Soluciones digitales 3D para la inspección de moldes y matrices de automóviles

La producción de piezas automotrices depende en gran medida de moldes y matrices, que deben fabricarse según especificaciones exactas para garantizar la integridad y el rendimiento del producto final.

El proceso de desarrollo de moldes y matrices para los principales paneles de carrocería implica varios pasos críticos. Estos incluyen el diseño de matrices, el desarrollo de patrones, la fundición, la construcción y las pruebas. Entre estas, la fase de construcción se destaca como la más costosa e intensiva en uso de tiempo.

Los métodos de inspección tradicionales, aunque son efectivos hasta cierto punto, a menudo son deficientes a la hora de capturar detalles minuciosos y geometrías complejas de estas herramientas. En este punto es donde el escaneo 3D puede ayudar a mejorar el proceso de inspección. Al emplear escaneo 3D de alta precisión para la inspección de moldes y matrices automotrices, los fabricantes pueden lograr una alta precisión, eficiencia y confiabilidad.

Este artículo ilustra cómo el escaneo 3D puede ayudar a mejorar la inspección de matrices automotrices, explorando cómo se mejora el control de calidad, se reduce el tiempo de inactividad y se impulsa la innovación en el sector de fabricación de automóviles.

Desafíos de la medición de moldes y matrices

• Tamaño y movilidad: Los moldes y matrices automotrices son grandes, por lo que es difícil transportarlos a salas de medición dedicadas.
• Geometrías complejas: Los moldes presentan superficies intrincadas con muescas, bordes afilados, cavidades profundas y detalles finos. Los métodos tradicionales tienen dificultades para capturar tal complejidad con precisión.
• Superficies reflectantes: La medición de moldes metálicos puede dar lugar a ruido en la medición debido a su naturaleza reflectante.

Importancia de la medición de moldes y matrices

La inspección minuciosa es esencial para garantizar que los moldes y matrices se alineen con el diseño original. Los errores resultantes del mecanizado no solo afectan el ensamblaje de la matriz, sino que también afectan la capacidad de la matriz para crear paneles aceptables durante las pruebas. Si se detecta algún error en las dimensiones durante el montaje o las pruebas, se puede retrasar significativamente la entrega de la matriz completa a producción varios días o incluso semanas.

Cuando se identifica un error, se detiene la construcción y comienza un extenso análisis de la causa raíz. Para evitar retrasos causados por errores del proceso, es crucial una inspección precisa de la matriz.

Medir una matriz para evaluar dimensiones, planitud y defectos

Para este proyecto, nuestro cliente necesitaba inspeccionar una matriz utilizada en la producción de piezas de estampado automotrices. El objetivo era evaluar las dimensiones geométricas, la planitud e identificar cualquier defecto.

• Desafíos

Debido al gran tamaño y peso de la matriz, no es conveniente su movimiento. Es necesario medirla directamente en el área de trabajo.

La matriz tiene características intrincadas, que incluyen superficies curvas, perforaciones, zonas cóncavas-convexas y esquinas afiladas. Más aun, hay obstrucciones y puntos ciegos que son difíciles de manejar para las herramientas de medición convencionales.

Además, la superficie reflectante del molde podría interferir con el escaneo láser 3D, lo que afectaría la exactitud y precisión de la medición. Vale la pena señalar que el cliente ha especificado no utilizar ningún recubrimiento en polvo ni posicionamiento de objetivos.

• Escáner 3D: TrackScan-Sharp

Se utilizó el sistema de medición óptica 3D TrackScan-Sharp para capturar la geometría física de los moldes. Lleva la medición óptica a un nuevo nivel al ofrecer una distancia de seguimiento de hasta 6 metros, un rango volumétrico de 49 m³ y una precisión volumétrica de hasta 0,049 mm (10,4 m³).

• Flujo de trabajo

Escaneo láser: El escáner 3D capturó la superficie del molde, creando una representación de nube de puntos en una computadora.

Generación de datos: Los datos de la nube de puntos escaneados se importaron en un software para su procesamiento. A continuación, se realizó la alineación, el registro y otras operaciones necesarias para convertirlos en datos STL.

Análisis de desviaciones: Al comparar los datos escaneados con el modelo CAD original, se identificó cualquier desviación con respecto a las especificaciones de diseño. Este análisis guio los pasos posteriores.

