Повышение качество разработки и конструирования в автопроме с помощью 3D-сканеров

Использование Go!SCAN SPARK и VXmodel приводит к значительным улучшениям внутренних процессов при выполнении проектов в швейцарской компании Sutter AG.

То, что началось в 1928 году как кузница и мастерская по изготовлению повозок, спустя 94 года превратилось в современную, ориентированную на клиента компанию по производству транспортных средств в самом сердце Швейцарии. Сегодня Sutter AG Lungern Fahrzeugbau специализируется на разработке и производстве трехсторонних самосвалов грузоподъемностью до 40 тонн, грузовых платформ для всех типов грузовиков и фургонов, бортовых кузовов, самосвальных кузовов, систем быстрой смены, специальных транспортных средств, а также на обслуживании и ремонте кузовов и прицепов.

До приобретения 3D-сканера Creaform инженеры Sutter тратили около 5% своего рабочего времени на ручные измерения некоторых компонентов со сложной геометрией, чтобы подогнать их к транспортным средствам. В основном это алюминиевые крышки, задние защитные устройства, элементы крепления кранов и другие устанавливаемые на транспортные средства компоненты, которые изготавливаются в соответствии с требованиями конкретного автомобиля или пожеланиями клиента. Ранее такие детали производились без возможности их повторной проверки до момента окончательной сборки, поскольку проверить геометрию непосредственно на автомобиле было невозможно. Помимо увеличенного времени разработки компонентов, огромными были также затраты и усилия на их доработку и адаптацию квалифицированными металлообработчиками на месте установки.

Требования к новой измерительной системе и внедрение

Sutter часто приходится работать с большими зонами сканирования, например с участками шасси грузовиков, где важны расстояния между отдельными компонентами, но при этом необходимо сохранять высокую точность измерений. Поэтому ключевым требованием при покупке измерительной системы была именно точность.

Одним из ключевых факторов выбора Creaform Go!SCAN SPARK стала возможность приобрести не просто продукт, а комплексную услугу. Она включала поставку расходных материалов для работы со сканером, ноутбука, поддержку при запуске на месте, а также послепродажное обслуживание — в случае необходимости технического обслуживания, ремонта или возникновения вопросов.

Внедрение 3D-решений для измерений от Creaform оказалось очень интуитивным, поскольку не требовалось создавать новый процесс — нужно было лишь заменить существующий. На практике ручные измерения просто заменили 3D-сканированием. Это не только предоставило конструкторскому отделу больше данных измерений, но и позволило проверять реальные размеры и геометрию компонентов автомобиля на этапе разработки (дополнительная проверка).

Поскольку Sutter AG — небольшая компания, весь процесс от 3D-сканирования до заказа сырья для производства компонентов (например, листового металла) выполняет один инженер из конструкторского отдела. Одного двухдневного обучения, проведенного специалистом Creaform, оказалось достаточно, чтобы сотрудники Sutter могли полностью самостоятельно работать с системой с самого начала.

Дополнительные детали для грузовиков: командная работа Go!SCAN SPARK, конструкторского отдела и мастерской

Sutter AG реализует множество разнообразных проектов. В качестве примера можно рассмотреть создание индивидуального инструментального ящика на существующем шасси грузовика для перевозки строительной техники — от проектирования до производства и установки — в сотрудничестве между мастерской и конструкторским отделом.

Из-за текущих проблем с поставками у производителя автомобилей проект «такси для строительной техники» реализовывался в условиях жестких временных ограничений. Это означало, что конструкторскому отделу пришлось выполнить большую часть подготовительной работы заранее, используя CAD-модели. Когда автомобиль прибыл, продвинутая стадия проектирования была достигнута очень быстро, а сама мастерская изготовила дополнительные крепления для инструментальных ящиков.

Еще одно применение технологии — обеспечение прослеживаемости данных в архиве в соответствии со стандартом ISO 9001. Поэтому было решено отсканировать дополнительный монтажный кронштейн с помощью Creaform Go!SCAN SPARK.

Несмотря на разнообразие типов поверхностей, цветов и геометрий дополнительного кронштейна, его сканирование заняло очень мало времени, а расход материалов (меток и матирующего спрея) был минимальным.

С помощью функции экспорта в VXmodel все данные можно было напрямую импортировать в SolidWorks и очень быстро обвести (воссоздать геометрию). Это выполнялось в основном с использованием измерительных функций, созданием геометрии (например, профилей, плоскостей и цилиндров) в VXmodel и последующей прямой передачей этих геометрий в SolidWorks.

Там, где это возможно, покупные детали заменялись готовыми 3D-данными от поставщиков. Однако чаще отсутствующие 3D-модели заменялись сеточными телами (mesh), полученными с помощью 3D-сканирования. Такой метод работы также повышает качество и полноту собственной базы данных компании по покупным деталям.

CAD-вид просканированных участков с трассированными держателями ящиков для инструментов и покупным компонентом (гидробаком).

CAD-вид с траверсой (основная конструкция, изготовлена отделом главного конструктора), гидробаком (на основе 3D-данных от поставщика) и ящиками для инструментов (кронштейны изготовлены в цехе и доработаны с помощью реверс-инжиниринга).

Готовый корпус

Как Go!SCAN SPARK и VXmodel улучшили процессы в Sutter AG

Помимо основной цели — высокой точности — были достигнуты и другие практические улучшения:

• значительно упростился анализ пространства при планировании кузовов и дополнительных модулей;

• повысилась точность измерений и изготовления заготовок;

• улучшилось управление качеством и появилась возможность отслеживать завершенные и похожие проекты;

• снизилось количество отходов сырья (в некоторых случаях до нуля);

• сократилось время сборки и подгонки в мастерской, что уменьшило необходимость в высококвалифицированных специалистах (стратегия plug & play).

С точки зрения программного обеспечения используемый Sutter модуль VXmodel позволяет быстро сканировать, обрабатывать данные, выравнивать их в нужной системе координат и напрямую экспортировать в CAD-программу SolidWorks. Самое большое преимущество — возможность экспорта исходных данных непосредственно в формат SolidWorks, где их можно использовать для сравнения с CAD-моделями или как основу для проектирования новых деталей.

Все эти факторы привели к значительным улучшениям внутренних процессов и совместной работы при реализации проектов.

Будущие области применения

Основная идея Sutter — постепенно расширять использование 3D-сканера Creaform, чтобы распространить технические и практические преимущества на все отрасли и типы продукции.

Технический менеджер Sutter Burim Shala отмечает:

«Следующим шагом для нашей компании станет сканирование стандартных покупных компонентов, для которых нет 3D-моделей, чтобы мы могли планировать и проектировать наши продукты еще более детально и точно. Мы хотим использовать 3D-сканер в основном для предварительных уточнений, чтобы начинать проектирование раньше в производственном процессе. Если кратко, можно сказать, что измерительные решения Creaform помогают нам сосредоточиться на “золотом треугольнике”.»

Этот «золотой треугольник» включает три ключевых фактора:

• Качество

• Время

• Стоимость.