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

May 13, 2020

Ryan E. Day | editor adjunto/coordenador de marketing de conteúdo | revista Quality Digest | 20 de janeiro 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.

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

“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

“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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