Quy Trình Sản Xuất Được Cải Tiến Với Máy Quét 3D Artec Và Phần Mềm Geomagic Control X
Ngày tạo: 24/09/2020 3:15:12 CHTHỬ THÁCH
- Sản xuất nhiều giai đoạn có thể tạo ra độ không đảm bảo và độ lệch quy trình, tích lũy thành kết quả phần cuối không chính xác. Các cuộc điều tra khắc phục rất khó thực hiện nếu không có phương pháp tiếp cận có hệ thống và các công cụ thích hợp.
GIẢI PHÁP
- Máy quét không gian 3D Artec Spider
- Phần mềm quản lý chất lượng và đo lường Geomagic® Control X ™ của Hệ thống 3D
- Phần mềm thiết kế ngược Geomagic® Design X ™ của Hệ thống 3D
- Phần mềm máy khách 3D Sprint® xây dựng bởi Hệ thống 3D
- Máy in 3D ProJet® MJP 2500 IC của Hệ thống 3D
CÁC KẾT QUẢ
Vượt quá kỳ vọng của xưởng đúc và cải thiện kết quả với số lần lặp lại tối thiểu (một) bằng cách tinh chỉnh quy trình mẫu ít công cụ được sản xuất bổ sung với lưới kiểm tra và quét 3d.
Giảm 27% chi phí hoàn thiện bằng cách giảm các hoạt động gia công thứ cấp.
Tăng tổng độ chính xác của phần cuối lên 14%.
Khi công nghệ sản xuất mới phát triển, những thách thức kỹ thuật mới nảy sinh trong việc sản xuất bộ phận tốt nhất có thể. Thông thường, một nhà sản xuất theo hợp đồng phải điều chỉnh quy trình mới một cách đáng kể trong lần đầu tiên họ thử sản xuất để hiểu các yếu tố như độ co ngót, độ hoàn thiện bề mặt và độ lặp lại. Sản xuất phụ gia đắp lốp (AM) cũng không phải là ngoại lệ, tuy nhiên các công cụ để theo dõi các yếu tố này cho phương pháp sản xuất này đã bị tụt hậu. Điều đó hiện đang thay đổi.
Hầu hết các hàng hóa được sản xuất đều tuân theo một quy trình chung từ vòng đời đến sản xuất của chúng. Thiết kế, sản xuất, kiểm tra là một cách tổng quát để xem xét quy trình, giai đoạn và trách nhiệm, mỗi công đoạn đều là chìa khóa để sản xuất các bộ phận chất lượng cao. Tùy thuộc vào độ phức tạp và bản chất của bộ phận được sản xuất, quy trình làm việc thực có thể có nhiều vòng điều chỉnh và phản hồi.
Ví dụ về quy trình làm việc sau đây cho thấy cách máy quét Artec 3D Space Spider và phần mềm Geomagic Control X cùng nhau cung cấp khả năng thu thập và phân tích hình dạng tổng thể trên các mẫu đúc sáp in 3D và các bộ phận đúc ở tất cả các giai đoạn trong quá trình thiết kế, chứng minh và sản xuất.
Artec 3D Space Spider là một máy quét 3D cầm tay có độ phân giải cực cao giúp chụp chính xác các vật thể nhỏ và các chi tiết phức tạp để kiểm tra kích thước.
Với hoạt động plug-and-play, Space Spider quét các đối tượng dễ dàng mà không cần chuẩn bị phức tạp và đào tạo người dùng rộng rãi, cho phép khách hàng số hóa các bộ phận ở bất cứ đâu. Các thuật toán không có mục tiêu độc quyền của Artec 3D cho phép máy quét theo dõi đối tượng chỉ bằng hình dạng và màu sắc của nó — không cần áp dụng mục tiêu cho đối tượng.
Geomagic Control X của 3D Systems là một phần mềm đo lường công nghiệp cho phép phân tích nguyên nhân gốc rễ (RCA) và hiệu chỉnh cho sản xuất. Là một phần mềm gốc quét 3D, Geomagic Control X là một giải pháp lý tưởng cho đo lường với các thiết bị đo cầm tay. Với Geomagic Control X, nhiều người hơn trong tổ chức của bạn có thể đo lường nhanh hơn, thường xuyên hơn và đầy đủ hơn — từ mọi nơi.
Giải pháp tổng thể cung cấp cái nhìn sâu sắc duy nhất về sản xuất thành công trong một quy trình sản xuất phức tạp. Kết quả là gì ? Chất lượng tổng thể, độ chính xác và độ lặp lại được cải thiện đáng kể.
