Plantillas y escaneo láser para fabricación y aseguramiento de calidad

May 13, 2020

Ryan E. Day | Editor colaborador/coordinador de contenido de marketing | Quality Digest | 20 de marzo de 2020

Plasser American utiliza la tecnología de proyección y escaneo láser de FARO® para mejorar la eficiencia y aumentar la productividad

Plasser American Corporation (PAC) cuenta con más de 300 empleados en una moderna instalación de más de 150,000 pies cuadrados en la que producen equipos de construcción y mantenimiento de alta calidad para ferrocarriles pesados. Para mantenerse competitivo en el mercado internacional, PAC busca continuamente formas de mejorar sus procesos y mejores prácticas.

“Nos propusimos reducir drásticamente el retrabajo de soldadura en el área de ensamblaje, para que toda la soldadura de las piezas individuales de nuestros chasis se realizara en el taller de chasis durante la soldadura inicial”, explica Joe Stark, vicepresidente de Operaciones y Producción. “En ese momento, estábamos montando cada máquina que construíamos a mano usando cintas métricas y piedras de jabón. Nuestra consistencia de máquina a máquina simplemente no era lo que debía ser, lo que significaba que se tenía que hacer demasiado retrabajo en las principales áreas de ensamblaje. Sabíamos que necesitábamos desarrollar estándares y mejores prácticas para lograr nuestros objetivos.”

Desafío

El equipo de Plasser evaluó la posibilidad de que su departamento de ingeniería creara modelos que detallaran cada pestaña, soporte, placa, etc. La idea fue rechazada debido a la enorme cantidad de tiempo de ingeniería que sería necesaria para mantener los modelos 100% precisos.

Debido a su mezcla producción, el uso de fixtures y plantillas tradicionales tampoco era una opción viable.

“Somos un taller con diferentes especialidades que trabaja a pedido. Ofrecemos más de una docena de modelos, cada uno con múltiples iteraciones, además de las solicitudes de personalización de los clientes”, dice Anthony Dozier, ingeniero de diseño mecánico e ingeniero de enlace mecánico en Plasser American. “Sería muy difícil colocar fixtures en algunas de estas ubicaciones, y en algunos de nuestros chasis, podría haber entre 400 y 500 pequeños componentes que se tendrían que montar en función de ese modelo de chasis e iteración en particular. Se necesitaría una cantidad excesiva de fixtures para colocar esas piezas cada vez.”

Desarrollo de mejores prácticas

La primera evolución de mejores prácticas para el aseguramiento de calidad de Plasser fue el uso de dispositivos móviles en el taller para mostrar las ubicaciones de los sub-ensamblajes.

“Una vez que colocábamos una pieza en un chasis, le tomábamos una foto para usarla después como punto de referencia. De esa forma, obteníamos las dimensiones y escribíamos el número de la pieza”, dice Stark. “Pero resultó ser un proceso muy manual; los soldadores y los instaladores que realizaban el ensamblaje debían tener el dispositivo móvil con ellos y todavía dependíamos de que alguien usara una cinta métrica y sostuviera una pieza en su lugar mientras la soldaban. Si bien fue una mejora, todavía no habíamos logrado lo que queríamos.”

El control de documentos también consumía bastante tiempo. El equipo de PAC continuó mejorando sus procesos.

Solución

“Continuamos explorando formas en que podríamos aumentar nuestra eficiencia y mejorar nuestro aseguramiento de calidad. Decidimos que la tecnología de proyección láser podría ser una buena solución”, dice Stark. "Si pudiéramos proyectar la ubicación de cada pieza en el chasis, mejoraría nuestra consistencia de una máquina a otra y nos ayudaría a estandarizar diversas etapas de la construcción".

El equipo de Plasser invirtió en el FARO FocusM 70 Laser Scanner y en un FARO TracerSI Laser Projector.

"Decidimos que para el primer chasis cada tipo que construimos, continuaríamos usando nuestro proceso de diseño manual", explica Stark. “Entonces podríamos escanearlo como un modelo completo con el Focus M y actualizar nuestros archivos CAD con los datos escaneados. Los archivos CAD se utilizan para crear archivos de proyección, para permitir que el TracerSI proyecte las ubicaciones de los componentes en el siguiente chasis de ese modelo. Estamos haciendo un análisis completo de todo lo que construimos en este momento para que podamos comenzar a desarrollar una biblioteca.”

