Đo quang học trong ngành nhựa - Chụp toàn bộ chi tiết nhanh chóng giúp giảm các bước lặp

Đo quang học trong ngành nhựa - Chụp toàn bộ chi tiết nhanh chóng giúp giảm các bước lặp

Thứ sáu - 19/10/2018 04:58

Oechsler một công ty có truyền thống lâu đời từ Bavaria, Đức, luôn cố gắng làm việc để cải thiện quy trình sản xuất của mình. Bằng việc sử dụng hệ thống đo lường quang học 3D của hãng GOM, chuyên gia  ngành nhựa có thể nhanh chóng tăng tốc độ sản xuất các công cụ ép phun nhựa.

Nếu lái xe cho các dòng xe mẫu mới đã không cần phải lo ngại về việc vất vả khi lên dốc nhờ có hệ thống phanh tay xe, điều này một phần là nhờ phát minh của công ty Oechsler AG. Vào cuối những năm 1990, công ty nhựa Bavarian đã phát triển một thiết bị truyền động cảm biến điện tử cho phanh xe (EPB), thay thế cho phanh tay truyền thống cho một số lượng lớn xe. Mấu chốt của thiết bị truyền động là hộp số được làm bằng nhựa. Thiết kế được cấp bằng sáng chế sử dụng vật liệu công nghệ cao nhằm đáp ứng các yêu cầu về hiệu năng sử dụng trong khi vẫn giữ được trọng lượng nhẹ.

Công ty HQ ở Ansbach là một trong sáu nhà máy sản xuất trên toàn cầu, sản xuất hơn hơn 400 loại vật liệu khác nhau, với tổng khối lượng lên đến 6000 tấn/năm. Gần 80% các loại vật liệu này được làm dưới dạng sợi nhựa được gia cố. “Các loại vật liệu như vậy có xu hướng bị biến dạng”  tiến sĩ Marco Wacker,  giám đốc công nghệ và phát triển tại công ty Oechsler và là thành viên của ban quản trị giải thích: “Đặc biệt là trong một số sản phẩm chi tiết vỏ bọc có thành mỏng”. 

gom at a glance jpg

Hệ thống số hoá 3D cho phép các quy trình đo lường đơn giản, nhanh chóng, cho độ chính xác cao tại công ty Oechsler.

Việc đo lường những chi tiết thủng vỏ bằng hệ thống đo lường tiếp xúc gặp phải nhiều vấn đề. Những thay đổi  trên công cụ không phải lúc nào cũng được phản ánh ngay trong dữ liệu đo được. “Khi chúng tôi xem xét vấn đề chi tiết hơn một chút thì nhận thấy rằng đo lường tiếp xúc mất quá nhiều thời gian, hơn nữa chỉ đo được một phần chi tiết mà chúng tôi cần. Vấn đề quan trọng hơn cả là phép đo tiếp xúc này làm giảm giá trị của đo kiểm 3D khi cho kết quả trừu tượng dưới dạng các điểm hệ nhị phân hoặc hệ tam phân trong một bảng biểu. Sau đó, nhà thiết kế phải chuyển đổi kết quả đo vào hệ thống 3D của mình”, Wacker giải thích. “Hệ thống này từ lâu đã không còn phù hợp trong thời đại kỹ thuật số”.

Vào năm 2012, công ty bắt đầu tìm một phương pháp thay thế. Quyết định cuối cùng dựa trên chuẩn so sánh các hệ thống đo lường tiếp xúc tại xưởng tích hợp máy chụp cắt lớp CT (máy chụp cắt lớp vi tính) và hệ thống đo lường quang học ATOS Triple Scan của hãng GOM, sử dụng đo quét 3D biên dạng của sản phẩm. Hệ thống chụp CT và giải pháp GOM đều chiếm ưu thế.

Các phép đo lường biên dạng của sản phẩm chỉ mất vài giây.

Trong quá trình đo điểm chính xác cường độ cao, cùng một chi tiết vỏ bọc được đo 6 lần với 550 điểm dữ liệu cho mỗi lần. Cuối cùng thì đo cắt lớp CT và công nghê đo biên dạng sản phẩm ngang hàng nhau về mặt tốc độ và độ chính xác. Thực tế, công ty Oechsler sản xuất nhiều chi tiết kết hợp (ví dụ các chi tiết vỏ bọc có chèn thêm chi tiết hoặc khung dẫn điện) là yếu tố quyết định lựa chọn ATOS Triple Scan của GOM.  

Thay vì chụp các điểm riêng lẻ, công nghệ đo quang học 3D thực hiện phép đo toàn bộ bề mặt hình học của vật thể. Kết quả là thu được đám mây điểm có độ phân giải cao.

