W jaki sposób dane pomiarowe 3D wspierają każdy etap cyklu życia produktu w przemyśle wytwórczym

Czym są dane z pomiarów 3D i dane pomiarowe 3D?

‍

Dane z pomiarów 3D to surowe dane zebrane podczas skanowania 3D, takie jak chmura punktów przedstawiająca całą geometrię powierzchni obiektu bez żadnych interpretacji.

Zebrane dane są zazwyczaj nieprzetworzone i służą jako podstawa do dalszej analizy.

Dane pomiarowe 3D są wynikiem przetworzenia danych zebranych podczas pomiaru (siatki lub chmury punktów) za pomocą oprogramowania metrologicznego. Można je wykorzystać do wyodrębnienia elementów geometrycznych, takich jak płaszczyzny, walce i okręgi.

Narzędzia pomiarowe, w tym ramiona pomiarowe, skanery i maszyny współrzędnościowe (CMM), dostarczają dane dotyczące pozyskiwania i pomiarów w 3D. Ułatwiają one realizację całego cyklu życia produktu, od projektu po konserwację.

‍

‍

Kluczowe elementy na początkowych etapach cyklu życia produktu

‍

Badania i rozwój (B+R)

Dane pozyskane w technologii 3D dostarczają cennych informacji w trakcie procesu badań i rozwoju, umożliwiając inżynierom i naukowcom podejmowanie świadomych decyzji w oparciu o rzeczywiste dane, co ostatecznie przyczynia się do uzyskania wyników o wyższej jakości.

Dział badań i rozwoju wykorzystuje dane metrologiczne 3D do różnych celów związanych z pracami rozwojowymi.

‍

Faza koncepcyjna i projektowa

Na tym etapie wstępne pomysły dotyczące produktu przekształca się w szczegółowe plany, a następnie w prototypy. Posiadanie danych 3D ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że projekt będzie działał zgodnie z zamierzeniami.

‍

Testy prototypów i badania materiałów

Przed rozpoczęciem produkcji seryjnej dane pomiarowe pomagają zweryfikować dokładność prototypu poprzez porównanie rzeczywistych elementów z modelami projektowymi. Analiza oparta na tych danych daje również zespołom badawczo-rozwojowym możliwość testowania nowych materiałów i koncepcji, co sprzyja innowacyjności i optymalizacji parametrów produktów.

‍

Wykorzystanie danych pomiarowych 3D do ulepszania produktów

Digitalizacja modeli fizycznych

Projektanci techniczni mogą wykorzystywać skanery 3D do rejestrowania dokładnych szczegółów geometrycznych fizycznych prototypów, przekształcając zebrane dane (chmurę punktów) w siatki w celu dalszego dopracowania. Umożliwia to szybsze tworzenie prototypów i pozwala na łatwe wprowadzanie modyfikacji.

Poprawa dokładności projektowania

Dzięki danym pomiarowym 3D inżynierowie projektanci mogą udoskonalić proces produkcji w oparciu o rzeczywiste właściwości fizyczne części i materiałów, eliminując domysły, ograniczając liczbę iteracji projektowych i przyspieszając proces rozwoju.

Na przykład po wstępnych testach prototypu producent samochodów zauważa, że kierowcy uważają podłokietnik konsoli środkowej za nieco niewygodny podczas długich podróży. Zamiast projektować go od nowa, technik ręcznie modyfikuje wyściółkę piankową, aż spełni ona wymagania ergonomiczne. Zmodyfikowany element jest następnie skanowany w 3D, co pozwala projektantom uchwycić dokładną geometrię ulepszonego kształtu i włączyć ją bezpośrednio do modelu CAD, ograniczając liczbę iteracji i przyspieszając ostateczne zatwierdzenie projektu.

Przeprowadzanie kontroli pierwszego egzemplarza (FAI)

Po zakończeniu kontroli pierwszego egzemplarza danej części dane te można wykorzystać do utworzenia zakresu pomiarowego 3D. Już od wczesnych etapów produkcji operator jest prowadzony przez z góry określone etapy kontroli, co pozwala zoptymalizować czas i zasoby.

Seria skanerówSkyline firmy Kreon doskonale nadaje się do rejestrowania szczegółowych danych dotyczących skomplikowanych elementów. Dane 3D można zintegrować z oprogramowaniem CAD, co pozwala na usprawnienie procesów projektowych.

‍

Poprawa kontroli jakości w trakcie produkcji dzięki danym z kontroli 3D

Wczesne wykrywanie wad

Rozwiązania do skanowania 3D umożliwiają kontrolę części w czasie rzeczywistym na etapie produkcji. Pomaga to wcześnie wykrywać takie problemy, jak widoczne linie łączeń, odkształcenia czy skurcz, co pozwala producentom na szybkie wprowadzenie korekt, ograniczenie ilości odpadów oraz zapobieganie wprowadzaniu wadliwych produktów na rynek.

