Fabrico de Precisão: O Papel Crítico da Metrologia na Garantia de Qualidade e Conformidade

Em muitas indústrias de fabrico, a rapidez na entrega de peças acabadas é primordial. Mas uma peça descartada não é uma peça acabada. A precisão e qualidade de peças feitas segundo especificação da indústria ou baseada em conformidade é igualmente importante. Falamos com especialistas em metrologia para compreender melhor como a tecnologia é usada para garantir qualidade - e quando.

O que se passa na metrologia de hoje? À medida que as especificações para peças se tornam cada vez mais precisas, também o é a medição da precisão e qualidade dessas peças. Por exemplo, na indústria automóvel, muitas peças sofrem frequentemente mudanças de ano de modelo com uma ampla diversidade de peças. Cada vez que as especificações de uma peça mudam, mesmo que pouco, isso significa novos dados CAD, novas matrizes ou moldes, potencial para novas ferramentas e mudanças nas medições.

Desde sondagem e medição em processo em tempo real a funções de medição inteligentes fáceis de usar incorporadas diretamente nos controladores, a metrologia de hoje ajuda as empresas a reduzir sucata e tornar-se mais precisas mais cedo no processo de fabrico de peças. Máquinas de inspeção mais sofisticadas aproximam-se da retificadora CNC, exatamente onde o processo de fabrico de ferramentas está a acontecer.

A Evolução da Metrologia no Fabrico

Como tudo na produção de alto volume, 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 informação muito precisa.

"As tolerâncias estão a ficar cada vez mais apertadas, e por isso os operadores hoje são solicitados a fazer medições bastante precisas no chão de fábrica", diz George Schuetz, diretor de calibres de precisão na Mahr, que está na Mahr há 42 anos. "Antigamente enviavam-se peças para uma área de inspeção central, mas agora muitas vezes o operador da grande máquina CNC é solicitado a ser também a pessoa de controlo de qualidade."

Algumas empresas ainda podem estar a usar laboratórios para inspeção de qualidade, mas os trabalhadores podem esperar para descobrir a qualidade das suas peças numa fila. E quando o tempo é dinheiro, os gestores de fábrica procuram formas de mover os controlos de qualidade e correções de fabrico a montante. Isto não quer dizer que os laboratórios não sejam usados - mas que a pressão de produção é uma realidade.

Desde uma perspetiva de fabrico enxuto, a metrologia é uma das áreas que mais abraça a Indústria 4.0 e a internet industrial das coisas. A tecnologia usada na metrologia de hoje evoluiu tanto em áreas "em processo" como "pós-processo".

Metrologia pós-processo acontece manualmente ou através de técnicas automatizadas - usando uma variedade de ferramentas manuais centradas no operador após algumas peças serem feitas. Metrologia em processo está a acontecer dentro das 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 correção de curso em tempo real.

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Ir Além do Tempo de Ciclo para Reduzir, Evitar ou Eliminar Sucata

Não importa a tecnologia a ser usada - ou se é oficialmente parte do rótulo Indústria 4.0 - os porta-vozes de metrologia entrevistados concordam nisto: Sucata é o inimigo. As taxas de produção estão sempre a ser empurradas para o máximo - especialmente em aeroespacial, automóvel, petróleo e gás e outras indústrias. Mas peças más adicionam tempo e atrasam a entrega. Descobrir quando se tem peças más é chave para manter a produção a funcionar - mesmo que adicione um pouco mais de tempo em processo.

"Desde resultados medidos a monitorização de processo e redes de campo, toda essa informação precisa de ser compilada numa só - é crucial", diz Patrick Harkness, vice-presidente de vendas de produto distribuído na Mitutoyo América. "Desde pequenas ferramentas manuais a centros de maquinação a máquinas de medir por coordenadas a sistemas de visão, há uma forma de integrar a sua gestão de dados para criar uma fábrica inteligente que reduz custos e mão de obra e garante que tem peças precisas com pouca ou nenhuma sucata."

