Control En Serie Automatizado A Gran Escala

Snecma Propulsion Solide - Le Heillan

Snecma Propulsion Solide desarrolla, produce y comercializa propulsores de cohete y materiales compuestos para la industria armamentística, la industria aerospacial y la industria aeronáutica, así como para otros sectores. En el marco de los programas de defensa estratégica nacionales de Francia M45 y M51 y también para proyectos aeroespaciales europeos como el Ariane 5 y Vega, Snecma es una empresa industrial de primer orden.

Snecma Propulsion Solide es líder en la fabricación de reactores y sistemas propulsores para misiles estratégicos y tácticos, así como para cohetes lanzadores y aviones caza. También fabrica materiales compuestos de alto rendimiento para propulsores de cohetes, aviones y dispositivos militares, equipos y equipamientos para operaciones industriales (tratamiento térmico, semiconductores, industria cristalera o industria química) o sensores para cohetes espaciales y militares, satélites, bancos de pruebas o centrales atómicas.

En las áreas del armamento y la aviación el factor más importante de todos es la precisión durante la fabricación y el ensamblaje de los componentes. Damien Darriet dirije el servicio de métodos y procedimiento del control dimensional no destructivo en Snecma Propulsion Solide. La misión de este servicio es desarrollar soluciones para el control dimensional y la comprobación del material y la de adaptar los medios para hacer que sean lo más sencillos posible para los usuarios. Damien Darriet precisa: “El ciclo del control dimensional en Snecma Propulsion Solide está determinado por fuerzas que en comparación resultan extraordinarias. Las exigencias pirotécnicas son enormemente rígidas. Y, por ejemplo, está prohibido que más de cinco personas trabajen en un equipo. Las especificaciones en cuanto a precisión son igual de estrictas. Las reglas internas exigen que la inseguridad de medición del equipo de medición (desviación estándar) corresponda como mínimo al intervalo de tolerancia dividido por 16 . Finalmente el propio tamaño de los equipos, hasta 12 metros de altura y 50 toneladas de peso, limita también las posibilidades a la hora de elegir que equipos de medición se aplican”.

El objetivo principal: el ahorro de tiempo en el ciclo de medición

Cuando Snecma Propulsion Solide inició esta actividad estratégica sólo los teodolitos podían atender las exigencias originadas por las dimensiones de los equipos. Los primeros modelos instalados eran teodolitos de la firma Kern, instalados en construcciones, con los cuales las coordenadas de puntos en los equipos se podían clasificar en secciones espaciales. Con este procedimiento, los técnicos de medición comprobaban los reactores del Ariane 5. Después de que Kern fuera adquirida por Leica Geosystems, se empezaron a utilizar teodolitos de la serie TM5100A, que al principio controlaban geométricamente las distintas unidades (etages) del cohete M51. Damien Darriet detalla aún más: “El Leica TM5100A se adaptó perfectamente a nuestra idea de medir secciones espaciales en grandes dimensiones, pero los tiempos de preparación y control eran muy largos, demasiado largos. Teníamos que marcar los grandes equipos y luego poner en servicio tres teodolitos y el PC. Los teodolitos se instalaban siempre sobre trípodes industriales pesados a una altura de dos a tres metros. Esto hacía necesaria la instalación de plataformas elevadoras para el personal. Luego necesitábamos como mínimo cuatro personas para marcar el objeto de medición. Resumiendo, el control de un etage del M51 duraba más de una semana.”

Con el perfeccionamiento de los teodolitos, ofrecido regularmente por Leica Geosystems, Snecma empezó a interesarse por una solución más automatizada a fin de reducir sustancialmente los tiempos de control, conservando

a su vez la precisión habitual. La solución de medición con un Laser Tracker parecía ser la solución de medición más clara en vista a que existían tres grandes dificultades: el equipo Snecma sabía poco sobre tecnología láser, también se desconocía el efecto de un láser en el objeto cargado pirotécnicamente y finalmente el tamaño del objeto de medición no permitía una medición completa desde una ubicación de láser única. La automatización era un enorme desafío puesto que, según explica el responsable del servicio de métodos y procesamiento del control dimensional no destructivo, “dejar siempre ejecutándose el mismo programa una vez que ha sido definido, significa una despreocupación completa. La minimización de las intervenciones personales a la largo de la cadena de medición, garantiza una determinada estabilidad de resultado”.

