Caso de Estudo

Criação de modelos e digitalização a Laser para fabricação e controle de qualidade

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Ryan E. Day | Editor colaborador/coordinador de contenido de marketing | Quality Digest | 20 de marzo de 2020

 

Plasser American Usa Tecnologia de Laser Scanner e Projeção a Laser da FARO® para Melhorar a Eficiência e Aumentar a Produtividade

 

Com mais de 300 funcionários em uma sede moderna de aproximadamente 14.000 metros quadrados, a Plasser American Corporation (PAC) fabrica equipamentos complexos de construção e manutenção de ferrovias para clientes na América do Norte. Para manter a competitividade no mercado internacional, a PAC busca continuamente melhorar suas práticas e processos.

“Tínhamos definido a meta de reduzir drasticamente o retrabalho de soldagem na área de montagem, de modo que toda a soldagem de peças individuais das estruturas fosse realizada na oficina da estrutura durante a soldagem inicial. Naquela época, todas as máquinas que construíamos eram posicionadas e instaladas usando trenas e pedras-sabão. O problema é que a uniformidade entre as máquinas deixava a desejar e acabava gerando muito retrabalho nas principais áreas da montagem. Sabíamos que precisávamos de padronizações e práticas para alcançarmos nossas metas”, explica Joe Stark, vice-presidente de operações e produção.

Desafio

A equipe da Plasser sugeriu a possibilidade de o departamento de engenharia criar modelos que detalhassem todos os cantos, suportes, placas etc. No entanto, a ideia foi recusada por conta do longo tempo que a engenharia gastaria para manter os modelos 100% precisos e atualizados.

Diante da variedade de peças da produção, o uso de fixadores e gabaritos convencionais também não era viável.

“Nossa oficina de produção trabalha peças muito diversificadas; temos vários modelos, cada qual com várias iterações e solicitações de personalização dos clientes. Seria muito difícil fixar componentes em determinados locais, e algumas de nossas estruturas podem ter entre 400 e 500 componentes pequenos que precisam ser dispostos com base em modelos e iterações específicas de cada estrutura. Seria necessário fazer uma quantidade absurda de ajustes para fixar essas peças”, explica Anthony Dozier, engenheiro mecânico de ligação e projetos da Plasser American.
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Desenvolvimento de Práticas

A primeira melhoria das práticas recomendadas de controle de qualidade da Plasser ocorreu com o uso de dispositivos móveis na linha de produção para exibir os locais de submontagem.

“Sempre tirávamos uma foto depois de colocarmos a peça em uma estrutura para termos um ponto de referência. Depois, verificávamos as dimensões e registrávamos o número correspondente na peça. No entanto, esse processo era muito manual; os soldadores e montadores que faziam o layout dependiam do dispositivo móvel, e ainda precisávamos de alguém para usar uma trena e manter a peça na posição durante a solda. Embora tenha sido uma melhoria, ainda não era o que esperávamos”, declara Stark.

O controle da documentação também era um processo muito lento, então a equipe da PAC precisou aprimorar novamente seus processos.

Solução

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“Continuamos buscando outras formas de aumentar a eficiência e melhorar o controle de qualidade. Decidimos que a tecnologia de projeção a laser poderia ser uma boa solução. Se fosse possível projetar o posicionamento de cada uma das peças na estrutura, conseguiríamos melhorar a uniformidade entre as máquinas e facilitar a padronização em várias etapas da construção”, diz Stark.

A equipe da Plasser investiu no laser scanner FARO FocusM 70 e no FARO TracerSI Laser Projector.

“Decidimos continuar usando nosso processo de layout manual na estrutura da primeira máquina construída. Depois, poderíamos usar o FocusM para digitalizar a estrutura como um modelo completo e atualizar os arquivos de CAD com os dados da digitalização. Em seguida, os arquivos de CAD seriam usados para criar arquivos de projeção, para que o TracerSI projetasse o posicionamento dos componentes na estrutura seguinte. Estamos fazendo uma digitalização completa do que construímos até o momento para começar a desenvolver uma biblioteca”, explica Stark.

