Libertad para medir con Volvo

Aumentos de productividad a partir de la generación de prototipos por medio de la producción con el AT960, LAS-XL y T-Scan 5

 

Mecanizado de chapa metálica para automoción

Con aproximadamente 2400 empleados, Volvo Car Body Components (VCBC) en Olofström es una planta de producción de automoción que produce millones de piezas de carrocería cada año. Desde capós y techos hasta puertas y subensamblados, la instalación se dedica al prensado de chapa metálica para producir componentes clave de automóviles que se embarcan por completo o se ensamblan parcialmente en las fábricas de automóviles de Volvo en todo el mundo para un ensamblado y terminado final.

La fábrica moderna, de alta tecnología y respetuosa con el medio ambiente localizada en Olofström tiene una historia que se remonta a 300 años – primero se estableció como una empresa de herrería en 1735 y ha entregado piezas de carrocería para todos los automóviles de Volvo desde 1927. Desde que fue adquirida por Volvo en 1969, los últimos 50 años se ha dedicado al prensado y ensamblado parcial de piezas para carrocería para la gama completa de vehículos de Volvo, así como para clientes externos como Volvo Trucks, Ford y Land Rover. 

Las primeras etapas de producción del proceso de diseño del automóvil en Volvo se basan ´principalmente en el desarrollo de herramientas para el estampado de chapa metálica diseñadas y fabricadas por el equipo de herramientas y matrices en Olofström. El equipo es responsable de producir prototipos de herramientas y con hasta 80 herramientas necesarias para el proyecto de un vehículo esto puede representar una tarea de cuatro a cinco meses. Generalmente cada proyecto demora un año y el resto del tiempo se dedica a producir el mecanizado final que se usará para el prensado de cientos de miles de componentes de carrocerías.

The Leica Absolute Tracker AT960 is used to measure car body partsEn 2018, el equipo decidió que era el momento de introducir una solución de metrología moderna a su generación de prototipos y producción con el objetivo de mejorar la productividad. Identificaron diversos pasos clave en sus procesos de diseño, producción y validación que potencialmente podrían beneficiarse con la introducción de equipos de medición avanzados. Al contar con un área de calidad grande y bien equipada, el equipo ya estaba familiarizado con una amplia gama de hardware de metrología, desde MMCs con brazos horizontales hasta escáneres de luz estructurados. Estaban dispuestos a considerar diversos sistemas diferentes disponibles en el mercado, pero una de sus consideraciones principales consistía en identificar una solución que resultara útil tanto en el taller como en el área de calidad.

Con numerosos sistemas Absolute Tracker ya en uso en las principales áreas de producción de la planta de Olofström, la experiencia interna existente en el lugar combinada con la ya reconocida portabilidad y flexibilidad de los sistemas Absolute Tracker hizo que la elección de sistemas láser tracker adicionales de Hexagon fuera el siguiente paso lógico.

Mejora de la fundición inicial

El primer paso en la producción de un prototipo diseñado o de un mecanizado final consiste en el fresado de un bloque fundido de materia prima. La fundición no es un proceso preciso y la pieza fundida generalmente se entrega con gran exceso de materia prima que posteriormente debe ser fresada para obtener el tamaño y la forma correcta con una máquina de fresado CNC.

Un paso importante en el montaje de una pieza fundida para fresado consiste en comprobar que la máquina fresadora y la pieza no chocan ya que ambos se colocan en posición antes de comenzar el fresado. Una colisión de este tipo puede provocar un daño muy costoso a la máquina fresadora CNC y generar un retraso considerable. Por lo tanto, el operario debe introducir un factor de seguridad durante el montaje de las piezas – colocar la máquina lo suficientemente lejos del material para asegurar que no se presenten colisiones. Llevar a cabo este procedimiento de forma visual no es sencillo y a menudo sucede que la máquina fresadora pasa un tiempo considerable al inicio de su programa trabajando sin fresar material alguno.