Lilian Barraud, presidente da Blum-Novotest, um fabricante de testes, disse à Advanced Manufacturing o que está a acontecer na indústria automóvel:

"[N]o passado só falavam de tempo de ciclo e produção … Agora estão dispostos a aceitar um ligeiro aumento no tempo de ciclo para incluir inspeção em processo porque é a forma mais eficiente e inteligente de garantir que todas as peças são produzidas ou fabricadas dentro de tolerância, evitando sucata, reciclagem de sucata…"

Harkness, que está na Mitutoyo há quase 20 anos e começou a sua carreira como engenheiro de design, explica como uma fábrica inteligente em rede com metrologia como um centro de dados principal pode ajudar um fabricante a tornar-se preditivo. Os dados certos podem dizer-lhe quantos ciclos pode fazer peças - e quando é precisamente o momento certo para fazer um ajuste antes de a sucata ser provável.

"Quando está a obter medições verdadeiras a sair de uma ferramenta digital, essas leituras ao longo do tempo podem ajudar a ditar mudanças de controlo de processo", diz Harkness. "Com a análise estatística correta que a metrologia fornece, pode saber quando entrar e fazer uma mudança de ferramenta - e evitar sucata completamente."

Tipos Comuns de Calibres de Precisão em Metrologia

Qual é o melhor calibre para produção a nível de operador? Dependerá das condições. Há milhares de maneiras de medir um furo, mas engenheiros de processo e operadores de máquina terão de entender as perguntas certas a fazer antes de escolher a ferramenta metrológica certa.

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

Além de entender se uma peça é precisa e da qualidade certa, também se deve considerar o acabamento superficial - especialmente em peças automóveis, explica Schuetz. O furo vai suportar peso? Terá peças móveis no seu interior? Haverá fluido ou óleo a passar por ele? Talvez precise de ser super liso.

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

Passa, Não Passa

Os anéis "Passa, Não Passa" são usados há muito tempo, diz Schuetz, mas não avaliam qualidade. "São furos de precisão que, se uma peça passa através, sabe que a peça está boa, mas é apenas um pedaço de aço", diz ele. Não há nada a dizer ao maquinação a qualidade da peça, apenas que o tamanho está correto.

Paquímetros, Micrómetros

Se quiser um pouco mais de informação que isso numa variedade maior de peças, os operadores tendem a usar paquímetros e micrómetros. Aqui, Schuetz diz que esses tipos de ferramentas manuais dão alguma versatilidade; tendem a ser muito influenciados pelo operador porque tem de os segurar bem e tem de se certificar de que não está a apertar a peça demasiado.

"Por isso, são boas ferramentas de uso geral, e são muito valiosas. São ótimas para o maquinação, mas há algumas tolerâncias hoje em dia que talvez não sejam suficientemente boas para fazer a medição que está a ser requerida", diz Schuetz.

Calibres Variáveis

São pequenos calibres de bancada que podem ser ajustados para medir um "DI" (diâmetro interior) ou "DE" (diâmetro exterior). "Têm um padrão mestre a que pode ajustá-los e têm um indicador neles, e assim ajusta-se esse calibre para medir uma dimensão específica", diz Schuetz. "Agora esse calibre mede muito mais rápido que um micrómetro porque já está ajustado a esse tamanho. Tem uma resolução bastante boa, e pode ter um indicador digital. O benefício com calibres variáveis é a capacidade de começar a fazer controlo estatístico de processo, ou 'CEP', porque obtém uma leitura de dados.

"Uma vez que o tem, sabe quão boa ou má é a peça. E por isso esse é outro passo a dar ao operador a capacidade de medir", diz Schuetz. "Pode usar esses dados numa média móvel para lhe dizer o que a máquina está a produzir para que possa ver tendências de peças. … Se começar a registar a informação de medição, pode então começar a tomar algumas decisões inteligentes."

Calibres Variáveis Fixos

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

"Pegue no automóvel, por exemplo. Pode ter uma peça de bomba de água que tem alguns furos muito precisos, que estão a ser fabricados aos milhões … Pode dar-lhes uma leitura muito boa", diz Schuetz. "Por isso, é virtualmente uma forma à prova de falha de fazer algumas medições de laboratório muito precisas mesmo no chão de fábrica."

Uma grande mudança que os metrologistas apontam: Ferramentas sem fios. Muitos dos calibres e ferramentas manuais mais recentes cortaram o fio - o que ajuda a poupar tempo e esforço para os operadores sem sacrificar a funcionalidade.

Como a sua oficina avalia a qualidade e precisão das peças? Quais são os seus dispositivos de metrologia favoritos ou menos favoritos e porquê? Partilhe no fórum. [registo necessário]