Resultados

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“Coletar dados do posicionamento de componentes que não são necessariamente críticos ajudou muito na engenharia do design. Mesmo assim, existem muitos cabos, placas de proteção e suportes que, embora não sejam essenciais no projeto da engenharia, são extremamente importantes para a construção da máquina. Após a digitalização e coleta dessas informações para atualizar a documentação da engenharia com os nomes e as posições dos componentes, poderemos atualizar e projetar esses itens com facilidade nas estruturas da máquina durante o processo de construção”, detalha Dozier.


Os benefícios da projeção a laser foram importantíssimos e passaram a ser adotados como a nova prática recomendada da empresa.

“Antes de chegarmos a essa configuração, era necessário manter meia dúzia de profissionais (ou mais) trabalhando nas tarefas de layout. Agora, temos um profissional para posicionar e soldar os componentes conforme a projeção, e outro trabalhando na solda de acabamento. Tivemos uma redução de aproximadamente 50% do tempo do processo de layout”, explica Stark.

 

Além dos ganhos consideráveis de produtividade obtidos com uso da tecnologia da FARO, a Plasser notou outras melhorias no processo.

Segundo Stark, “com o nível de detalhe do scanner, podemos pré-fabricar todas as chapas de solda. Como conseguimos coletar 100% das informações dos componentes, agora a nossa lista de materiais é 100% precisa. Podemos pré-fabricar todos os componentes e chapas de solda e deixá-los prontos para a fixação na estrutura”.

Coletar e documentar manualmente as informações dos componentes de uma máquina inteira podia levar quatro semanas. Com a tecnologia da FARO, organizar essas mesmas informações leva somente dois dias.

Anthony Dozier
Engenheiro mecânico de ligação e projetos, Plasser American


A equipe da Plasser descobriu que o TracerSI poderia ser útil não apenas como ferramenta de inspeção, mas também como ferramenta de montagem. Com esse benefício extra, a Plasser conseguiu reduzir ainda mais o retrabalho. A equipe usa o TracerSI para fazer inspeções nas etapas principais do processo de fabricação de duas maneiras. Em primeiro lugar, quando o TracerSI projeta imagens na montagem as-built, as linhas do projetor geram um método de verificação visual. Em segundo lugar, a equipe reconhece que o TracerSI é muito mais do que um projetor a laser; ele é o único projetor a laser do mercado e oferece verificação durante o processo (IPV). Depois que os componentes são soldados na estrutura, o TracerSI digitaliza a superfície gerando imagens em alta resolução e detecta erros em tempo real. A solução detecta peças mal posicionadas, peças ausentes e objetos estranhos.

Além disso, com os recursos de geração de imagens do TracerSI, a Plasser pode fazer alinhamentos sem alvo baseados nas características do equipamento. Outros projetores a laser precisam de retrorrefletores para permanecerem devidamente alinhados à superfície de trabalho, e o uso de retrorrefletores envolve etapas adicionais. Com o TracerSI, o uso das características reais, como orifícios ou contornos da superfície de trabalho, em vez (ou além) de retrorrefletores, ajuda a economizar tempo e esforço. “A Plasser fabrica equipamentos enormes, e vários locais da estrutura não acomodam o uso de alvos retrorrefletores. Em muitos casos, nossas melhores opções de alinhamento são padrões de orifícios ou partes estruturais menores; é nessas situações que o alinhamento sem alvo tem sido útil”, comenta Dozier.

“Tivemos uma redução considerável de retrabalho. É fácil errar quando se tem centenas de peças em uma única estrutura. Se o erro não é identificado antes que a estrutura chegue na fase de montagem, o nível de retrabalho pode ser ainda mais exponencial. Talvez seja necessário desfazer e refazer o cabeamento, por exemplo, e repintar a área retrabalhada”, explica Stark.

Ao avaliar vários critérios da solução combinada do FARO Focus Laser Scanner e do FARO TracerSI, Stark e Dozier chegaram às seguintes conclusões:

 Critérios:  Classificação:
 Precisão e repetibilidade  Inovadora
 Rapidez de medição  Inovadora
 Facilidade de uso  Inovadora
 Portabilidade  Inovadora

 
 
 
 
 

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