“Esos datos de escaneo inicial indican que en este punto debe evitar la pérdida de tiempo,” explica Kim Tingstedt, Operario de herramientas y matrices en VCBC Olofström. “Al optimizar el programa de fresado según el tamaño real del material, se logra un ahorro de tiempo considerable ya que no importa si la máquina trabaja con o sin material, siempre lo hará a la misma velocidad. Se lograrán mejores tiempos de producción en las máquinas fresadoras y eso significa que es posible aceptar más piezas y mecanizados.”

Esta optimización se logró anteriormente, pero con los datos de escaneo exhaustivos proporcionados por la LAS-XL, el proceso se facilita considerablemente. “Con el escaneo, nuestros constructores obtienen mayor información comparada con nuestra solución previa MMC, la cual solo ofrece puntos, por lo que pueden observar mayores elementos con el escaneo” comentó Kim Tingstedt. “El constructor puede llevar esos datos a la máquina CNC y pueden ayudar a optimizar con mayor facilidad la pieza de fresado ya que es posible visualizar realmente la pieza.”
Ahora tenemos mejores tiempos de producción en las máquinas de fresado.Es posible usar de otras formas estos datos de escaneo de fundición para mejorar la producción. Los moldes para la fundición son extremadamente pesados y difíciles de mover, por lo que cualquier posibilidad de hacerlos más ligeros mejora su utilidad y reduce la cantidad de materia prima necesaria para su fabricación. Por lo tanto, es necesario hacerlos lo más pequeños posible, aunque no deben ser demasiado pequeños. Si no se deja material suficiente entre la parte externa de la herramienta y la parte interna del molde de precisión, no será lo suficientemente fuerte para soportar un estampado repetido de alta potencia.

El uso de datos de escaneo después de la fundición, es posible perfeccionar la fundición de los prototipos subsecuentes y las herramientas finales para asegurar que se obtenga el peso y el uso de materia prima mínimos sin disminuir la integridad estructural de la herramienta. También tiene la ventaja de permitir que la máquina fresadora comience a trabajar más cerca de la forma final de la pieza con cada iteración, lo que aumenta el ahorro de tiempo en cada paso.

El Leica Absolute Scanner LAS-XL resulta la herramienta perfecta para este proceso de escaneo. Su amplia línea de escaneo y su gran alcance permiten escanear la pieza fundida muy rápidamente, lo que garantiza que el escaneo sea viable como una alternativa más rápida para implementar un factor de seguridad mayor durante el fresado. 

Con la distancia de medición líder del LAS-XL en el mercado, es posible medir puntos inaccesibles dentro de cavidades que están diseñadas en los mecanizados para ahorrar el uso de material y reducir el peso final. Un escáner de largo alcance como el LAS-XL permite medir con precisión estas cavidades por lo que el equipo de herramientas y matrices puede ir más allá de los límites cuando se trata de ahorrar materiales y reducir el peso sin comprometer la funcionalidad de la herramienta. 

Volvo improves the initial casting with laser scanning technologyInspección de calidad del mecanizado final

Una vez que se completa la etapa del fresado del proceso de producción es posible comprobar la precisión del mecanizado final. Esto requiere de un grado de medición más fino que el que se obtiene con el LAS-XL. Pero con el Absolute Tracker AT960 ofreciendo un gran número de soluciones de escaneo compatibles, el equipo solo requirió invertir en un escáner de gran dinamismo para satisfacer esta necesidad. 

Con el Leica T-Scan 5 es posible inspeccionar el área de moldes del mecanizado por fresado y cualquier prensa de prueba y compararlo con cualquier CAD para analizar la precisión. Este es un proceso mucho más rápido de lo que se podía lograr anteriormente, el cual reduce considerablemente el ir y venir en la generación de prototipos repetidos al llevar la pieza fabricada inline con diseño con menos iteraciones de prototipos. 