Thiết kế
Đối với ví dụ về quy trình làm việc này, chúng tôi đã sao chép một dự án khách hàng thực, nhưng khái quát các chi tiết. Trong trường hợp này, khách hàng đang phát triển một chiếc xe hạng nhẹ chuyên dụng, lái tự động. Để đẩy nhanh thời gian đưa ra thị trường, họ đã lựa chọn và kết hợp một loạt các thành phần và hệ thống từ các loại xe trên thị trường hiện nay để hoàn thành một nguyên mẫu hoạt động. Trong quá trình này, họ nhận thấy rằng một khớp tay lái cụ thể (mỗi chiếc một chiếc) có giá trị đối với dự án và họ cần phải số hóa và nắm bắt thiết kế để có thể sửa đổi và sản xuất nó bằng vật liệu nhẹ.
Để bắt đầu công việc, họ đã quét 3D và thiết kế ngược lại quá trình đúc ban đầu. Họ đã sử dụng máy quét Artec 3D Space Spider để số hóa nhanh chóng và sau đó tạo mô hình nhanh chóng và chính xác bộ phận đó trong Geomagic Design X bằng cách tiếp cận mô hình lai độc đáo. Thông thường, khách hàng sẽ tuân theo phương pháp lập mô hình xây dựng (rất chính xác) hoặc theo mục đích thiết kế (hướng theo thứ nguyên). Phương pháp tiếp cận mô hình kết hợp bao gồm việc kết hợp cả hai khái niệm đó để cung cấp kết quả mô hình rắn CAD có cả các tính năng có kích thước cũng như bề mặt NURB có độ chính xác cao. Sử dụng chiến lược này, họ đã hoàn thành mô hình trong vòng chưa đầy 1,5 giờ và được chuyển trực tiếp sang SOLIDWORKS dưới dạng CAD dựa trên tính năng.
Quét phần gốc
Mô hình CAD kết hợp
Mô hình bị hỏng để in
Tạo mẫu
AM đã được sử dụng trong các ứng dụng hàng không và ô tô để sản xuất các mẫu đúc hy sinh trong nhiều thập kỷ. Với những tiến bộ gần đây trong in 3D, các mẫu cấp công nghiệp có thể được in bằng sáp hoặc polymer với chi phí thấp hơn đáng kể, hoạt động trơn tru trong quá trình đầu tư đúc. Hệ thống 3D đang chứng kiến việc áp dụng phân tán nhiều hơn việc tạo mẫu không cần công cụ và sẽ tiếp tục phát triển khi công nghệ này trở nên dễ tiếp cận, nhanh chóng và chính xác hơn.
Bản in sáp chưa hoàn thành từ IC ProJet MJP 2500
Đối với bất kỳ quá trình phụ gia nào liên quan đến năng lượng nhiệt trong quá trình lắng đọng vật liệu hoặc sau quá trình xử lý, có thể xảy ra một số phần có thể xảy ra hiện tượng cong vênh và lắng cặn. Các bộ phận có khối lượng đáng kể hoặc diện tích mặt cắt ngang đáng kể sẽ giữ nhiệt lâu hơn các bộ phận nhỏ hơn hoặc mỏng hơn.
Dựa trên kiến thức này, 3D Systems đã thử nghiệm hai phương pháp in với mục tiêu có chi phí hàng hóa in thấp nhất có thể và mức độ ổn định kích thước cao nhất: phương pháp in sáp hoàn toàn rắn cũng như phương pháp in sáp mỏng, vỏ thưa phương pháp. Cả hai đều được chuẩn bị với phần mềm khách hàng xây dựng 3D Sprint và được in trên máy in 3D ProJet MJP 2500 IC để tạo ra các mẫu đúc sáp. Từ kinh nghiệm trước đây, chúng tôi nhận thấy rằng vỏ 2 mm với tỷ lệ đổ mực thưa 50% tạo ra các bộ phận chất lượng cao, ổn định khi in các bộ phận tương đối lớn.
Tiết diện mẫu của chế độ nạp mực thưa được in trên IC ProJet MJP 2500
Sau thời gian xử lý hậu kì và làm nguội, chúng tôi đã sử dụng cùng một máy quét Artec 3D Space Spider để quét hai mẫu một cách tương đối dễ dàng. Hình dạng độc đáo của các bộ phận, màu sáp xanh lá cây và hiệu ứng làm mờ và làm trắng nhẹ của quá trình hậu kỳ đã cho phép kỹ thuật viên quét của chúng tôi chụp các mô hình một cách trơn tru bằng cách sử dụng theo dõi Hình học + Kết cấu.