Biên dạng của sản phẩm được chụp lại là nhờ hai camera. Một dữ liệu hình ảnh chi tiết bao gồm hàng triệu điểm ảnh được chụp lại trong vòng vài giây bằng phép đo không tiếp xúc. Phần mềm GOM sẽ căn chỉnh toạ độ tương ứng ba chiều cho mỗi điểm ảnh camera. Lưới đa giác được tính toán và mô tả hoá bề mặt tự do và hình dạng ba chiều của vật thể và sau đó có thể được so sánh và căn chỉnh ngay trên bản vẽ hoặc trực tiếp trên dữ liệu CAD dưới dạng phân tích hình khối và kích thước- một phép đo như vậy là hoàn thiện. So với công nghệ đo lường tiếp xúc, thì công nghệ này giúp quét toàn bộ bề mặt chi tiết rất nhanh mà không có điểm mù nào. 

Chụp toàn bộ bề mặt chi tiết nhanh chóng giúp giảm các bước lặp

gom at a glance

So sánh hai dữ liệu quét trên cùng một chi tiết được làm từ hai loại nhựa khác nhau.

Ông Norbert Krauß, Giám đốc dự án nghiên cứu và phát triển tại công ty Oechsler khặng định: “Điều tuyệt vời của hệ thống quang học là có thể nhìn thấy được nhiều thứ cùng một lúc. Không cần quan tâm đến hình học phẳng; bạn vẫn có thể thấy được vị trí của đường kính, khu vực và vị trí tiếp giáp”. Người dùng sẽ xem được toàn bộ chi tiết, thay vì chỉ một vài điểm trích ra như đo lường tiếp xúc. Điều này sẽ dễ dàng hơn nhiều để thực hiện việc chỉnh sửa chỉ trong vòng một bước.

“Trước đây, chúng tôi cần phải sử dụng các công cụ chỉnh sửa từng bước một lặp đi lặp lại để tránh sử dụng mối hàn. Ông Wacker giải thích. “Bây giờ chúng ta có thể nhìn thấy toàn bộ chi tiết giúp chúng tôi tự tin hơn, do đó có thể giám đáng kể số lần lặp đi lặp lại.

Hệ thống mô phòng và đo lường hỗ trợ nhau

Sau khi bản vẽ chi tiết đã được hoàn thành, cần lên bản báo giá. Nếu công ty Oechsler nhận được sự cho phép từ phía khách hàng, thì công cụ sẽ được kiểm tra trong bộ phận chế tạo và mô phỏng dòng chảy được tính toán trong một bộ phận mô phỏng kèm theo bằng phần mềm Moldflow.

Mô phỏng mang lại kết quả tốt cho hầu hết các loại vật liệu mà Oechsler sử dụng, bao gồm mô phỏng biến dạng cong vênh. “Đó là lí do tại sao chúng tôi hiện nay chúng tôi  tạo ra các công cụ với biến dạng rất ít”, Wacker giải thích. “Và để chúng tôi có thể ngày càng trở nên tốt hơn, chúng tôi đã tạo ra một quy trình kiểm soát nội bộ”.

Bước đầu, chuyên gia mô phỏng cài đặt các thông số cho quá trình vào hệ thống mô phỏng dựa trên kinh nghiệm lâu năm của mình. Người điều hành máy ép phun nhựa cập nhật dữ liệu, sửa đổi các thống số nếu cần, hoặc tạo ra các chi tiết dựa trên kinh nghiệm của riêng mình. Trong bất kỳ trường hợp nào, anh ta sẽ đo lường các sản phẩm nhựa bằng hệ thống GOM và đưa kết quả vào trong mô phỏng. Wacker đánh giá: “Một mặt, điều này giúp các chuyên gia mô phỏng phản hồi ngay được chất lượng của dự  toán trước đó. Mặt khác, anh ta biết được cần phải điều chỉnh quy trình như thế nào tuỳ theo các chuyên gia kỹ thuật. Dựa trên phản hồi này, chúng ta có thể cải thiện mẫu của mình một lần nữa để vận dụng những hiểu biết đó vào quá trình mô phỏng tiếp theo”. Ông Birgit Hauf, một thành viên của phòng R&D và chịu trách nhiệm cho hệ thống GOM nói thêm: “ Từng bước chúng tôi đang tổng hợp lại những kinh nghiệm đó. Về lâu dài, chúng tôi đơn giản hoá các thao tác đo lặp đi lặp lại. Máy GOM là một yếu tố quan trọng trong quy trình kiểm soát nội bộ này.”
The Goal: Feedback until the Necessary Accuracy has been Achieved

Mục tiêu: Phản hồi cho đến khi đạt được độ chính xác cần thiết

gom at a glance3 jpg png

So sánh giữa hai hình ảnh phụ tùng trước và sau khi hiệu chỉnh, dựa trên dữ liệu đo lường và đánh giá của GOM.

