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Cómo reducir la carga de trabajo de las CMM tradicionales y solucionar problemas de atascos / nº 255

¿Qué opción entre comprar una nueva CMM u optar por un escáner 3D portátil ofrece el mejor rendimiento sobre la inversión?

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Los atascos en las máquinas de medición de coordenadas (CMM, por sus siglas en inglés) son un problema real para las compañías manufactureras. Estas compañías enfrentan la presión de optimizar su proceso de producción, que se ve ralentizado a causa de inspecciones en las CMM. Por consiguiente, se producen retrasos en la fabricación y entrega de piezas, y los clientes sufren a causa de estos retrasos.

Naturalmente, en el pasado las CMM tradicionales eran la única herramienta para realizar inspecciones de calidad. Sin embargo, puesto que el panorama tecnológico se ha transformado, han surgido nuevas herramientas de medición que cumplen con el alto nivel de exactitud y resolución requerido por el sector. El escaneado 3D no solo ha alcanzado un nivel de exactitud próximo a los métodos de sondeo, sino que también ofrece control de calidad con más datos, más detalles y más información, lo que permite inspeccionar piezas más complejas. En consecuencia, actualmente los expertos del sector le otorgan su confianza al escaneado 3D, así como un papel principal en el control de calidad.

Por lo tanto, al abordar problemas de atascos en la CMM, ¿es más rentable comprar un sistema de sondeo tradicional secundario u adquirir un dispositivo de escaneado 3D portátil?

Este artículo tiene el objeto de detallar los costos y el tiempo asociados al funcionamiento de una CMM y un escáner 3D. Con estos números a mano, podremos calcular el número de piezas que se pueden inspeccionar a diario a fin de comparar el tiempo necesario para programar y operar el equipo, y finalmente, determinar cuál opción (entre A: comprar una segunda CMM o B: adquirir un escáner 3D portátil) ofrece el mejor rendimiento sobre la inversión a fin de reducir la carga de trabajo de una CMM tradicional y resolver los problemas actuales de atascos.

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COSTOS

En primer lugar, los costos totales asociados a la adquisición de una segunda CMM se comparan con los requeridos para la compra de un escáner 3D de grado de metrología. Tenga en cuenta que estas cantidades se indican en USD y que el análisis se relaciona con el control de calidad realizado en 5 modelos de puertas de automóviles en los cuales se deben inspeccionar 400 elementos.

Costos de compra

La CMM identificada para este ejemplo tiene un precio de compra indicado de USD 200.000, mientras que el precio de un escáner 3D de grado de metrología con funcionalidades y volúmenes de medición comparables es de USD 100.000. En otras palabras, el precio de la herramienta de sondeo es el doble que el de la herramienta de escaneado. Esta diferencia se debe a la capacidad única de la CMM de medir tolerancias estrechas con un nivel de exactitud alto. Sin embargo, de los 400 elementos de la puerta del automóvil a medir, solo el 10% requiere una tolerancia estrecha, lo que hace del escáner 3D una opción alternativa para la gran mayoría de las inspecciones.

Costos de infraestructura

También se deben agregar costos de infraestructura, ya que una CMM requiere una superficie de aproximadamente 14 m² (USD 300/m2 en un entorno industrial), y se debe ubicar en una losa de vibración cuya instalación cuesta USD 10.000. Por este motivo, se deben añadir USD 55.000 de costos de infraestructura al costo de compra (USD 200.000) a fin de alojar una segunda CMM. Sin embargo, el escáner 3D no posee estos costos ya que el dispositivo es portátil y se puede almacenar en el espacio libre más conveniente.

Costos de mantenimiento

A fin de garantizar que tanto las herramientas de sondeo como las herramientas de escaneado 3D sigan estando completamente operativas, se debe planificar un presupuesto de mantenimiento para la calibración, las actualizaciones de hardware y el reemplazo de piezas. Los costos de calibración y mantenimiento anuales de una CMM tienen un presupuesto de USD 3000 en comparación con los USD 5000 de un escáner 3D portátil.

Costos de las herramientas

La adquisición de una herramienta de inspección, sea de sondeo o de escaneado, no se limita al dispositivo en sí. También se requiere una herramienta de instalación para verificar los elementos distintos a los que se miden directamente con la herramienta de inspección. Esta instalación le permite al control de calidad verificar que la pieza se ensamble correctamente con la otra pieza a fin de verificar la presencia de cualquier posible agujero, medir sus diámetros, etc.

En consecuencia, los puntos críticos, tales como los puntos de sujeción, se miden directamente con la CMM, mientras que los otros puntos se validan con un accesorio de verificación. Además, dado que esta herramienta se dedica a un único modelo, se pueden adquirir tantos accesorios de verificación como automóviles (en este ejemplo, son cinco modelos a USD 20.000, para un total de USD 100.000).

Sin embargo, para el escáner 3D no se requiere un artefacto de verificación. En su lugar, este equipo requiere un accesorio de sujeción que es más flexible, ya que no se debe dedicar a un modelo único. Por lo tanto, incluso si un punto o posición cambia de un modelo a otro, al accesorio de sujeción mantiene la pieza en su lugar y en la misma posición, sin importar su configuración. En consecuencia, un solo accesorio de sujeción cuesta USD 4000 para 5 modelos de puertas.