“La herramienta se envía a producción para el estampado de la primera pieza,” comentó Johanna Persson, del departamento de calidad. “La pieza se escanea para determinar si es correcta, y de no ser así, es necesario descubrir la causa. El tracker y el escáner nos facilitan la identificación del problema – con estos datos de escaneo es posible observar mucho más en las etapas iniciales y no es necesaria la reconstrucción.” 

También es posible aplicar el escáner más adelante en la línea de producción, tanto para comprobar la precisión de la pieza como para el mantenimiento de la herramienta. Las piezas se llevan periódicamente al equipo de herramientas y matrices para efectuar una inspección de calidad con facilidad con un rápido escaneo con el T-Scan 5. Mientras que otro equipo es responsable del mantenimiento de las herramientas en curso, ahora confían en el nuevo equipo de herramientas y matrices al diagnosticar problemas – un mecanizado que ya ha estado en la línea de producción y no genera piezas satisfactorias se puede inspeccionar rápidamente en el taller gracias a la portabilidad del Absolute Tracker y del T-Scan 5.

Esta rápida identificación de las causas de los defectos de la fabricación constituye un ahorro clave de tiempo al compararla con una solución de inspección que está sujeta al área de calidad, particularmente cuando se aplica en piezas que son difíciles de transportar como las herramientas de chapa de automoción. 

Esta capacidad de cambiar entre escáneres con diferentes capacidades y de aplicar estos sistemas a una amplia gama de aplicaciones de inspección, fue una de las principales ventajas que impulsaron al equipo de herramientas y matrices en Olofström a invertir en un sistema Absolute Tracker. “Revisamos una gran cantidad de sistemas de escaneo y la flexibilidad de uso para varios objetivos, que era lo principal para nosotros,” explicó Håkan Nilsson, Arquitecto jefe de TI , RnD y adquisiciones en Volvo Group. 

El equipo de herramientas y matrices pudo usar el Absolute Tracker AT960 para la alineación inicial de su máquina prensadora de grandes dimensiones. Este proceso único resultó sumamente sencillo con el uso del tracker y los reflectores y la función de orientación con la gravedad del AT960. 

Aprendizaje a partir de la experiencia

Después de recibir el tracker y el sistema de escáneres, el equipo estaba listo y trabajando con solo un poco de ayuda del equipo de asistencia técnica de Hexagon. “[El Absolute Tracker] es ampliamente conocido en Volvo, Ha estado en Volvo durante mucho tiempo, por lo que ya se contaba con experiencia con la unidad,” comentó Fredrik Sjöberg, ingeniero de construcción de prototipos en Volvo Car. 

Volvo in Olofstrom uses a Leica Absolute Tracker with the LAS-XL laser scanner“Hexagon apoyó con capacitación básica, pero desde el principio realmente ya sabíamos lo que hacíamos. Ya teníamos un escáner manual, con PolyWorks, y este era tan solo un sistema nuevo, pero el concepto ya era familiar.”

Los nuevos miembros del equipo han comenzado a usar el equipo con facilidad usando solo recursos de capacitación internos. El sistema resulta tan sencillo de usar que el equipo no ve la necesidad de un sistema de formación codificado – solo requieren demostrar, y los principiantes aprenden sobre la marcha, siempre trabajando en paralelo con otros usuarios experimentados para supervisión y consejos.

El futuro de la medición

El equipo de herramientas y matrices en el centro de Volvo Car Body Components en Olofström ha quedado muy impresionado con la implementación de sus nuevos sistemas de escáneres Hexagon, y ya están en curso las negociaciones para la introducción de más equipos de medición avanzada en el departamento. 

Trabajan con un gran número de MMCs grandes en el área de calidad y conocen el potencial para actualizar con sistemas automatizados y programables para una amplia variedad de sus aplicaciones. Desde escáneres con luz estructurada hasta sistemas robóticos alimentados por un Absolute Tracker, definitivamente cuentan con una gran variedad de opciones para continuar mejorando la productividad con Hexagon.

 

Case Study: Volvo Car Body Components (VCBC), Olofström, Suecia

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