Onde a metrologia encontra a fabricação de precisão atual

Em muitas indústrias de manufatura, a rapidez na entrega de peças acabadas é primordial. Mas uma peça sucateada não é uma peça acabada. A precisão e a qualidade das peças feitas de acordo com as especificações da indústria ou com base em conformidade são igualmente importantes. Conversamos com especialistas em metrologia para entender melhor como a tecnologia é usada para garantir a qualidade e quando.

O que está acontecendo na metrologia de hoje? À medida que as especificações das peças se tornam cada vez mais precisas, o mesmo acontece com a medição da precisão e qualidade dessas peças. Por exemplo, na indústria automotiva, muitas peças são frequentemente submetidas a mudanças de ano de modelo com uma ampla diversidade de peças. Toda vez que as especificações de uma peça mudam, mesmo que um pouco, isso significa novos dados CAD, novas matrizes ou moldes, potencial para novas ferramentas e mudanças nas medições.

Desde sondagem e medição em tempo real no processo até funções de medição inteligentes que são fáceis de usar sendo incorporadas diretamente aos controladores, a metrologia de hoje ajuda as empresas a reduzir o refugo e se tornar mais precisas mais cedo no processo de fabricação de peças. Máquinas de inspeção mais sofisticadas se aproximam da retificadora CNC, exatamente onde o processo de fabricação da ferramenta está acontecendo.

A evolução da metrologia na fabricação

Como tudo na fabricação de alta produção, a metrologia mudou para se adaptar aos tempos. A tendência é obter medições mais precisas no chão de fábrica que sejam simples de usar e forneçam informações muito precisas.

“As tolerâncias estão ficando cada vez mais apertadas, e por isso os operadores hoje estão sendo solicitados a fazer medições bastante precisas no chão de fábrica”, diz George Schuetz, diretor de medidores de precisão da Mahr, que está na Mahr há 42 anos. “As pessoas costumavam enviar peças para uma área de inspeção central, mas muitas vezes agora o operador da grande máquina CNC também é solicitado a ser o responsável pelo controle de qualidade.”

Algumas empresas podem ainda estar usando laboratórios para inspeção de qualidade, mas os trabalhadores podem esperar para descobrir a qualidade de suas peças em uma fila. E quando tempo é dinheiro, os gerentes de fábrica estão procurando maneiras de mover as verificações de qualidade e as correções de fabricação de peças a montante. Isso não quer dizer que os laboratórios não sejam usados, mas que a pressão da produção é uma realidade.

Do ponto de vista da manufatura enxuta, a metrologia é uma das áreas mais abrangentes da Indústria 4.0 e da internet industrial das coisas. A tecnologia usada na metrologia atual evoluiu tanto nas áreas “em processo” quanto nas áreas “pós-processo”.

A metrologia pós-processo acontece manualmente ou por meio de técnicas automatizadas – usando uma variedade de ferramentas portáteis centradas no operador após a fabricação de algumas peças. A metrologia em processo está acontecendo dentro de máquinas usando braços robóticos com sondas, sensores de captura de dados e medidas de correção automatizadas – usando software e programação em rede. A metrologia em processo mais avançada tem a capacidade de corrigir o curso em tempo real.

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Indo além do tempo de ciclo para reduzir, evitar ou eliminar a sucata

Não importa a tecnologia que está sendo usada – ou se é oficialmente parte do apelido da Indústria 4.0 – os porta-vozes da metrologia entrevistados concordam com isso:a sucata é o inimigo. As taxas de produção estão sempre sendo levadas ao máximo, especialmente nas indústrias aeroespacial, automotiva, de petróleo e gás e outras. Mas peças ruins aumentarão o tempo e atrasarão a entrega. Descobrir quando você tem peças ruins é fundamental para manter a produção funcionando, mesmo que isso acrescente um pouco mais de tempo no processo.

“Desde resultados medidos até monitoramento de processos e rede de campo, todas essas informações precisam ser compiladas em uma só – é crucial”, diz Patrick Harkness, vice-presidente de vendas de produtos distribuídos da Mitutoyo America. “De pequenas ferramentas manuais a centros de máquinas para coordenar máquinas de medição e sistemas de visão, há uma maneira de integrar seu gerenciamento de dados para criar uma fábrica inteligente que reduz custos e mão de obra e garante que você tenha peças precisas com pouco ou nenhum refugo.”

