Chụp toàn bộ chi tiết nhựa nhanh chóng chỉ mất vài giây
Oechsler – công ty có truyền thống lâu đời tại Bavaria, Đức. Công ty chuyên sản xuất các sản phẩm ép phun nhựa. Oechsler luôn có gắng cải thiện quy trình sản xuất của mình. Sử dụng hệ thống đo lường quang học 3D của GOM giúp các chuyên gia nhanh chóng tăng tốc độ sản xuất.
Nếu bạn đang lái các mẫu xe mới thì không cần phải lo ngại khi xe lên dốc. Đó là nhờ có hệ thống phanh tay xe được phát minh bởi 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). Chúng thay thế cho phanh tay truyền thống cho 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. Bởi chúng đáp ứng các yêu cầu về hiệu năng sử dụng trong khi vẫn giữ được trọng lượng nhẹ. Công ty HQ tại Ansbach là một trong sáu nhà máy sản xuất vật liệu trên toàn cầu. Công ty sản xuất hơn 400 loại vật liệu khác nhau. Tổng khối lượng lên đến 6000 tấn/năm. Gần 80% các loại vật liệu này được làm dưới dạng sợi nhựa gia cố.
“Các loại vật liệu như vậy có xu hướng bị biến dạng. Đặc biệt trong một số sản phẩm chi tiết vỏ bọc có thành mỏng”.
— Tiến sĩ Marco Wacker – giám đốc công nghệ và phát triển sản phẩm tại công ty Oechsler – thành viên ban quản trị
Hình 1: 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.
Đo lường những chi tiết vỏ bọc bằng hệ thống đo lường tiếp xúc gặp phải nhiều vấn đề. Những thay đổi trên chi tiết không phải lúc nào cũng được phản ánh ngay trong dữ liệu đo.
“Đo lường tiếp xúc mất quá nhiều thời gian và không đo được toàn bộ bề mặt chi tiết. Kết quả đo 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 mới hiểu được. Do đó, hệ thống này từ lâu đã không còn phù hợp trong thời đại kỹ thuật số.”
— Wacker
Vào năm 2012, công ty bắt đầu tìm một phương pháp thay thế. Quyết định cuối cùng dựa trên so sánh giữa 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. Cả hai hệ thống đều ngang hàng nhau.
Đo lường biên dạng của sản phẩm chỉ mất vài giây.
Thử nghiệm đo lường tốc độ cao cùng một chi tiết vỏ bọc trong 6 lần đo. Mỗi lần đo được 550 điểm. Kết quả là cả hai hệ thống đều ngang hàng nhau về mặt tốc độ và độ chính xác.
Thực tế, Oechsler sản xuất nhiều chi tiết kết hợp. Ví dụ các chi tiết vỏ bọc có chèn thêm chi tiết hoặc khung dẫn điện. Đây 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. Và 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. 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. 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 thướ. 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
Hình 2: So sánh hai dữ liệu quét trên cùng một chi tiết được làm từ hai loại nhựa khác nhau.
“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”
— Ông Norbert Krauß – giám đốc dự án nghiên cứu và phát triển tại công ty Oechsler
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 khi thực hiện việc chỉnh sửa chỉ trong vòng một bước.
“Trước đây, chúng tôi cần phải sử dụng các công cụ chỉnh sửa lặp đi lặp lại để tránh sử dụng mối ghép. Bây giờ, chúng tôi có thể nhìn thấy toàn bộ chi tiết. Do đó, có thể giảm đáng kể các bước lặp.
— Ông Wacker
Hệ thống mô phỏng và đo lường hỗ trợ nhau
Sau khi bản vẽ chi tiết đã hoàn thành, họ cần lên bản báo giá. Nếu khách hàng đồng ý thì công cụ sẽ được kiểm tra trong bộ phận chế tạo. Mô phỏng chúng 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 hiện nay chúng tôi tạo ra các công cụ với biến dạng rất ít. Để ngày càng tốt hơn, chúng tôi đã tạo ra một quy trình kiểm soát nội bộ.”
— Wacker giải thích
Nhờ vào kinh nghiệm, trước tiên, chuyên gia mô phỏng cài đặt các thông số vào hệ thống mô phỏng của mình. Người điều hành máy ép phun nhựa cập nhật dữ liệu. Sau đó, sửa đổi các thông 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. Sau đó đưa kết quả vào mô phỏng.
“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.”
— Wacker“Dựa trên phản hồi này, chúng tôi có thể cải thiện mẫu của mình một lần nữa. Để từ đó vận dụng vào quá trình mô phỏng tiếp theo. 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.”
— Ông Birgit Hauf – thành viên của phòng R&D và quản lý hệ thống GOM
Phản hồi cho đến khi đạt được độ chính xác cần thiết
Hình 3: 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.
“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 Birgit Hauf-Trưởng phòng R & D“Dựa trên dữ liệu hệ thống GOM cung cấp, bây giờ chỉ mất trung bình ba vòng lặp cho các chi tiết mới. Đối với chi tiết 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”.
— Ông Birgit Hauf-Trưởng phòng R & D
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 chiếm 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. 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.”
— Wacker
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.
“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”.
— Ông Birgit Hauf
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 thống 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.”
