La industria automotriz usa escaners de Smarttech 3D para fabricar un súper auto

Arrinera Hussarya el primer proyecto de un súper auto polaco de la empresa Arrinera Automotive, desde el principio ha despertado fuertes emociones y espera que la industria automotriz polaca vuelva a sus glorias pasadas. La producción de prototipos funcionales que al mismo tiempo tiene que alcanzar el nivel de un coche deportivo, requiere una precisión increíble y durabilidad. Es aquí es cuando un escaner 3D es de mucha ayuda.

 

Uso de escaner de Smarttech 3D para fabricar el súper auto Arrinera Hussarya imagen por Smarttech3D


A diferencia de la mayoría de los proyectos automotrices polacos contemporáneos, el Arrinera Hussarya se construyó desde cero. Todas las partes de la carrocería, el motor y el interior se rediseñaron a pesar de que a menudo utilizan tecnologías probadas, no sólo para cumplir todos los requisitos, sino también para representar la estética digna de un súper deportivo.

Uso de escaner de Smarttech 3D para fabricar el súper auto Arrinera Hussarya imagen por Smarttech3D

 

La ingeniería de reversa reduce el costo de producción

 

Rediseñar un súper auto no solo consume tiempo, también es un proceso muy costoso. Los ingenieros de Arrinera buscaron formas de acelerar el desarrollo y reducir los costos. Finalmente decidieron usar ingeniería de reversa, un proceso para reconstrucción de la información desde una pieza existente para rediseñarlo posteriormente.

 

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Al instalar el escáner profesional SMARTTECH 3D, los ingenieros trabajaron en el súper auto, logrando la habilidad para tener información acerca de la geometría de las piezas del auto. Un excelente ejemplo para mostrar las capacidades de la tecnología de escaneo 3D, fue el proceso de diseño y manufactura de la carcasa del clutch.

 

No es un secreto que el clutch de un auto deportivo se somete a diferentes presiones del auto normal. Un torque de 810 Nm requiere no solo de un uso confiable, sino también de un diseño ligero. El escáner 3D hizo posible capturar la documentación técnica de una carcasa que se consiguio y se rediseño en el programa CAD para instalarla en la estructura del vehículo.

 

Ligero y verde es el futuro

 

Un escáner 3D MICRON3D Green con 10 mega pixels se usó para una medición precisa. La tecnología de luz verde LED permite mediciones que consiguen mejores resultados contra escaners de luz blanca. Con un campo de visión de 800 x 600 mm el escáner 3D captura nubes de puntos que representan la forma escaneada con una precisión de .084mm.

 

En la práctica esto quiere decir que una simple medida puedes escanear un área de 80 x 60 cm. A diferencia de otras soluciones disponibles en el mercado, el SMARTTECH 3D está permanentemente calibrado con una medida de volumen. Esta solución asegura que el usuario comience el trabajo, sin tener la necesidad de calibrar el equipo. Esto no solo ahorra tiempo, también elimina el problema de la precisión al calibrar.

 

El equipo MICRON3D Green está certificado para metrología de acuerdo con el estándar alemán VDI/VDE 2634, lo que da a Arrinera la confianza de que los errores por medición no exceden los valores que aparecen en la certificación.

 

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Los escáner 3D son equipos de metrología

 

La medición hecha por el SMARTTECH3D se basa en proyección de patrones sobre la superficie de medición.  Los patrones se deforman dependiendo de la curvatura y son grabados por un detector integrado en el cabezal de medición. El dispositivo mide solo la superficie visible  al detector. Para conseguir información de la geometría  desde cada ángulo, el objeto necesita ser escaneado usando una mesa rotatoria. La capacidad de carga de la mesa rotatoria es de 300 kg y su diámetro es de 50 cm, suficiente para realizar la medición completa de las piezas.

 

La imagen del detector se convierte a una nube de puntos gracias al algoritmo de software. Cada punto contiene información acerca de la geometría descrita como coordenadas XYZ, la cual después de post procesar puede ser usada para control de calidad como en el caso de Arrinera para rediseñar y fresar el modelo en maquinado CNC.