Además de responder a los numerosos desafíos, las cuatro empresas que respondieron a la convocatoria de Snecma debían ofrecer también una solución duradera que debía funcionar como mínimo durante 15 años y que debía ser además de fácil manejo. Damien Darriet recuerda las propuestas de solución de otros dos fabricantes de Laser Tracker y de una empresa que ofreció una solución fotogramétrica: “Además del sistema Laser Tracker de Leica Geosystems, también examinamos muy detenidamente otras tres soluciones. La primera solución que se nos ofreció durante la convocatoria, exigía la adquisición de un brazo de medición y un láser de seguimiento. Después de algunos intentos se hizo patente que el procedimiento no ofrecía la precisión deseada. Además, hubiéramos tenido que mover el brazo encima del equipo, lo que hubiera resultado muy difícil en un entorno tan sensible como el nuestro. Por lo tanto, este sistema fue descartado. La segunda propuesta era un sistema fotogramétrico que exigía el uso de varios aparatos y, por tanto, una buena interconexión de los equipos y una marcación precisa de nuestros objetos de medición. El tiempo de control estaba lejos de nuestros objetivos y este sistema no nos permitía medir puntos en el objeto desde arriba. La tercera solución –otro tracker– ofrecía con su gran ángulo de aplicación una ventaja importante, ya que permitía ver el equipo desde arriba y desde abajo con una única estación. Pero incluso aunque el distanciómetro de este producto necesitaba menos intervenciones manuales que su predecesor del mismo fabricante, aún no estaba lo suficientemente acreditado. El hecho de que no se ofreciera cámara significaba una importante desventaja para este proveedor, por lo que también tuvimos que descartarlo”.

De hecho, el Laser Tracker de Leica Geo-systems está equipado con una cámara de vídeo que permite la visualización de todo el escenario de medición y que ayuda en la automatización. Desde su puesto de observación, el usuario puede, por ejemplo, dirigir directamente el rayo láser hacia los reflectores que el sistema no encuentra por sí mismo (ve en la pantalla lo que el láser apunta). Con los datos teóricos o aproximados de los puntos por medir, el sistema busca y mide los objetivos, materializados por los reflectores, sin importar desde qué distancia. Mientras se realiza la medición, en el sala sólo se encuentran el láser y el objeto de medición. El sistema de mando completo, compuesto por PC y unidad de mando, se instala en el exterior. El equipo no es visible desde fuera, por lo que la cámara significaba para Snecma una enorme ventaja y una verdadera ayuda durante la medición.

Un sistema de medición 100% integrado

La instalación del Tracker fue emprendida por Leica Geosystems Commercial y el soporte técnico en estrecha colaboración con Snecma. El resultado es sofisticado y sencillamente sorprendente. Leica Geosystems encargó la implementación del programa de medición y el tratamiento personal del proyecto a una empresa de software con la que trabaja en asociación. El equipo de medición se instaló en una columna elevadora, el objeto de medición en una placa giratoria que automatizaba aún más la medición. El giro, así como la elevación y bajada de la columna elevadora se regulan automáticamente.

En el software Axyz ya existente, los desarrolladores integraron un programa que permite la automatización completa del sistema. Entre otras cosas, el usuario puede preajustar el programa de medición: definición de los puntos de medición, posición del Laser Trackers en la columna elevadora y del ángulo del objeto en la placa giratoria. Antes de encargar el pedido a los proveedores de software, se simularon los cálculos de las tres estaciones del Laser Tracker en su riel con el fin de garantizar las posiciones correctas y cuantificar las imprecisiones de la medición en cada punto. Luego se repitió el procedimiento con cada elemento incorporado en cada parte medida. Las numerosas pruebas realizadas en objetos con un tamaño de hasta 11 m con un triple control de los puntos medidos aportaron resultados excelentes. En el marco de este proyecto, los participantes desarrollaron herramientas de precisión especiales para facilitar la medición de puntos y elementos difícilmente accesibles, bajo control directo de PLC y con ayuda de 220 reflectores TBR de Leica Geosystems para materializar todos los puntos de medición en los objetos, 25 reflectores ojo de gato y dos los reflectores de espejo triple sujetados por las herramientas forman toda la red de medición. También se incluye en ella un sistema de referencia de los puntos característicos en la pieza de trabajo. Todas las mediciones se mueven en este sistema de referencia que puede ilustrarse en una única pantalla. “La medición de nuestros objetos más grandes dura actualmente como máximo un día. Con el sistema totalmente integrado de Leica Geosystems hemos podido automatizar la aplicación al máximo y alcanzar nuestro objetivo al 100%. Los usuarios están extremadamente satisfechos con el ciclo de medición y con su fiabilidad”, afirma Darriet.

