3D 扫描技术与InnovMetric 将交付塑料模具减半

◎公司介绍

客户Eifel,是一家在美国密西根州 Fraser 的公司,它为汽车制造一级供应商提供快速转向设计与工程的自由曲面塑胶射出模具加工服务。公司总裁Richard Hecker(「Rick」) 寻求三维扫描和点云检测技术已达到减少成本25%和零误差的目标 – 事事追求」一次性成功」 (「Right First Time」 for everything)。

北美 Autoliv,位於美国密西根州的Aubern Hills,是一家大型驾驶员侧安全气囊供应商。其母公司为瑞典斯德哥尔摩的Autoliv公司。Autoliv和Eifel已在防弹表面检测结果方面创建了很高的信任关系。Eifel已经为Autoliv近60个方向盘/气囊项目提供了工程服务与加工。

◎ 传统检测方式落后於商业脚步

在使用扫瞄与点云检测技术之前,模具制造不得不使用位生产商开发的点对点的检测方法。这对於加工和模具部件来说远远不够,因为这样的检测留有99%的表面没有检测到。

接触式探测使用三次元坐标量测仪(CMM)每次只能获得一个点数据。使用CMM需要花费几天的时间才能得到结果。”使用几百个接触点,你不能希望获得所有模具的浅在表面问题”,Hecker解释道,”对於那些像凸起,下陷与相邻表面间的特徵线需要非常光顺。”他补充道,”这就是为什么我卖掉了我的CMM,然后使用3D扫瞄设备与Polyworks逆向工程软件来检测我的A级曲面。

Eifel和他的客户非常关注在汽车工业中称为A级曲面的表面,这些表面件在供应商的陈列室中随处可见,在这高度竞争的汽车工业,造型则决定了一切。模具加工使用高精度加工工具和计算器数字控制(CNC)来精确切销金属件与其同数学模型一致。而手动抛光或钳工加工则基本上不再需要。

在Eifel基於扫瞄的检测把所有这些工作连接到了一起。高速、全面与精确的点云检测技术提供了其它模具制造者不能达到的最短的交付周期。
现在模具制造中改变的是A级曲面可以进行测量了。这意味著模具制造者能够根据规范来检测。这也使光滑外观加工成为模具制造中现实可行的解决方案。

Eifel经常从一级供应商得到需要工程服务、设计和加工支持的诉求:
在工程协商或供应商谈判浪费太多时间后快速进入量产
当模具出现错误,跨国供应商不能修复进行再生成时制造替换模具

对Eifel来说,这就增加了机会。Hecker的反应是拓宽公司的服务到设计和工程,而重点关注安全气囊和方向盘,并将高密度点云检测技术应用於日常操作的每一个方面。

◎解决方案 – 验证光滑曲面加工的每一步

Eifel针对Autoliv的解决方案

Eifel为Autoliv提供模具设计、工程服务和驾驶员侧安全气囊六个部件的模具。每个模具项目包括安全气囊组装、方向盘的装饰座,导航控制按钮与音响系统。

「Eifel满足一级供应商不断增长的需求”,Hecker说,”他们希望模具供应商能快速地从初始到结束完成整个项目,甚至全部从零开始,值到底层组装,成为子生产线。”他把他的集成设计制造业务看做同步产品开发和制造( SPDM )。”我们不只是一个简单的模具工厂或单一的设计室。我们是一个产品开发中心。

模具生产的下划线是避免设计的模具不能制造。这样则要求对每一个工作都需要在模具设计师、工程师和机械师之间的反覆沟通。这是Eifel SPDM的核心。

SPDM要求用检测手段验证模具制造的每一个步骤,所以3D扫瞄技术在这整个设计制造流程中起一个非常重要的作用。用一个双眼镜头的白光扫瞄仪,检测模具加工工作的每一个步骤:

