Metrologia básica:o que você precisa saber sobre medições de precisão

Se você estiver criando uma lâmina aeroespacial, um cabeçote de cilindro automotivo ou uma válvula em um ventilador, a precisão na fabricação é crucial. Veja o que você precisa saber sobre medições de precisão na fabricação.

A necessidade de medição de precisão existe desde que os humanos vão a lugares e constroem coisas. Sem ela, não haveria como se gabar da distância que seu exército marchou, da altura da pirâmide que você construiu ou da extensão de seus campos aráveis.

No entanto, foi somente quando os humanos começaram a produzir componentes intercambiáveis ​​em massa – armas de fogo e peças para máquinas, principalmente – que a precisão se tornou igualmente importante para os fabricantes e para aqueles que usam seus produtos.



Precisão? Precisão? Qual é a diferença? Para pegar emprestado de uma ilustração popular, um arqueiro de precisão pode atingir repetidamente a mesma área em um alvo, mesmo que esse ponto não esteja nem perto do centro do alvo. Um tiro preciso, por outro lado, é aquele que acerta o alvo, independentemente de o próximo tiro se perder. A pessoa que leva para casa o prêmio é aquela que pode alcançar ambos – precisão e exatidão – um qualificador que é tão verdadeiro para o campo de tiro com arco quanto para o chão de produção.

A linguagem internacional das medições

Discussões como essas estão sob a alçada da metrologia, a ciência da medição. Os metrologistas lhe dirão que a determinação da precisão de qualquer objeto (quão próximo ele chegou ao alvo) e a precisão do processo usado para fabricá-lo (com que frequência ele pode repetir esse desempenho) requer um sistema de padrões universalmente aceitos.

Também requer unidades de medida rastreáveis ​​a fenômenos físicos imutáveis, mas bem compreendidos. Por exemplo, o Sistema Internacional de Unidades (SI) define 1 metro como a distância que a luz percorre no vácuo em 1/299.792.458 de segundo, com padrões semelhantes para tempo, temperatura, massa e muito mais.

Existe uma ampla variedade de tais padrões e organizações de qualidade. A American Society of Mechanical Engineers (ASME), por exemplo, promove o American National Standards em metrologia dimensional, também conhecido como B89. Da mesma forma, existem vários padrões do American National Standards Institute (ANSI), ASTM International e International Organization for Standardization (ISO). Adicione a isso toda a discussão imperial versus métrica (também conhecida como Estados Unidos versus todos os outros), e você verá rapidamente por que a metrologia e a medição de peças podem ser um pouco confusas, mesmo para os especialistas.

Atender a esses padrões exige esforço. Fabricantes de todos os tamanhos e especialidades trabalham arduamente todos os anos para obter sua certificação de qualidade ISO 9001:2015. Se você estiver no setor aeroespacial, também deverá estar em conformidade com AS9100, um documento publicado pela Society of Automotive Engineers (SAE) e pela European Association of Aerospace Industries (AECMA). Os fabricantes de dispositivos médicos são obrigados a atender aos padrões de qualidade descritos na ISO 13485, enquanto as montadoras há muito seguem a ISO/TS 16949 (mas agora devem fazer a transição para o padrão IATF 16949 da International Automotive Task Force). Sem certificação ou adesão a esses padrões, sem trabalho.

Medindo a mudança dramática da tecnologia

Tal como acontece com a maioria das atividades de fabricação, a metrologia é um campo complexo. E embora as lojas possam receber um pouco de harmonização e simplificação, nenhuma discutirá a importância de aderir a padrões de qualidade robustos. Sem ele, as peças não se encaixam, os produtos falham, o crescimento da empresa (e, ocasionalmente, vidas humanas) está em risco. É por isso que os fabricantes devem trabalhar diligentemente para entender e cumprir os padrões aplicáveis ​​aos tipos de peças que fabricam e aos setores que atendem. Fazer isso significa ler a documentação relevante, fazer aulas ou seminários quando disponíveis, atender às diretrizes de qualidade auto-impostas e apoiar-se em especialistas conforme necessário.

Um deles é Dan Skulan. O gerente geral de metrologia industrial da Renishaw Inc., ele diz que a tecnologia de medição está passando por uma mudança dramática à medida que os fabricantes de todos os lugares tentam fazer mais com menos.