Adopción total del equipo de medición

Dos grupos de usuarios son los responsables en Snecma del Laser Tracker del Leica Geosystems: los usuarios, que instalan las piezas de trabajo, y los empleados, que manejan el equipo de medición. En el transcurso de este proyecto se desarrollaron los equipos de trabajo entre la primera discusión sobre su aplicación y las exigencias finales para la medición en serie, lo que finalmente condujo a la creación de una solución a medida. “La adaptación del sistema siguió paso a paso los deseos del cliente y se adaptó según las necesidades de los usuarios. Estuvieron desde el principio muy interesados y totalmente implicados. Un láser de seguimiento que mide con precisión de centésimas de milímetro y la visibilidad de las coordenadas de punto en la pantalla cuando se mueve el reflector, significaban para ellos un gran avance técnico. Por este motivo, estuvieron muy implicados desde el principio a la hora de participar en el desarrollo del sistema en el sentido de una interfaz hombre-máquina. Gracias a su gran contribución, la puesta en servicio de la instalación fue muy sencilla y el equipo de medición se aceptó inmediatamente”, declara con orgullo Damien Darriet, y continúa: “Aunque el sistema parezca muy sencillo, las personas que lo utilizan para tareas de control e investigación deben tener una idea suficiente de todo lo que hay detrás de él. Determinados controles necesitan 14 estaciones, es decir 14 posiciones de observación, en distintas alturas. La instalación del programa, incluso con su simplificación máxima, exige una buena comprensión de la geometría y las matemáticas para prestar un buen trabajo. Una semana de formación sobre el uso del Tracker y sus conocimientos geométricos era suficiente para comprender el funcionamiento. El principal interés de este grupo de usuarios era el de aprender el procedimiento exacto y disponer de una herramienta de medición fácilmente manejable. Están muy, pero que muy satisfechos”.

El sistema Laser Tracker calcula todos los parámetros de forma totalmente automática y crea informes de medición en Excel para recuperar los puntos correspondientes y permitir un fácil tratamiento de los datos con métodos de cálculo sencillos. El software se perfecciona permanentemente. La estrecha colaboración, que ha cumplido realmente la expectativas de los usuarios, ha aportado importantes beneficios. “Actualmente la interfaz entre hombre y máquina para la programación es de tal nivel que sólo es necesario indicar qué posición de la placa para medición se desea obtener, dónde exactamente debe desplazarse el riel y cómo ha de colocarse en frente. En una estación se ven estos puntos y sus coordenadas. La visualización automática de los datos de todos los puntos y de las distintas fases de medición en una única interfaz, sobre una única pantalla es clara y sencilla. Y si el usuario desea obtener más información en la pantalla, tampoco resulta un problema”, declara Damien Darriet.

Snecma utiliza actualmente dos sistemas Laser Tracker de Leica Geosystems para sus necesidades en la fabricación en serie. Para garantizar una adecuada capacidad de acción, Snecma ha firmado un contrato de calibración in situ con el fabricante suizo. En él se incluye el ajuste y el control de las unidades de mando. “Se trata de una solución completa que llega hasta el mantenimiento y la calibración”, precisa Stéphane Malet, ingeniero de ventas de Hexagon Manufacturing Intelligence Francia, responsable de la marca Leica Geosystems en el suroeste de Francia. El sistema funciona desde hace cinco años, sin el menor motivo de preocupación.

Equipo de medición interdisciplinario

La utilización de un sistema láser permite también medir los primeros componentes de aviación de forma precisa y fiable. Darriet explica: “Según su definición, las piezas de aviación necesitan una medición directa en relación a un modelo digital. La medición de los puntos y el ajuste de la superficie permite detectar inmediatamente las diferencias respecto del modelo digital. Durante el proceso de fabricación, las piezas que se han ensamblado deben ir otra vez a un horno en el que la temperatura es decisiva. La temperatura y la presión modifican las formas geométricas. El efecto del horno en la geometría del componente es una medición necesaria. Con una pieza de pared muy fina, bastan 500 g de presión para deformarla. El control debe realizarse poco antes de pasar por el horno y poco después de pasar por él. Sólo un equipo de medición sin contacto en el mismo sitio puede realizar esta tarea. El Leica Geosystems Laser Tracker en combinación con el escáner Leica T-Scan manual e inalámbrico era la solución perfecta. Los primeros objetos se midieron junto con la empresa Leica Geosystems y luego con un proveedor de servicios. En los siguientes componentes se mostró enseguida que los costes de fabricación generados por las piezas no controladas, que no se correspondían con las especificaciones digitales, eran mucho más altas que la inversión en un sistema de medición. Snecma consideró poner en servicio un sistema Leica T-Scan.

Damien Darriet resume: “En nuestro negocio, la comprobación de alta precisión sin contacto es el futuro de la medición dimensional. Tanto en los sectores encargados del desarrollo como para los ámbitos en los que se examina el comportamiento de los materiales en distintos ciclos de producción a altas temperatura o alta presión atmosférica o en los que se analizan los sedimentos o la estabilidad en los materiales. Actualmente, Leica Geosystems es el único fabricante que cumple nuestras exigencias en cuanto a precisión y volumen de medición”.

Case Study: Snecma Propulsion Solide - Le Haillan

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