Sử dụng Geomagic Control X, chúng tôi đã nhập trực tiếp tệp bản dựng 3D Sprint và kiểm tra từng bộ phận theo hướng in chính xác của nó cho quy trình kiểm tra. Biết rằng chúng tôi sẽ quét lặp đi lặp lại phần chủ đề để cải thiện quy trình, chúng tôi có thể thiết lập một dự án kiểm tra chi tiết và sao chép nó nhiều lần trong khi duy trì toàn bộ lịch sử phát triển quy trình trong một tệp Geomagic Control X. Sau khi hoàn thành quá trình quét, chúng tôi chỉ cần thả từng tệp STL mới vào dự án Geomagic Control X và quá trình đánh giá tự động được thực hiện, dẫn đến các báo cáo chất lượng cao, có thể lặp lại.
Phân tích mẫu sáp rắn
Chúng tôi nhận thấy rằng, nhìn chung, tất cả các khu vực có độ lệch gia công đều nằm trong dung sai đúc, nhưng các khu vực dạng tự do hơn thể hiện xu hướng nằm ngoài phạm vi dung sai chặt chẽ. Chúng tôi tin rằng điều này tương quan đúng với giả định của chúng tôi rằng các khu vực có mặt cắt ngang lớn sẽ giữ nhiệt và có khả năng thay đổi hình dạng khi làm mát.
Mẫu sáp với phân tích điền vào
Phân tích toàn diện của chúng tôi cho giai đoạn này đã giúp chúng tôi rút ra một số kết luận rằng in 3D với mẫu sáp không chỉ tiết kiệm chi phí hơn mà còn phù hợp với kích thước hơn sau khi xử lý sau.
- Việc sử dụng nguyên liệu giảm khoảng 35%.
- Chi phí nguyên vật liệu giảm khoảng 27%.
- Sự tuân thủ tổng thể về dung sai đã tăng lên khoảng 10% (sử dụng so sánh 3D).
- Phần rắn không vượt qua ngưỡng chịu đựng
- Phần nạp liệu đã vượt qua ngưỡng dung sai.
- Độ ổn định kích thước lâu dài ở nhiệt độ phòng đã được cải thiện so với phần rắn.
Đúc
Đúc đầu tư là một phương pháp sản xuất đáng tin cậy có từ 5.000 năm trước và đã được thiết lập trong ngành sản xuất công nghiệp toàn cầu kể từ buổi bình minh của cuộc cách mạng công nghiệp vài trăm năm trước.
Quá trình đúc hiện đã khá thuần thục, có thể lặp lại, nổi tiếng và được bao phủ bởi phần mềm mô phỏng để giúp giảm khả năng xảy ra các khuyết tật bên trong. Với một đối tác đúc có kinh nghiệm và nỗ lực tối thiểu của khách hàng, có thể cung cấp các mẫu được sản xuất bổ sung và sản xuất các bộ phận không có khuyết tật bên trong và thường vượt quá mong đợi về dung sai quy trình phổ biến đối với quá trình đúc.
Những khách hàng tích cực tham gia thử nghiệm kết quả và lặp lại quy trình có thể mong đợi đạt được đầu ra chất lượng cao hơn đáng kể khi điều chỉnh hình dạng bộ phận của họ vì tính ổn định của chính quá trình đúc.
Độ co là một kết quả đã biết của quá trình đúc. Thông thường, một xưởng đúc cung cấp cho khách hàng một số hướng dẫn để bù đắp cho sự co ngót đã biết đối với một vật liệu cụ thể cho một kích thước bộ phận được xác định bởi hộp giới hạn. Do sự phức tạp về mặt hình học và được kết hợp bởi quá trình đúc vật lý, nên hầu hết các bộ phận thường xảy ra hiện tượng co ngót không đồng đều. Do đó, đúc có thể được coi là một quá trình dung sai lỏng lẻo.
Trong quá trình đúc cho khớp tay lái, chúng tôi đã nghiên cứu tỷ lệ co rút phù hợp với kiểu và vật liệu. Sau khi tham khảo ý kiến của cơ sở đúc, tỷ lệ đồng nhất 2% được khuyến nghị để sản xuất một bộ phận chính xác. Để điều tra ảnh hưởng của việc quét 3D và hệ số tỷ lệ chính xác có thể có đối với độ chính xác của bộ phận cuối cùng, chúng tôi đã sản xuất một mẫu sáp với hệ số tỷ lệ 2% như đã tư vấn và cung cấp cho xưởng đúc.