Mapowanie kolorów do analizy powierzchni

Po nałożeniu zmierzonej chmury punktów lub siatki na model teoretyczny oprogramowanie generuje kolorową mapę odchyleń, wizualnie zaznaczając różnice. Analiza ta ułatwia identyfikację nierówności powierzchni lub wad obróbki (współosiowość, zużycie, uszkodzenia).

Zapewnienie spójności wymiarowej

Zaawansowane narzędzia do kontroli 3D gwarantują, że każdy element jest zgodny z wąskimi tolerancjami projektowymi, wykrywając nawet najmniejsze odchylenia. Ma to szczególne znaczenie w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym, gdzie nawet najmniejsze odchylenie może wpłynąć na wydajność, bezpieczeństwo lub montaż.

Statystyczna kontrola procesów (SPC)

Szybka i dokładna analiza zebranych danych umożliwia przeprowadzanie analiz statystycznych w czasie rzeczywistym. Dzięki badaniu powtarzających się odchyleń w wielu elementach pozwala to na utrzymanie długoterminowej stabilności procesu i zapobieganie rozprzestrzenianiu się wad.

Optymalizacja oprzyrządowania i parametrów produkcyjnych

Dane z pomiarów 3D nie tylko służą do weryfikacji części, ale także pomagają w optymalizacji oprzyrządowania. Dzięki tym danym producenci mogą udoskonalać geometrię narzędzi oraz dostosowywać parametry maszyn, aby poprawić jakość i zminimalizować liczbę prób i błędów, na przykład w produkcji form i matryc.

‍

Wsparcie w zakresie konserwacji i napraw w późniejszych fazach cyklu życia produktu

W późniejszych etapach cyklu życia produktu konserwacja i naprawy odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu ciągłej sprawności sprzętu.

Dzięki kontroli elementów pozwalającej ocenić stopień ich zużycia lub jakość montażu przedsiębiorstwa mogą przewidzieć, kiedy dana część prawdopodobnie ulegnie awarii, i zaplanować konserwację, zanim doprowadzi to do poważnych problemów.

Elastyczność narzędzi pomiarowych 3D, takich jak ramiona pomiarowe, pozwala zaoszczędzić czas, umożliwiając przeprowadzanie kontroli bezpośrednio na linii produkcyjnej – bez konieczności demontażu części lub przenoszenia ich do pracowni metrologicznej.

Na przykład w branży maszyn przemysłowych skanowanie 3D pozwala na kontrolę dużych elementów, takich jak turbiny czy silniki. Technicy mogą opierać się na danych 3D w celu wykrywania usterek i zużycia, a tym samym podejmować decyzję, czy dana część powinna zostać naprawiona, czy wymieniona.

‍

‍

Inżynieria odwrotna z wykorzystaniem danych ze skanowania 3D

‍

Technologia skanowania 3D pozwala producentom odtworzyć zniekształcone części poprzez zarejestrowanie dokładnych wymiarów starszych lub wycofanych z produkcji elementów, tworząc w ten sposób modele cyfrowe, które można wykorzystać do ich reprodukcji. Jest to szczególnie przydatne w branżach, w których części zamienne nie są już produkowane.

W przypadku braku gotowego pliku CAD inżynieria odwrotna umożliwia dostosowanie i udoskonalenie istniejących projektów.

Poprawa kompatybilności

‍

Skanowanie 3D gwarantuje, że wszelkie nowe części powstałe w wyniku inżynierii odwrotnej będą idealnie pasować do istniejących systemów. Wymaga to stworzenia środowiska, w którym można opracować projekt w ramach złożonego zespołu, tak aby uzyskać odpowiedni rozmiar i kształt zapewniający dopasowanie.

Skanowanie 3D w inżynierii odwrotnej oferuje wiele korzyści:

‍

‍

Wnioski

‍

Dane pomiarowe 3D stanowią podstawę, która wspiera każdy etap cyklu życia produktu w procesie produkcji – od początkowych etapów projektowania i tworzenia prototypów aż po fazę produkcji.

Firma Kreon Technologies oferuje najnowocześniejsze rozwiązania w zakresie pomiarów 3D dla różnych branż. Systemy metrologii 3D umożliwiają producentom pełne wykorzystanie potencjału danych 3D, zwłaszcza w zakresie kontroli jakości i inżynierii odwrotnej, na każdym etapie cyklu życia produktu.

‍