●铝材暂用模具(Soft tooling)
●模具试做和小批量生产,大批量钢制模具

◎3D扫瞄技术针对Eifel的解决方案

白光扫描和点云检测技术加强了Hecker SPDM每个决策点的商业策略。他们提供数据,而Eifel工程师和其客户以此为基础做出关键决定。

“每个工法验证步骤加速了模具制造流程,并使其更可靠。这样在制造部件之前,就确保前一步正确。因为你知道你生成的模具在各方面没有错误,并没有工法问题需要解决。”

◎InnovMetric针对3D扫瞄技术的解决方案

一分钟之内,扫瞄设备用数兆的3D点描述了要检测的表面。”对我们来说,Polyworks将所有重叠的扫瞄述具转回一个单一的三角化模型,”Squier说。”只需要几分钟,3D点数据就减少了95%或变为一个更容易操作的数据尺寸。得到的三角化模型可以和客户CAD图档的数位模型进行检测。

◎数兆点来评估模具的质量

数据通过3D扫瞄获得,它的工作模式与3D照相机相似。在像机内的每个像素计算一个3D坐标点。因此每一笔扫描数据,能获得一百三十万个点。因为不能在一笔扫瞄中扫瞄部件的所有特徵,进行了多笔扫瞄,然后使用共通点进行对齐。

◎Polyworks逆向工程软件中的点云检测

在扫描完整个模型后,数据被集成至一个三角化模型中。IMMerge模块能使数具规模极大的减少,以利於更光顺和更快的检测。

三角化模型然后通过IGES街口和所提供的CAD进行检测。在部件基准对齐中使用了最佳拟合对齐技术。

借助於功能强大的宏命令功能,交互式的宏指令检测被应用於所有的部件以确保检测过程的可重复性和加快检测速度。

检测宏指令执行了以下检测操作:最佳拟合对齐、与CAD作误差比较、报告用图片的获取(已预先定义的角度获取图片)、GD&T分析(应用於所有与对齐相关的基准)、误差比较点分析(应用於具体的点,类似於CMM式的检测)和边界线误差分析。最后所有的检测结果呈现在Polyworks EZLayout的报告工具中。

检测宏也全自动的把所有的检测报告对象,放置在标准报告格式的版面中。然后报告可以打印,或导出为PDF文件来浏览。

◎结果

在一级供应商业务中,很难评价由於扫瞄和点云检测技术所带来的零误差策略对Eifel SPDM的巨大影响。SPDM依赖於表面数据的精确,而没有这些数据,Eifel的所有其它系统和技术将不能如此高性能。

多亏了扫瞄和点云检测技术,”我们总是充分验证我们的数据,所以我们能确保我们加工的曲面质量,”Hecker说。」我们知道我们制造的模具和主模型非常精确,模具零件的此问和工程精度,也就没有应该光顺过度曲面的特徵线了”

他补充道”三维扫瞄也使工程修改变得容易。修改过的部件能快速的重新扫瞄并和以前的3D形状进行比较。这些好的比较数据能改善我们的关键通道计划。我们和我们的客户将知道我们能准时完成任务。

◎车内安全气囊

Polyworks逆向工程软件与3D扫瞄技术提供了哪些优势

确保商业在正确轨道转换

Eifel正在从SPDM和检测上获得巨大的商业收获—销售稳定增长、减半交货时间和在非常困难的市场上维持利润空间。

对於Hecker来说,扫瞄和点云检测的优势包括:
●拥有更多倍的时间用於关键部件决策
●在质量确认上的巨大突破,没有表面瑕疵被遗漏
●针对低劳动率模具制造急需的竞争优势,因为模具制造者再计算收缩和翘曲时经常出现错误并遗漏其它关键细节
●借助於好且快的比较数据以改善关键通道计划

◎增强Autoliv对Eifel的信任

对於Autoliv的益处也是巨大的。Phillips总结如下:
●通过最终模具部件和主CAD模型的比较,并借助於Polyworks逆向工程软件提供的完美误差彩图,能够评估部件的收缩情况
●借助於在每个步骤100%检测的数据信息,能够对确保模具在材料收缩上的正确性。
●相对以前汽车工业常用的验证尺寸的方法,可以避免检测部件表面时不受治具造成的变形影响。
●为Autoliv维持其与客户的高可靠性。


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