Integrazione della verifica 3D automatica senza contatto per le strutture saldate
By Rodrigo Alfaia, Associate Director Laser Tracker, Hexagon’s Manufacturing Intelligence division
Engineering Reality 2024 volume 1
Accelerate Smart Manufacturing
Per migliorare l'efficienza produttiva e ridurre i costi, il Gruppo Vlassenroot ha investito in una soluzione di misura in officina basata sulla tecnologia dei laser tracker a scansione diretta di Hexagon
Con siti produttivi in Belgio, Germania e Polonia, il Gruppo Vlassenroot è uno dei principali fornitori di strutture e componenti in acciaio complessi e realizzati su misura. Le competenze dell'azienda comprendono il taglio e la curvatura, nonché la saldatura, la lavorazione, l'assemblaggio e la verniciatura di componenti in acciaio di alta qualità per vari settori industriali, come il sollevamento, le ferrovie e l’energia. Inizialmente specializzata nella fornitura di semigusci piegati per il settore delle gru, l'azienda a conduzione familiare è cresciuta fino a fornire bracci telescopici, telai e piattaforme girevoli completamente saldati secondo le esigenze dei clienti.
Un settore particolare in cui Vlassenroot si trova ad affrontare grandi sfide è la produzione di bracci telescopici. I bracci, che possono arrivare a una lunghezza di 16 metri, devono adattarsi perfettamente l'uno all'altro per soddisfare gli elevati standard dei costruttori di gru in termini di elasticità e capacità di carico.
Per aumentare la produttività e ridurre i tempi di lavorazione, lo stabilimento tedesco di Vlassenroot si è rivolto ad ARGON Measuring Solutions per elaborare una soluzione di verifica 3D affidabile che possa integrarsi nel processo produttivo.
La soluzione proposta da ARGON si basa sul laser tracker a scansione diretta Leica Absolute Tracker ATS600 della divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon, montato su un carrello di misura, un normale accatastatore elettrico di pallet potenziato per scopi metrologici.
La produzione di bracci pone grandi sfide all'azienda
La produzione di bracci telescopici lunghi per il settore delle gru mobili passa attraverso varie fasi. Gli elementi principali sono i semigusci di acciaio provenienti dallo stabilimento di Bruxelles uniti mediante saldatura ibrida in un unico tubo che costituisce uno degli elementi del braccio telescopico.
"Nonostante i nostri saldatori siano esperti nel loro lavoro, volevamo rafforzare la routine di ispezione e renderla meno dipendente dalla precisione di ciascun operatore", spiega Philippe Dudzik, Industrial Director a Vlassenroot. I dettagli che devono essere controllati con precisione includono la qualità del cordone di saldatura e gli effetti del calore indotto sulle deformazioni del materiale.
"Non conosciamo ancora nel dettaglio l’effetto delle deformazioni del materiale, ovvero quali elementi delle fasi di produzione precedenti influenzano il livello di torsione del materiale", spiega Dudzik. "I dati digitali che riceviamo ora dall'ATS600 acquisiti nelle diverse fasi di produzione ci consentono di definire parametri importanti e di contrastare le deformazioni del braccio."
La produzione di componenti in acciaio di grandi dimensioni provoca polvere e vibrazioni, per cui le attrezzature dello stabilimento di Vlassenroot devono essere in grado di resistere a un ambiente di produzione difficile.
"L'intero processo richiede molto tempo e molta esperienza da parte dei nostri dipendenti", afferma Dudzik. "L'installazione di un processo di qualità con fasi ben definite consentirà di individuare i bracci che non devono essere sottoposti al processo di raddrizzamento. Per quelli che invece ne hanno bisogno, sapremo immediatamente dove intervenire per apportare le correzioni. Questo ci farà risparmiare tempo e denaro. Inoltre, misurando in modo più rapido e affidabile, possiamo comprendere meglio le cause delle deviazioni e quindi anticiparle ed evitarle."
Implementazione di fasi del processo di qualità per aumentare l'efficienza
Insieme ad ARGON, Vlassenroot ha stabilito diverse fasi del processo di qualità durante la produzione. Su questa base ARGON ha sviluppato una soluzione chiavi in mano per Vlassenroot, proponendo un sistema con un Leica Absolute Tracker ATS600 a scansione diretta montato su un carrello di misura ARGON.
In passato, il controllo delle deviazioni sulla barra era un’attività puramente manuale: utilizzando calibri e calibri, un dipendente esperto rilevava le deviazioni di forma lungo la barra.
Grazie a ulteriori controlli di qualità, Vlassenroot mira a ridurre drasticamente il numero di bracci da rilavorare. Il controllo della qualità di entrambi i semigusci - la base di tutti i bracci - rappresenta la prima fase. Nello stabilimento di produzione è stato allestito un nuovo spazio dedicato alle misure dei bracci nelle varie fasi di produzione. Qui l'ATS600 montato su carrello può essere posizionato in modo flessibile secondo le esigenze, indipendentemente dalle dimensioni dei pezzi.
In una seconda fase del processo di qualità, il braccio saldato è controllato per scoprire se la saldatura ha avuto qualche effetto sul materiale e se il calore ha causato deformazioni, contribuendo alle deformazioni del materiale precedentemente menzionate.
La terza fase del processo di qualità è stata inserita subito prima del raddrizzamento. "La mia intenzione, prima della fase di raddrizzamento, era di ricevere i risultati delle misure in una mappa a colori che mostrasse tutte le deformazioni con dati dettagliati", spiega Dudzik. “Utilizziamo poi i dati per progettare dispositivi di fissaggio che evitino le deformazioni durante il processo di saldatura”.
Con il laser tracker ATS600 montato sul suo carrello di misura, ARGON ha creato una soluzione altamente mobile per l’officina di Vlassenroot.
Figure 4. Vlassenroot specialises in producing telescopic crane booms with lengths of up to 16 metres. Image: ©Argon
Dudzik e il suo team stanno già guardando avanti: "Abbiamo in programma di inserire altre fasi del processo di qualità e di trovare il modo di utilizzare i dati che raccogliamo. Dopo aver controllato i semigusci, possiamo condividere i dati con lo stabilimento belga, in modo da consentire loro di regolare le macchine curvatrici e produrre i bracci con maggiore precisione. Il nostro obiettivo consiste nell'aumentare la produzione "first time right" ed evitare le rilavorazioni".
Necessità di una misura affidabile e portatile
Insieme ad ARGON, Vlassenroot ha iniziato il processo di definizione del nuovo sistema valutando dispositivi di misura veloci, precisi e, soprattutto, sufficientemente resistenti per affrontare l'ambiente di produzione. “Nei nostri impianti dobbiamo affrontare polvere e vibrazioni”, spiega Dudzik. “Avevamo dei dubbi sul fatto di trovare un dispositivo in grado di affrontare questo ambiente”.La valutazione di altre tecnologie in grado di lavorare in officina ha evidenziato limiti inaccettabili, come un laborioso processo di impostazione o un lungo periodo di misura e post-elaborazione che può arrivare fino a 90 minuti per un singolo braccio. Con il Leica Absolute Tracker ATS600, Vlassenroot ha trovato una soluzione non solo in grado di affrontare le condizioni difficili, ma anche flessibile nella configurazione e nell'integrazione e veloce nel produrre risultati utili.
Rispetto al passato, le misure con la nuova soluzione per l'officina basata sull'ATS600 sono semplicemente molto più veloci, con tempi di ispezione ridotti fino all’80% e senza errori di misura. "I risultati sono stati eccellenti", afferma Dudzik. "E tutto questo ha richiesto una formazione minima."