“Os dias de ter alguém parado na máquina, micrômetro na mão, estão acabando”, diz Skulan. “Cada vez mais oficinas estão colocando CMMs (máquinas de medição por coordenadas) e sistemas de medição multiuso como nosso Equator no chão, ou usando apalpadores de toque em máquinas-ferramentas CNC como parte integrante do processo de usinagem.”


Assista a este vídeo para saber como os avanços na automação de máquinas e fábricas, impressão 3D, ferramentas e metrologia e análise baseadas em máquina estão ajudando a aumentar a produção:



Esses tipos de tecnologias de inspeção automatizada aumentam a flexibilidade e reduzem os custos, acrescenta ele. Como um único dispositivo pode realizar várias medições, há menos necessidade de medidores rígidos dedicados usados ​​há muito tempo em todo o setor. E como esses sistemas não cometem erros humanos como esquecer de verificar uma característica da peça ou registrar uma dimensão, o processo de controle de qualidade é mais consistente e confiável. Além disso, o feedback dimensional é automático e imediato. Os humanos também podem ser alertados para agir quando os valores se afastam do nominal, ou o dispositivo pode até desligar a máquina-ferramenta, se necessário.

Patrick Sullivan, especialista em vendas de distribuição estratégica da Mitutoyo America Corp., vê as coisas de forma um pouco diferente.

“A automação tem sido uma tendência contínua há anos, mas esse tipo de fabricação não é adequado para todos ou todas as peças”, diz ele. “Há muito espaço para maquinistas qualificados que podem operar uma máquina-ferramenta e fazer leituras precisas com ferramentas de medição manual, dando-lhes a capacidade de tomar as decisões corretas em tempo real que nenhum robô pode. Não só o maquinista de hoje pode trabalhar para melhorar os processos no chão de fábrica, com a ajuda de transmissores de coleta de dados, o departamento de qualidade também pode receber dados bons e confiáveis ​​e trabalhar para ser mais proativo na abordagem dos desafios de fabricação.”

Tecnologia de metrologia:os mais recentes desenvolvimentos digitais

Dispositivos de inspeção mais automatizados não são a única mudança dramática; peças também estão mudando.

“O setor automotivo está mudando para veículos elétricos, com baterias, motores e sensores que nunca tivemos que medir antes”, diz o vice-presidente de vendas da Mitutoyo, Michael Creney.

“Ao mesmo tempo, várias indústrias importantes estão apertando seus requisitos. Os fabricantes médicos, por exemplo, precisam de assinaturas eletrônicas, trilhas de auditoria e credenciais de login específicas para atender às diretrizes da FDA”, continua Creney. “E a indústria aeroespacial está pressionando fortemente os gêmeos digitais e a engenharia baseada em modelos. Por causa disso, um número crescente de modelos CAD agora contém informações de fabricação de produtos (PMI), que podemos aproveitar em nosso MeasurLink, MiCAT Planner e outros tipos de software de qualidade.”

Aí vem mais um acrônimo:QIF, abreviação de Quality Information Framework. Creney sugere que o QIF pode ser considerado o sucessor do DMIS (Dimensional Measuring Interface Standard), o quase padrão sob o qual as CMMs e outros equipamentos de medição automatizados operam há muito tempo. No entanto, essa linguagem de décadas está começando a evoluir à medida que a) os sistemas de medição se tornam mais automatizados eb) uma maior riqueza de informações digitais se torna disponível.

“DMIS é uma especificação que todos interpretam de forma diferente e que não tem a robustez necessária em um ambiente de fabricação digital”, diz ele. “Mas QIF é um mundo totalmente diferente. A capacidade de importar um arquivo CAD e fazer com que seu software de qualidade extraia dados dimensionais e de tolerância relevantes e, em seguida, use-os para criar uma rotina de medição automatizada - é um grande desenvolvimento e é algo que apoiamos totalmente. QIF vai mudar tudo.”

Pesquisa rápida:como garantir medições de precisão

Sem medições precisas na fabricação, as peças não se encaixam, os produtos falham e os clientes podem ser colocados em risco.

Que medidas você está tomando para garantir que sua empresa esteja em conformidade com os padrões de medição de precisão?