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(Los costos de software no se han añadido a la comparación de costos puesto que, generalmente, es el mismo software de procesamiento de datos que se usa tanto en el sondeo como en el escaneado 3D).

TIEMPO

En segundo lugar, se compara el tiempo total requerido para realizar una inspección (desde la capacitación técnica hasta la programación, medición, procesamiento de datos y generación de informes), independientemente de que la inspección se haga con una herramienta de escaneado 3D o de sondeo.

Tiempo de capacitación

Las CMM son instrumentos de metrología complejos que requieren un mayor tiempo de capacitación que los escáneres 3D. Específicamente, operar una CMM requiere una capacitación de 4 días y 3 a 4 meses de práctica supervisada, mientras que un escáner 3D requiere una capacitación de 2 días, así como 2 semanas de supervisión antes de que el operador se familiarice completamente con el dispositivo. Por lo tanto, si una compañía desea adquirir talento capacitado y con experiencia, podría tener que pagar salarios de unos USD 10.000 adicionales para un operador de CMM, lo que aumentaría los salarios de USD 40.000 a USD 50.000, con base en una tarifa de USD 20 por hora.

Tiempo de manejo

Los controles de calidad de la industria automotriz regularmente involucran piezas de pargas dimensiones. Mover estas piezas desde la planta de producción al laboratorio toma tiempo (una estimación de 30 minutos por pieza) y requiere que dos técnicos realicen la tarea. Sin embargo, este tiempo de manejo no se requiere con un escáner 3D portátil, ya que esta herramienta de inspección se puede aplicar a la pieza en lugar de tener que llevar esta al laboratorio.

Tiempo de montaje

Los montajes de medición rígidos son esenciales para obtener mediciones exactas con la CMM. Las piezas se deben fijar y posicionar cuidadosamente a fin de permitir a los operadores realizar las mediciones. El tiempo de montaje de una CMM se puede estimar en 15 minutos en comparación con los 5 minutos que requiere un escáner 3D.

Tiempo de programación

Con una CMM, crear un programa significa establecer las trayectorias de la sonda para cada elemento teniendo cuidado de evadir los obstáculos aparentes. Por lo tanto, para medir 400 elementos de la puerta de un automóvil, la programación del CMM se puede tomar hasta 5 días, mientras que no se requiere de programación con un escáner 3D, ya que los pasos seguidos para la adquisición de los datos son tan sencillos como la aplicación manual de pintura en aerosol.

Tiempo de medición

Con una CMM, el tiempo de medición para adquirir la disposición completa (400 elementos) es de 4 horas. Con un escáner 3D, el tiempo de medición se toma 30 minutos. Sin embargo, el 10% de los elementos (los que poseen altos niveles de tolerancia) se deben medir con la CMM. Por lo tanto, medir estos 40 elementos en la CMM requerirá de 4 horas de programación y 25 minutos de tiempo de medición adicional, lo que eleva el tiempo total de medición para obtener la disposición completa a 55 minutos. En ambos casos, se inspecciona el 100% de los elementos.​

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En consecuencia, teniendo en cuenta únicamente el tiempo de medición, se pueden inspeccionar 4 piezas por cada turno de 8 horas con dos CMM, u 8 piezas por cada turno de 8 horas usando una CMM y un escáner 3D.

CONCLUSIÓN

Las CMM son instrumentos de metrología costosos con un precio del doble de los escáneres 3D. Además, se requiere de más tiempo y dinero para operarlos. Por lo tanto, es de importancia estratégica dedicar únicamente las inspecciones más importantes y delicadas de elementos de alta tolerancia a la CMM y redirigir todos los controles restantes a equipos alternativos, tales como un escáner 3D. Esta acción no solo ahorra costos de adquisición en la segunda CMM, sino que también contribuye a agilizar las inspecciones diarias sencillas.

Además de ser menos costosos, los escáneres 3D también realizan las mediciones con mayor rapidez y requieren menos tiempo de capacitación, manejo y programación. Como está demostrado, usar una CMM (dedicada a inspecciones con alta tolerancia) en combinación con un escáner 3D permite medir el doble de piezas en el mismo turno de trabajo. Por lo tanto, con la compra de un escáner 3D, se requieren menos recursos especializados, se emplea menos tiempo en cada pieza y se dedica menos dinero a la tecnología.

Este análisis demuestra que la adquisición de un escáner 3D de grado de metrología -que complementará a la CMM actual- es la mejor solución para liberar de carga a la CMM al reservarla para el 10% de los elementos que requieren una exactitud crítica. El escáner 3D permite a control de calidad ahorrar tiempo y dinero, y adquirir eficiencia y flexibilidad. Es de esta manera que la combinación de las dos tecnologías ofrece el mejor rendimiento sobre la inversión para el control de calidad.

Autor: Guillaume Bull,
administrador de productos de CREAFORM

CREAFORM

tel. 91 0602312
www.creaform3d.com

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