Các phòng dựng hình, chế tạo công cụ và sản xuất chi tiết sẽ thảo luận sửa đổi dựa trên kết quả đo lường. Ông Birgit Hauf phát biểu: “Khi hợp tác với nhà sản xuất công cụ, tôi đưa ra một báo cáo chỉnh sửa bản vẽ CAD. Công cụ được sửa lại và lấy lại mẫu. “Vòng lặp kiểm soát này được lặp lại cho đến khi đạt được độ chính xác mong muốn.


Ông Krauß (Trưởng phòng R & D) phát biểu: “Nhờ vào thông tin  mà hệ thống GOM cung cấp, bây giờ chỉ mất trung bình ba vòng lặp cho các chi tiết mới. Đối với các chi tiết thường xuyên lặp lại hình dạng tương tự, chúng tôi chỉ cần một vòng kiểm tra lớn và một vòng nhỏ. So với phép đo tiếp xúc sẽ cần rất nhiều nỗ lực và nhiều vòng lặp mới có thể từ từ hoàn thiện biên dạng của công cụ”. Thành viên hội đồng quản trị-ông Marco Wacker cho biết thêm: “Mục tiêu của chúng tôi là chỉ cần đến một vòng lặp”.

Máy quét 3D chiểm ưu thế trong việc so sánh các loại vật liệu

Công ty Oechsler cũng đang sử dụng ATOS Triple Scan để so sánh các loại vật liệu. “Vật liệu nhựa PBT GF 30 từ một nhà sản xuất không nhất thiết phải làm giống như vật liệu nhựa PBT GF 30 từ một nhà sản xuất khác” ông Wacker nói . Hệ thống đo cho phép xác định trong giai đoạn lấy mẫu vật liệu, xem vật liệu mới có khả năng tương tự như vật liệu tham chiếu hay không và cần phải điều chỉnh như thế nào. Với các chi tiết vỏ bọc, điểm quan trọng là ở vùng đầu nối, nơi có thành mỏng nhất. “Có thể có sự sai khác đáng kể giữa các nhà sản xuất hạng mười, mà chúng tôi có thể không có khả năng bù đắp bằng các thay đổi các tham số”, Wacker diễn giải. “Như một phương án cuối cùng, chúng tôi chỉ có thể làm một công cụ điều chỉnh. “Điều này có thể được giải quyết bằng cách lấy mẫu một số vật liệu thay thế ngay ở giai đoạn đầu trong khi phát triển chi tiết. Hệ thống GOM giúp giảm thiểu các bước thực hiện và nhanh chóng mang lại kết quả. Đây là một yếu tố vô cùng quan trọng trong giai đoạn tạo mẫu của một dự án.  

Phần mềm miễn phí giúp đánh giá toàn diện

Công ty Oechsler sử dụng phần mềm GOM Inspect miễn phí để đánh giá trực quan dữ liệu đo lường. Gói phần mềm cho phép chỉnh sửa và đánh giá dữ liệu 3D từ máy quét biên dạng, máy quét laze, máy cắt lớp CT và các nguồn khác. Phần mềm miền phí này cũng có thể được sử dụng làm trình xem 3D để đánh giá tổng quát các kết quả đo lường.

Ông Birgit Hauf phát biểu: “Phần mềm kiểm tra GOM không bị hạn chế đối với hệ thống GOM. Chúng tôi có thể sử dụng nó để thực hiện bất kỳ đánh giá nào, chẳng hạn như so sánh dữ liệu CAD, cập nhật tham số, bản vẽ 2D. Đó là một công cụ rất linh hoạt”. Do đó, không chỉ các phòng ban trực tiếp tham gia vào đo lường mà cả các học viên và đôi khi cả ban quản lý công ty Oechsler đều có thể sử dụng phần mềm này. Ông Wacker nói rằng: "Chỉ vì tò mò mà tôi cũng đã sử dụng phần mềm GOM Inspect để tự mình đánh giá".

Đo lường tự động được ưu tiên trong tương lai

Khoảng 80 chi tiết được tạo ra bởi công ty Oechsler trong năm qua và 35 trong tổng số các chi tiết này được chuẩn hóa bởi hệ thống GOM. Trách nhiệm cho toàn bộ dự án vẫn là phòng R&D. Tuy nhiên, thành viên hội đồng quản trị-ông Marco Wacker có kế hoạch sẽ chuyển giao công nghệ từng bước một cho các phòng ban kỹ thuật liên quan. Đến nay, công nghệ mới đã nhận được sự chấp thuận của đa số các phòng ban. Quản lí dự án R&D- ông Krauß cho biết: “Chúng tôi đã đạt đến giai đoạn mà các phòng ban có thể dễ dàng làm việc với hệ thống này”.  

Đây sẽ là một bước tiến tới mục tiêu của ông Marco Wacker: “Trong giai đoạn này, chúng tôi dự định sử dụng hệ thống bán tự động của GOM, và hệ thông hoàn toàn tự động tại một số quy trình. Điều này sẽ cho chúng tôi nhiều thời gian và lợi ích liên quan cho quy trình sản xuất của công ty”. 

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

 
Back Top