Sử dụng hệ thống đo 3D tự động để đo kiểm nhiều mẫu trong sản xuất

Forges de Courcelles: Đo kiểm nhiều mẫu trong sản xuất

Địa điểm / Quốc gia: Notgent / Pháp

Hệ thống GOM: ATOS ScanBox 5120, ATOS II Triple Scan và ATOS Triple Scan 12M

Phần mềm GOM: ATOS XL Professioanl VMR, GOM Inspect Professional VMR

Lĩnh vực: Rèn

Forges de Courcelles là một công ty rèn nằm tại tỉnh Haute-Marne vùng Grand-Est của Pháp. Họ chuyên sản xuất trục khuỷu cho những thương hiệu ô tô uy tín. Với buồng đo 3D quang học tự động mới ATOS Scanbox, doanh nghiệp này đã có điều kiện cải thiện quy trinh sản xuất bằng bằng cách giảm thời gian đo kiểm và gia tăng lượng dữ liệu thu thập được.

Forges de Courcelles là nhà sản xuất trục khuỷu lớn thứ hai Châu Âu cho những thương hiệu xe hơi nổi tiếng và là công ty rèn hàng đầu của Pháp. Công ty là một phần Sifcor, một tập đoàn gia đình, thành lập trong thập kỷ 1880 tại Nogent, tỉnh Haute-Marne. Xuất phát từ việc sản xuất dao, kéo, vào những năm 1950 tập toàn đã đa dạng hoá sang những lĩnh vực khác, như công nghiệp ô tô. Ngày nay, lĩnh vực ô tô là thị trường chính của tập đoàn. Forges de Courcelles chuyên sản xuất chi tiết thép cho hệ thống giảm xóc, động cơ và truyền động. Họ sử dụng kết hợp công nghệ ép nóng với máy ép và máy búa công nghiệp.

Khách hàng chính bao gồm những hãng xe nổi tiếng của Pháp như Renault, Peugueot cũng như những hãng xe quốc tế như BMW và Volkswagen. Hiện nay, doanh nghiệp có khoảng 450 nhân viên với lợi nhuận 150 triệu Euro và bán trên 65000 tấn thép, 41% trong số đó nhờ xuất khẩu.

Forges de Courcelles: Công ty Pháp hàng đầu trong ngành rèn ép cho công nghiệp ô tô

Từ những năm 70 của thế kỷ 20, Forges de Courcelles đã sử dụng những máy ép công nghiệp và phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ trong sản xuất hàng loạt. Máy ép 6300 Tấn đầu tiên của họ được lắp đặt những năm 1990. Năm 2007, họ đầu tư máy ép 8000 Tấn đầu tiên để phục vụ chế tạo cho một nhà sản xuất lớn của Đức. Chiếc máy ép cùng loại thứ hai được đầu tư vào năm 2014 để phục vụ sản xuất trục khuỷu với tốc độ cao.

Forges de Courcelles luôn luôn tin tưởng vào đổi mới và phát triển, được thể hiện qua việc đầu tư vào máy móc mới, nghiên cứu sản xuất sản phẩm mới, ứng dụng robot và tự động hoá vào dây chuyền sản xuất v.v… Chính điều này đã cho phép họ sử dụng robot để mở rộng sản xuất những chi tiết lớn hơn và cải thiện tiến độ sản xuất. Họ hiểu rằng phải cập nhật những thay đổi công nghệ, đổi mới máy móc. Hệ quả của sự đổi mới và cải tiến không ngừng đó là nhu cầu về đo kiểm 3D và công ty đã cân nhắc giải pháp của GOM.

Gia tăng nhu cầu đo kiểm 3D quang học

Cyril Schäfer là Giám đốc phụ trách mảng Nghiên cứu & Phát triển (R&D) của Forges de Courcelles trong 15 năm. Ông phụ trách dự án trang bị hệ thống đo kiểm GOM cùng với Vincent Bouet, với 17 năm kinh nghiệm tại Forges de Courcelles, trong đó có 5 năm làm Giám đốc quản lý Chất lượng, An Toàn và Môi trường (QSE). Họ đã bắt đầu có nhu cầu ứng dụng các hệ thống đo kiểm 3D quang học từ 10 năm trước, sau khi trao đổi với GOM về quá trình phân tích đánh giá trong R&D. Tại thời điểm đó, Forges de Courcelles chưa có hiểu biết gì về quét 3D và chỉ sử dụng phương pháp đo thông thường bằng đầu dò (probe) trên máy đo CMM.