• Beneficios

Proceso de medición in situ: Todo el proceso de medición se llevó a cabo in situ dentro del taller, ya que TrackScan-Sharp es portátil y resistente a las vibraciones.

Medición sin polvo y libre de objetivos: Gracias a su seguimiento óptico y algoritmo avanzado, TrackScan-Sharp eliminó la necesidad de rociar polvo o posicionar objetivos en los objetos bajo medición.

Flujo de trabajo eficiente: Aprovechando su impresionante volumen de medición de 49 m³ y su alta tasa de medición, el escáner 3D garantizó un proceso eficiente. Desde el escaneo inicial hasta la generación del informe de inspección final, todo el ciclo se completó en un tiempo impresionantemente corto de solo 40 minutos.

Inspección de moldes de gran escala

• Objetivo del proyecto

El objetivo principal de este proyecto es realizar una inspección exhaustiva de las matrices del techo de los automóviles utilizando el avanzado escáner láser 3D KSCAN-Magic. El objetivo es detectar cualquier desviación o defecto, y mejorar la eficiencia general del proceso de fabricación.

• Desafío de la inspección de matrices de gran escala

Tamaño y complejidad: La matriz posee un gran tamaño y detalles intrincados que son difíciles de medir con herramientas tradicionales.

Requisitos de precisión: Las piezas automotrices requieren una alta precisión para garantizar un ajuste y un funcionamiento adecuados, requiriendo herramientas de medición de gran precisión.

Gestión de datos: La gran cantidad de datos generados durante la inspección debe procesarse y analizarse de manera eficiente para proporcionar información procesable.

• Escáner 3D: KSCAN-MAGIC

El escáner 3D KSCAN-Magic destaca en la captura de datos 3D detallados con una alta precisión de hasta 0,020 mm. Es muy versátil, adecuado para escanear objetos de diversos tamaños y materiales. Con su alta tasa de escaneo, permite una rápida captura de datos, mientras que su interfaz amigable con el usuario y su portabilidad lo hacen adecuado para su uso en diversos entornos.

• Flujo de trabajo

Recopilación de datos: Se escaneó toda la superficie de la matriz del techo del automóvil, capturando datos 3D detallados. La alta precisión y velocidad del escáner permiten una captura de datos rápida y precisa, incluso para matrices grandes y complejas.

Procesamiento de datos: Utilizando el software adjunto para procesar los datos 3D. El software alinea y fusiona los datos escaneados en un modelo 3D completo.

Análisis: Comparación de los datos 3D escaneados con el diseño CAD original para identificar cualquier desviación o defecto. El software proporciona informes detallados sobre la precisión dimensional, la calidad de la superficie y otros parámetros críticos.

• Beneficios

Facilidad de uso: La facilidad de uso del KSCAN-Magic permite a los operadores aprender rápidamente y realizar inspecciones de manera eficiente.

Eficiencia: La rápida tasa de escaneo de hasta 4.150.000 mediciones por segundo reduce los tiempos de inspección, lo que ayuda a mantener los programas de producción.

Alta precisión: La alta precisión del KSCAN-Magic garantiza una inspección precisa incluso de los defectos o desviaciones más pequeños con una precisión de hasta 0,020 mm. KSCAN-Magic cuenta con un sistema de fotogrametría incorporado, lo que mejora la precisión y la estabilidad de las mediciones. Esto minimizó los errores y la repetición de trabajo debido a la desalineación del escaneo.

Operación flexible: el escáner 3D escaneó el troquel desde varios ángulos y distancias, sin verse afectado por las vibraciones del taller. También es portátil y ligero, por lo que era fácil de transportar en viajes de negocios.

Informes en tiempo real: El software de escaneo profesional generó mapas de color que mostraban las desviaciones comparando los datos 3D con el modelo CAD original.

Conclusión

La implementación de la tecnología de escaneo 3D para la inspección de moldes y matrices en la fabricación de automóviles mejora significativamente la eficiencia de la producción, el control de calidad y el ahorro de costos. Mediante el uso de escáneres 3D avanzados como TrackScan-Sharp y KSCAN-Magic, las empresas pueden alcanzar resultados de inspección precisos, en tiempo real y completos, asegurando que sus moldes y matrices cumplan con los más altos estándares de calidad y precisión.