Lilian Barraud, presidente da Blum-Novotest, fabricante de testes, disse à Advanced Manufacturing o que está acontecendo na indústria automotiva:

“No passado, eles só falavam sobre tempo de ciclo e produção… Eles agora estão dispostos a aceitar um pequeno aumento no tempo de ciclo para incluir a inspeção em processo porque é a maneira mais eficiente e inteligente de garantir que todas as peças sejam produzidos ou fabricados dentro da tolerância, evitando sucata, reciclagem de sucata…”

Harkness, que está na Mitutoyo há quase 20 anos e começou sua carreira como engenheiro de projeto, explica como uma fábrica inteligente e conectada em rede com metrologia como um importante hub de dados pode ajudar um fabricante a se tornar preditivo. Os dados corretos podem dizer em quantos ciclos você pode fabricar peças - e quando é precisamente o momento certo para fazer um ajuste antes que a sucata possa ocorrer.

“Quando você obtém medições reais de uma ferramenta digital, essas leituras ao longo do tempo podem ajudar a ditar as mudanças no controle do processo”, diz Harkness. “Com a análise estatística correta que a metrologia fornece, você pode saber quando entrar e fazer uma troca de ferramenta – e evitar a sucata completamente.”

Tipos comuns de medidores de precisão em metrologia

Qual é o melhor medidor para produção em nível de operador? Vai depender das condições. Existem milhares de maneiras de medir um furo, mas engenheiros de processo e operadores de máquinas terão que entender as perguntas certas a serem feitas antes de escolher a ferramenta metrológica certa.

Qual é a tolerância e onde está? Qual é o volume? É sempre na mesma máquina? Quais são as condições na máquina e no piso? Qual é a temperatura?

Além de entender se uma peça é precisa e de qualidade, é preciso considerar também o acabamento da superfície – especialmente em peças automotivas, explica Schuetz. O buraco vai suportar o peso? Terá partes móveis dentro dele? Haverá fluido ou óleo passando por ele? Talvez precise ser super suave.

Aqui estão quatro tipos comuns de medidores de precisão, do simples ao mais complexo e orientado a dados.

Vá, não vá

Os anéis “Go, No-Go” estão em uso há muito tempo, diz Schuetz, mas não avaliam a qualidade. “São furos de aterramento de precisão que, se uma peça passar por eles, você sabe que essa peça é boa, mas é apenas um pedaço de aço”, diz ele. Não há nada que diga ao maquinista a qualidade da peça, apenas que o tamanho está correto.

Calibradores , Micrômetros

Se você quiser um pouco mais de informação do que isso em uma variedade maior de peças, os operadores tendem a usar paquímetros e micrômetros. Aqui, Schuetz diz que esses tipos de ferramentas manuais dão alguma versatilidade; eles tendem a ser muito influenciados pelo operador porque você precisa segurá-los corretamente e ter certeza de que não está apertando a peça com muita força.

“Então, essas são boas ferramentas de uso geral e são muito valiosas. Eles são ótimos para o maquinista, mas hoje existem algumas tolerâncias que talvez não sejam boas o suficiente para fazer a medição necessária”, diz Schuetz.

Medidores variáveis

Estes são pequenos medidores de bancada que podem ser ajustados para medir um “ID” (diâmetro interno) ou “OD” (diâmetro externo). “Eles têm um mestre para o qual você pode configurá-los e têm um indicador neles, então você configura esse medidor para medir uma dimensão específica”, diz Schuetz. “Agora isso mede muito mais rápido que um micrômetro porque já está definido para esse tamanho. Tem uma resolução muito boa e pode ter um indicador digital. O benefício com medidores variáveis ​​é a capacidade de começar a fazer o controle estatístico do processo, ou 'SPC', porque você obtém uma leitura de dados.

“Uma vez que você o tem, você sabe o quão bom ou ruim é o papel. E isso é mais um passo, dando ao operador a capacidade de medir”, diz Schuetz. “Você pode usar esses dados em uma média de execução para informar o que a máquina está produzindo para que você possa ver as tendências das peças. … Se você começar a registrar as informações de medição, poderá começar a tomar algumas decisões inteligentes.”

Medidores de variável fixa

Eles são feitos para medir dimensões específicas - e essencialmente eliminam a oportunidade de influência do operador.

“Pegue o setor automotivo, por exemplo. Você pode ter uma peça de bomba de água que tem alguns furos muito precisos, que estão sendo fabricados aos milhões… Pode dar uma leitura muito boa”, diz Schuetz. “Então, essa é praticamente uma maneira infalível de fazer algumas medições de laboratório muito precisas no chão de fábrica.”

Uma grande mudança apontada pelos metrologistas:ferramentas sem fio. Muitos dos mais recentes medidores e ferramentas portáteis cortaram o fio – o que ajuda a economizar tempo e esforço para os operadores sem sacrificar a funcionalidade.

Como sua loja avalia a qualidade e a precisão das peças? Quais são seus dispositivos de metrologia favoritos ou menos favoritos e por quê? Compartilhe no fórum. [registro obrigatório]