“Chúng tôi tham gia Hội thảo về Rèn và Đúc (Forged and Foundries Workshop) do GOM tổ chức ở Metz vào năm 2016. Trục khuỷu phức tạp chúng tôi mang theo được ATOS Triple Scan quét trong một vài phút với chế độ quét thủ công. Đó là khi chúng tôi cân nhắc sử dụng ATOS Triple Scan trong kiểm soát chất lượng.” Cyril Schäfer chia sẻ.

Được chứng kiến tận mắt ưu điểm của hệ thống GOM tại hội thảo này, Cyril Schäfer và các đồng nghiệp lập một kế hoạch đánh giá kỹ thuật cho giải pháp tự động với ATOS ScanBox. Tháng 6 năm 2018, ATOS ScanBox 5120 với sensor ATOS II Triple Scan và modul Plus12M được lắp đặt tại xưởng của Forges de Courcelles.

Tự động hoá và tăng tốc độ đo kiểm

Khả năng đo kiểm nhanh chóng là nhân tố chủ chốt của Forges de Courcelles. Phụ thuộc vào điểm đo, một phép đo với đầu dò CMM thường tiêu tốn từ 10 đến 20 phút trên một sản phẩm. “Chúng tôi nhận thấy cơ hội để tăng tốc quá trình đo kiểm. Thêm vào đó, đo kiểm trên CMM chỉ cung cấp lượng dữ liệu giới hạn, vừa đủ cho kiểm soát trong chế tạo, nhưng có thể bị thiếu sót dữ liệu về hình dạng chi tiết, đặc biệt trong giai đoạn khởi đầu,” Vincent Bouet chia sẻ.

Hiện nay, dữ liệu quét 3D tổng thể cho phép chúng ta tiếp tục kiểm soát số liệu trong quá trình sản xuất song song với việc cung cấp cho công nhân dữ liệu 3D đầy đủ màu sắc về sai số và khiếm khuyết vật liệu của chi tiết họ đang chế tạo. Qua đó, họ có thể nhận biết được những thay đổi mà trước đây họ bỏ qua. “Chúng tôi đã làm cho quá trình nhanh hơn và thông minh hơn cho công nhân!”, Vincent Bouet giải thích.

Tại Forges de Courcelles, những chiếu ATOS ScanBox được lắp đặt tại 3 trạm sản xuất trong xưởng đúc trục khuỷu. Khoảng 15 công nhân sản xuất thường xuyên đem chi tiết tới phòng đo. Giao diện Kiosk (Kiosk Interface) đơn giản hoá việc kiểm tra nhiều mẫu lắp ghép với 4 chế độ hoạt động, cho phép họ lấy được dữ liệu trên 30 phép đo.

“Trong quá trình sản xuất, kiểm soát chất lượng được thực hiện trên 3 mẫu. Điều này để đảm bảo cho sự chuẩn xác của các chi tiết chế tạo ra. Tự động hoá hoàn toàn dây chuyền sản xuất trục khuỷu đã gia tăng năng suất. Trước đây, 3 mẫu này được đo bằng CMM. Chúng tôi phải gá đặt trục khuỷu, tiến hành đo, hạ mẫu và làm lại mọi thứ 2 lần nữa với 2 mẫu còn lại. Việc này tốn từ 10 tới 20 phút trên một mẫu. Nhờ có hệ thống của GOM với quá trình đo nhanh chóng và khả năng đo 3 mẫu cùng lúc, chúng tôi đã cải thiện thời gian xử lý trong trường hợp xảy ra vấn đề so với qui trình thống thường. Hiện nay, chúng tôi mất có 15 phút để đo kiểm 3 mẫu này với hệ thống của GOM,” Cyril Schäfer giải thích.

Vincent Bouet nói thêm, “Bên cạnh mục tiêu giảm thời gian đo, độ chính xác và ổn định của phép đo cũng rất quan trọng. Chúng tôi đã xác nhận với GOM về độ chính xác và ổn định của các thiết bị GOM bằng nhiều phép so sánh với các công cụ và phương pháp truyền thống của chúng tôi – một nhân tố quan trọng trong việc đảm bảo sự chuẩn xác của mẫu.” Trong đo kiểm hiện đại, khi các quá trình được thúc đẩy và đảm bảo bởi dữ liệu đo, bạn cần phải đảm bảo được độ tin cậy của dữ liệu số hoá từ máy quét. Do đó Forges de Courcelles hợp tác chặt chẽ với GOM để thiết lập các thông số phù hợp với các yêu cầu về độ chính xác, độ phân giải và tốc độ lấy dữ liệu.

