición significativamente altas, todo en un solo dispositivo portátil. Se pueden utilizar en todas las fases del ciclo de vida del producto: desde la concepción, pasando por el diseño, la fabricación hasta la documentación, el mantenimiento y la reparación.
Libre de cualquier configuración de medición rígida, HandyPROBE ofrece una flexibilidad inigualable y un volumen de medición más amplio que otras MMC portátiles.
El sistema de medición sin brazo CMM portátil HandyPROBE es la alternativa a los brazos de medición tradicionales. HandyPROBE es una CMM inalámbrica basada en triangulación que ofrece total libertad de movimiento y se puede utilizar para mediciones únicas o repetidas de varias piezas. El CMM es rastreado por el rastreador óptico C-Track. Los sensores C-Track también aseguran la posición exacta del HandyPROBE, realizan la adquisición y transmisión continua de imágenes, iluminan los reflectores, gestionan los intercambios con la computadora y almacenan los parámetros del sensor.
Ambos sistemas se benefician de la tecnología TRUaccuracy integrada , que garantiza mediciones de alta precisión cuando se opera en condiciones de trabajo reales, independientemente de las vibraciones, inestabilidades o diferencias térmicas en el entorno de trabajo.
Cómo intervienen las tecnologías de Creaform
El escáner HandySCAN 3D y el CMM portátil HandyPROBE ahora se utilizan principalmente en la empresa sueca para el control de calidad automotriz, la medición de ensamblajes y componentes , y su validación en CAD, así como para la resolución de problemas de causa raíz, ingeniería inversa y calibración de plantillas. Para la calibración de plantillas , Koenigsegg utiliza, por ejemplo, el sistema de sondeo HandyPROBE para ajustar con precisión los puntos duros nominales. Luego, los usuarios escanean con el escáner 3D HandySCAN las piezas una vez que la plantilla las sostiene como un proceso de validación contra los datos CAD. Esto permite a la empresa recortar la plantilla si se requiere una compensación nominal.
Para proyectos de ingeniería o control de calidad, HandySCAN 3D permite a los usuarios reducir los tiempos de entrega y aumentar la rentabilidad. Se muestra arriba escaneando el cuerpo de un Koenigsegg Regera.
Jon Gunner está contento con los sistemas de Creaform: “Ya seis meses después de la compra, calculé que estábamos a medio camino de obtener un retorno de nuestra inversión basado en tarifas de alquiler de terceros y mejoras en la calidad de la producción. Las soluciones de Creaform son altamente precisas, fáciles de usar e ideales para un entorno de línea de producción. Tener el sistema listo a la mano nos brinda la flexibilidad y el tiempo de respuesta que necesitamos para investigar rápidamente los problemas de medición y calidad a medida que surgen”.