Resultados

“Es de gran ayuda capturar la ubicación de los componentes que no son necesariamente críticos para la ingeniería del diseño”, explica Dozier. “Sin embargo, hay muchos conductos de cables, placas de protección y soporte que, aunque no son críticas en el diseño de ingeniería, son tremendamente importantes para la construcción real de la máquina. Una vez que escaneamos y capturamos esa información y actualizamos la documentación de ingeniería para incluir los nombres y ubicaciones de los componentes, podemos actualizar y proyectar fácilmente estos elementos en los chasis de la máquina a medida que los construimos.”

Los beneficios de la proyección láser fueron significativos y se convirtieron en la nueva mejor práctica.

"Antes de tener esta configuración, fácilmente podríamos tener más de media docena de personas haciendo el trabajo de diseño", admite Stark. “Ahora, tenemos una persona colocando y soldando componentes de acuerdo con la proyección, y otra persona detrás de ellos haciendo la soldadura final. Redujimos el tiempo del proceso de diseño aproximadamente a la mitad.”

Plasser no solo ha aumentado enormemente la productividad con la configuración de FARO, sino que también se dio cuenta de las mejoras del proceso.

"Al tener el nivel de detalle que proporciona el escáner, podemos prefabricar todas las placas de soldadura", dice Stark. “Como tenemos toda la información de los componentes capturada, nuestra lista de materiales ahora es completamente precisa. Podemos prefabricar todos los diferentes componentes y placas de soldadura para tenerlos listos para fijar al chasis.”

“Recopilar y documentar la información de los componentes de una máquina completa puede llevar cuatro semanas cuando se hace a mano. Con nuestro equipo FARO, ahora lleva dos días capturar la misma información.”

Anthony Dozier
Ingeniero de diseño mecánico e ingeniero de enlace mecánico, Plasser American

El equipo de Plasser descubrió que el TracerSI podría ser útil como herramienta de inspección y ensamblaje. El beneficio inesperado ayuda a Plasser a minimizar el retrabajo. Utilizan el TracerSI para realizar la inspección en los pasos clave del proceso de producción de dos maneras: Primero, dado que el TracerSI se proyecta sobre el ensamblaje as-built, las líneas del proyector proporcionan un método de verificación visual del ensamblaje. En segundo lugar, el TracerSI es más que un simple proyector láser: es el único proyector láser generador de imágenes en el mercado y ofrece IPV (verificación durante el proceso). Una vez que los componentes se sueldan en el chasis, el TracerSI escanea la superficie en alta resolución (crea imágenes) y detecta errores en tiempo real. Es capaz de detectar piezas extraviadas, piezas faltantes y restos de objetos extraños.

Además, las capacidades para generar imágenes del TracerSI permiten a Plasser realizar una alineación basada en características y sin objetivos. Otros proyectores láser requieren la utilización de retroreflectores para permitir que el proyector se alinee correctamente con la superficie de trabajo. El uso de retroreflectores requiere pasos adicionales. Con el TracerSI, las características reales, como orificios o bordes de la superficie de trabajo, se pueden usar en lugar (o además) de los retroreflectores para ahorrar tiempo y esfuerzo. “Plasser fabrica máquinas enormes y en muchos lugares del chasis no podemos usar un punto definido para colocar un retrobjetivo. En muchos casos, nuestras mejores opciones para la alineación son patrones de orificios o elementos estructurales del de chasis más pequeños, y ahí es donde la alineación sin objetivos ha sido beneficiosa”, agregó Dozier.

"Hemos visto una importante reducción en el retrabajo", dice Stark. “Es fácil cometer un error cuando se colocan cientos de piezas en un solo chasis. Si no se detecta el error hasta que el chasis esté en la etapa de ensamblaje, el nivel de retrabajo puede multiplicarse varias veces. Puede que sea necesario deshacer y rehacer el cableado, por ejemplo, y luego volver a pintar el área después de trabajar en ella.”

Cuando se les pidió que evaluaran la solución combinada Focus Scanner y TracerSI de FARO en diversos criterios, Stark y Dozier dieron las siguientes calificaciones:

Criterio: Clasificación:
Precisión y repetibilidad Revolucionario
Velocidad de medición Revolucionario
Facilidad de uso Revolucionario
Portabilidad Revolucionario
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