“Lý do chính để lựa chọn GOM cho ứng dụng này là chất lượng của dữ liệu thu được cũng như tốc độ quét so với công nghệ phổ biến khác như quét 3D laser,” như Vincent Bouet khẳng định.

Họ cũng tận dụng cơ hội hợp tác với GOM để ứng dụng giải pháp ATOS ScanBox 5120 cho những ứng dụng đặc biệt của Forges de Courcelles. GOM giúp công ty thiết kế một hệ thống đo nhiều mẫu phù hợp với môi trường rèn đúc, đảm bảo hiệu quả cao trong đo kiểm và phù hợp với những tiêu chuẩn về an toàn và tiện dụng cho công nhân.

Buồng đo được lắp đặt thích ứng với yêu cầu chịu tải của mẫu tới 35kg được đặt vào bằng cần cẩu. Các biện pháp an toàn được áp dụng để đảm bảo khả năng hoạt động đúng chuẩn của buồn đo. Đó là những nỗ lực hợp tác của GOM và Forges de Courcelles, không chỉ trong lúc lắp đặt mà còn trong cả quá trình đào tạo, hướng dẫn cũng hỗ trợ sau bán hàng.

Giải pháp tương tác giữa Người và Máy (Human Machine Interface) tự động

Hervé Maupied, nhân viên tại Forges de Courcelles với 32 năm kinh nghiệm (trong đó 27 năm nhân viên phòng đo) và Frank Dorlet, nhân viên 19 năm làm việc với 3 năm làm nhân viên đo kiểm, đều là những chuyên gia sử dụng hệ thống cũng như phần mềm GOM.

Họ sử dụng phần mềm GOM Inspect Professional VMR để lập trình mô phỏng và đánh giá dữ liệu đo kiểm. Phần mềm ATOS XL Professional VMR là bộ phận thiết yếu của hệ thống. Phần mềm xử lý hình ảnh thu được và chuyển chúng thành mesh (lưới điểm) cho mục đích đo kiểm. Để đơn giản hoá trong ứng dụng, người dùng chỉ cần sử dụng giao diện Kiosk (Kiosk Interface). “GOM giúp chúng tôi tuỳ chỉnh những module này theo nhu cầu sử dụng và chúng tôi hiện nay đã kiểm soát được cả 3 hệ thống tự động,” hai kỹ sư đo kiểm chia sẻ.

Những cơ hội mới

Phần lớn doanh thu của Forges de Courcelles bắt nguồn từ lĩnh vực công nghiệp ô tô, một thị trường đầy cạnh tranh. Sức ép về giá thành cùng với việc đảm bảo hiệu quả trong lĩnh vực này từ nhiều năm qua rất đáng kể. Tại Nogent, công ty đã nhận thức được điều này và hành động để đảm bảo sự phát triển liên tục.

“Nhờ có công cụ số hoá 3D, chúng tôi có thể đo được 100% bề mặt sản phẩm. Điều này mở ra nhiều cơ hội mới trong cải thiện sản phẩm cũng như quá trình. Những dữ liệu thu được hiện đang phục vụ cho những dự án R&D mới.” Cyril Schäfer chia sẻ.

“Không chỉ nhờ có sự trợ giúp của GOM và sự cố gắng liên tục các chuyên gia tại Forges de Courcelles để dự án này thành công. Tất cả những nhân viên của chúng tôi đều xứng đáng được tưởng thưởng về sự tận tâm cải tiến máy đo đơn chiếc thông thường này thành một công cụ như một chiếc dao đa năng của riêng mình.” Cyril Schäfer bổ sung. Điều này không có gì là lạ khi Nogent là cái nôi của ngành làm dao nước Pháp.

Forges de Courcelles

Công ty gia đình được thành lập vào thập niên 1880s, Forges de Courcelles là thành viên của tập đoàn Sifcor Group: một chuyên gia sản xuất trong lĩnh vực rèn chi tiết ô tô. Đây là nhà sản xuất trục khuỷu lớn thứ hai Châu Âu cung cấp cho những hãng xe lớn như Renault, Peugeot và BMW. Trụ sở lại tỉnh Haute-Marne, công ty có trên 450 nhân viên và xuất khẩu sản phẩm đi khắp thế giới. Được đánh giá là công ty rèn hàng đầu của Pháp trong ngành công nghiệp ô tô, công ty liên tục cải thiện và luôn luôn đổi mới công nghệ.

Các hệ thống đo quét 3D quang học khác