3D měření ve slévárně Heunisch Brno
Slévárna HEUNISCH Brno, s. r. o. vznikla v roce 2016, když německá společnost Gießerei Heunisch přebrala bývalou slévárnu traktorky Zetor a přejmenovala podnik na Slévárna HEUNISCH Brno, s.r.o. Slévárna HEUNISCH Brno (dále jen Slévárna) je výrobcem odlitků z šedé litiny v hmotnostní kategorii 50 až 350 kilogramů v sériích 500 až 50 000 ks ročně. V současnosti má Slévárna HEUNISCH Brno cca 300 zaměstnanců.
Stěžejní výrobou zůstaly i nadále traktorové dílce a výrobní spektrum se postupně rozšiřuje na zemědělskou, strojní a další techniku. Mezi odběratelskou špičku patří výrobci traktorů, např. John Deere, Fendt, Claas, Zetor. Odlévají se zde bloky motorů, hlavy válců, převodové a rozvodové skříně, nápravová tělesa, atd. Ve strojírenském segmentu dodává Slévárna např. firmám ZF Steyr, ZF Passau, belgické Dana Corporation, zkrátka tyto výrobky je možné nalézt po celé Evropě.
3D skener ve Slévárně
O nutnosti posílení měřicího oddělení slévárna uvažovala už v roce 2011, ale z důvodu recese v hospodářství a nutnosti investic do jiných klíčových oblastí výroby se investice odsunula až do roku 2013. V roce 2011 nejprve Slévárna navázala intenzívní spolupráci s MCAE Systems v oblasti zakázkových služeb, kdy si objednávala měření jako externí službu. Ostré požadavky zákazníků na rozměrové hodnoty však Slévárnu přesvědčily k rozhodnutí pořídit si vlastní měřicí zařízení. Hlavním důvodem byla potřeba řešit rozměrové požadavky prakticky okamžitě, aby byli schopni reagovat na potřeby zákazníka ve výrobním procesu a nečekat, až na ně přijde řada u externího dodavatele.
Volba modelu optického měřicího zařízení
Ve Slévárně se rozhodovali mezi několika měřicími systémy. Nakonec volba padla na optické měření, protože vzhledem k velikosti odlitků, požadované přesnosti a rychlosti měření tato metoda plně vyhovuje a splňuje přísné požadavky zákazníků. Konkrétně se jednalo o 3D skener ATOS Compact Scan 5M se dvěma měřicími objemy a softwarem ATOS Professional od německého výrobce GOM, jež pro český a slovenský trh výhradně distribuuje společnost MCAE Systems. Výhodou byla právě již dřívější vzájemná spolupráce s MCAE Systems, kdy Slévárna měla praktické zkušenosti s výstupy z měření a věděla, co očekávat a jakou kvalitu si kupuje.
Zakoupené zařízení je nenahraditelné v případě vzorkování nově vyráběných odlitků, zabezpečení rozměrové kontroly sériových odlitků, případně modelových zařízení a dále pro výrobu náhradních dílů výrobních technologií. V souvislosti s pořízením nového měřicího systému byla provedena i nutná rekonstrukce celé rozměrové místnosti. V minulosti byl dotykový stroj dostačující, ale se stoupajícími požadavky zákazníků je nutnost se přizpůsobovat zvyklostem a standardům.
Volba modelu optického měřicího zařízení
Podle složitosti a komplexnosti odlitků je možné využít skenování s referenčními body nebo bez nich. Někdy je zapotřebí pro tvarově složité odlitky zabezpečit jejich rozřezání tak, aby se bylo možno dostat do nepřístupných dutin. Věrohodnost získaného obrazu je velmi vysoká, na naskenovaném dílu je možné nalézt takové detaily, jako jsou například drobné slévárenské vady či detaily znaku odběratele, licí datum, kontury slévárenských podpěrek, stopy po broušení atd.
Využití skeneru
- Vzorkování odlitků i modelových zařízení
- Rozměrová kontrola sériových odlitků a modelových zařízení
- Porovnávání prototypových i sériových modelových zařízení ve 3D
- Sledování životnosti modelových zařízení
- Výroba náhradních dílů pro slévárnu
- Reverse Engineering – tvorba 3D modelu z naskenovaných dat
- Kontrola polohy jader skenováním odlitků z každé výrobní dávky
Přínosy pořízení skeneru
- Měření ve 3D namísto původního 2D
- Flexibilita a jednoduchost měření
- Rychlé skenování velkých komponent
- Vysoká kvalita naměřených dat
- Nízké náklady na údržbu
- Kompletní analýza dílu
- Operativní přístup při zadávání korekčních podkladů
- Elektronické vyhodnocení a předání měrového protokolu
Měrové protokoly
Výstupem měření je protokol, na jehož základě se řeší korekční optimalizace ve výrobě. Jádra se založí do dutiny formy, po proniknutí tekutého kovu přes vtokovou soustavu se oblije dutina formy a vloženého jádra, při které může docházet k různým deformacím ať už formovací směsí, nebo k deformaci jádra či rozdílnému smršťování, jejichž důsledkem mohou být odchylky odlitku od požadovaných 3D dat zákazníka. Tyto odchylky jsou na měrném protokolu znázorněny v barevné stupnici. Na základě znalosti polohy jádra dochází k rozdílným korekčním zásahům. Modrá stupnice dle specifikace zákazníka může znamenat nedostatek materiálu odlitku, červená naopak přebytek materiálu. Pokud zákazník odlitek dále zpracovává obráběním, na měřeném místě je možno očekávat u modré barvy nedostatečný přídavek na opracování, v případě červené barvy možnost kolize nástroje s obrobkem. Z měrového protokolu je možno dále stanovit tloušťku stěny odlitku v libovolném řezu či odchylky kontur tvořených formovací směsí. Výsledný měrový protokol je možno představit ve vztahu k ustavovacím bodům při obrábění, tzv. RPS ustavení, nebo pomocí nejlepšího rozložení odchylek, tzv. Best Fit metoda.
Přínosy skenování
Obrovská výhoda zařízení spočívá ve vysoké flexibilitě při měření a operativnějšímu přístupu pro zadání korekčních podkladů pro modelárnu. Zejména při opakovaném měření stačí naskenovat definované oblasti odlitku a po jisté časové prodlevě je možno vytvořit opětovný sken, ze kterého se porovnávají rozměrové odchylky v závislostech, které byly provedeny na modelovém zařízení nebo na nastavených procesních parametrech či ve vztahu k opotřebení modelového zařízení. Zákazníkovi je dodávána v rámci vzorkovacího řízení s prvními vzorky i celistvá představa o tom, jak odlitek vypadá po rozměrové stránce. Součástí vzorkovacího řízení jsou i další standardy, jako např. materiálový atest, dosažené pevnostní charakteristiky v definovaných oblastech dílu, či dosažená struktura materiálu. Zákazník má tedy ucelenou představu o tom, jak odlitek vypadá a jaké tloušťky stěn je dosaženo v libovolně zvoleném místě. Předání měrového protokolu probíhá zasláním elektronickou formou. Díky softwaru GOM Inspect, který je součástí dodávky optického měřicího zařízení či jako volný freeware, jsou naskenovaná data dále zpracována a je tu možnost využít i přímého on-line propojení s technology v rámci celé skupiny HEUNISCH. Do budoucna se chce Slévárna zaměřit na integraci měřicí aparatury přímo do výrobního procesu. Věří, že časem bude tato aplikace možná i pro slévárenskou praxi.
85% časová úspora měření odlitků
Úspora – 74 hodin – cca 85% času