Kiểm soát chất lượng
Hệ thống 3D kiểm tra thêm các vật đúc được trả lại để xác minh xem hệ số tỷ lệ đồng nhất có phù hợp với dung sai dự kiến hay không. Theo đặc điểm kỹ thuật đúc tổng quát, nó cung cấp một phần chắc chắn nằm trong độ chính xác có thể đạt được của đối tác cho một phần có kích thước gần như tương tự. Tuy nhiên, việc kiểm tra kỹ hơn với công cụ so sánh Mặt cắt trong Geomagic Control X đã chỉ ra một số khu vực rõ ràng mà việc áp dụng tốt hơn hệ số tỷ lệ chính xác có thể cải thiện ý nghĩa độ chính xác tổng thể của bộ phận đã hoàn thiện.
Mặt cắt của phân tích lỗi quy mô
So sánh hình bóng mặt cắt ngang này với dải dung sai chặt chẽ cho thấy rõ các đường viền bên ngoài với màu xanh lam và các đường viền bên trong với màu cam và đỏ. Biên dạng bên ngoài xác nhận tình trạng kích thước nhỏ hơn trong đó ranh giới phần thực nằm bên trong đường biên tham chiếu. Hồ sơ bên trong cho thấy đặc điểm hình trụ ở giữa có kích thước nhỏ hơn so với dự định, nhưng xuất hiện như bên ngoài đối tượng tham chiếu. Điều này cho thấy rằng tổng bóng đổ của bộ phận có chênh lệch tỷ lệ có thể được sửa chữa bằng cách tăng hệ số tỷ lệ, in và đúc lại.
Phần đúc cuối cùng
Các cuộc điều tra cải tiến quy trình đúc trước đây đã cung cấp một số thông tin chi tiết về các điều chỉnh tương đối từ các giá trị tiêu chuẩn được đề xuất mà chúng tôi có thể áp dụng. Chúng tôi đã in mẫu sáp thứ hai với hệ số tỷ lệ không đồng nhất là 2,2%, 2,3% và 2,7% lần lượt theo X, Y và Z và cung cấp cho xưởng đúc.
Với việc kiểm tra lần cuối đối với mẫu bù chính xác, chúng tôi có thể rút ra một số kết luận về quy trình ghép mẫu thành từng bộ phận:
- Mô hình được chia tỷ lệ chính xác cung cấp kết quả vượt quá mong đợi của xưởng đúc.
- Mức độ tuân thủ về kích thước tổng thể của phần được hiệu chỉnh theo tỷ lệ tăng khoảng 14%.
- Có thể tránh được ít nhất một hoạt động gia công lớn với sự gia tăng độ chính xác.
- Giảm tổng chi phí sản xuất bộ phận chung.
- Chúng tôi cần phân tích trong tương lai để xem liệu có thể áp dụng thêm độ chính xác để giảm các hoạt động của máy móc nói chung hay không.
Phần kết luận
Hiệu quả là chìa khóa để duy trì lợi nhuận và giảm lãng phí trong chu trình sản xuất và con người. Với máy quét Artec 3D Space Spider và Geomagic Control X, chúng tôi có thể cải thiện chất lượng tổng thể của bộ phận được sản xuất bằng cách phân tích từng giai đoạn của quy trình với các chu kỳ điều chỉnh và lặp lại tối thiểu có thể. Giảm sự lặp lại và phỏng đoán, tiết kiệm thời gian và tiền bạc cũng như thời gian đưa ra thị trường nhanh hơn là những lợi ích chính của việc sử dụng giải pháp tổng thể cho quét 3D chất lượng cao và phần mềm kiểm tra công nghiệp quét gốc.
Nguồn: 3dsystems
Data Design Việt Nam
Tags: data design data design viet nam ddv geomagic scanner geomagic design x software price geomagic 3d scanner geomagic design x cost geomagic design x geomagic design geomagic for solidworks 3d systems geomagic design x geomagic price geomagic 2019 alibre geomagic phần mềm geomagic design phần mềm thiết kế ngược phần mềm xử lí đám mây tải phần mềm geomagic design x artec eva artec scanner 3d scanner artec spider scanner 3d 3d scanner price artec eva price artec eva scanner artec spider scanner artec eva 3d artec eva 3d scanner price artec 3d spider artec spider 3d scanner price máy quét artec máy quét 3d cầm tay máy quét 3D máy scan mini artec máy scan artec máy scan cầm tay máy scan 3d
.jpg)
.jpg)