 

Dependiendo de la resolución la nube de puntos en una sola medición, puede consistir de 5 o 10 millones de puntos para una resolución de 5 ó 10 megapíxeles, respectivamente. El número de megapíxeles afecta el grado de detalle obtenido de un objeto. En el caso de Arrinera, se utilizó un escáner 3D con un detector de 10 megapíxeles ya que era necesario reproducir con precisión los bordes del objeto.

 


La carcasa del clutch fue escaneada desde sus dos lados y se obtuvieron sus nubes de puntos. Por cada punto hay seis mediciones individuales. Usando una mesa rotatoria con el escáner 3D las mediciones individuales fueron alineadas previamente. La opción alternativa consiste por ejemplo en usar marcadores de posición.

 

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Alinear la nube de puntos en el software SMARTTECH3Dmeasure


Después del proceso de escaneo es posible convertir la nube de puntos en una malla triangulada en el software SMARTTECH3Dmeasure . El programa viene en cada equipo SMARTTECH3D . Antes de la conversión, es necesario alinear los resultados de  la medición.


Para la alineación, usamos el método de los tres puntos, donde seleccionamos estos puntos de las nubes de puntos. Basados en el software automáticamente determinamos los resultados de posición de uno o de otro. El objetivo es obtener una nube de puntos completamente representada por el objeto escaneado. El uso de la mesa rotatoria simplifica la operación de la alineación de los resultados, porque lo divide en dos grupos de puntos representando cada uno de los lados.


Antes de convertir la nube de puntos en una malla triangulada necesitamos utilizar la función de "alineación global", que basado en la posición de los puntos, alineará con precisión todas las nubes de puntos entre sí. En esta etapa también tenemos que eliminar las áreas de superposición de diferentes medidas.

 

Después de estas operaciones, la nube de puntos se convierte en una malla triangular. Para Arrinera se eligió el formato de salida STL, que es el formato más popular para las mallas triangulares debido a su compatibilidad con impresoras 3D y fresadoras. La malla triangular también puede utilizarse como base para el modelado CAD. Arrinera hace el ajuste del modelo CAD y luego lo envía al software que opera el centro de mecanizado CNC. El escaneo 3D no solo reduce el presupuesto a la compañía , también conecta con la manufactura de la pieza.

 

Escanear objetos grandes con marcadores de posicionamiento.

 

El escaneo 3D en la mesa rotatoria de un laboratorio de medición no siempre es posible debido al tamaño del objeto. En esta circunstancia se pueden realizar mediciones directo en la línea de producción como método alternativo usando marcadores de posición. El segundo ejemplo habla de este método. Durante la producción de la primera copia, a menudo es el caso que a pesar del diseño, no todas las partes quedan exactamente como estaban planeadas.

 

Los ingenieros de Arrinera se toparon con este problema, el estribo de la parte izquierda del auto se adaptó para optimizar la estructura, para mantener la simetría del vehículo , ambos lados se igualaron. Los métodos convencionales de inspección usados por Arrinera no permitían obtener la geometría compleja y fue por eso decidir por la tecnología SMARTTECH 3D.

 

El uso del MICRON3D green en el taller fue posible gracias a la carcasa de fibra de carbono. La protección del interior fue hecha por un filtro de la clase F7. Que la carcasa sea duradera garantiza no sólo confiabilidad sino también estabilidad y alta calidad de las mediciones. Además, el sistema de amortiguador interno, suprime las vibraciones que pueden afectar la precisión de los resultados.

 

Los datos geométricos del estribo existente se tomaron directamente del prototipo físico. Arrinera Hussarya colocó gente en una plataforma per el acceso al estribo fue obstaculizado por la puerta del coche. Debido a que las dimensiones del estribo eran mucho más grandes que el campo de visión del escáner 3D fue necesario usar una el escaneo con marcadores de posición.

 

El método de medición de marcadores se basa en la colocación de marcadores de posición en el objeto a escanear. El programa SMARTTECH3Dmeasure que maneja el escáner 3D ubica cinco marcadores de posicionamiento comunes entre dos mediciones individuales y luego los alinea. El operador tiene una visión completa de su trabajo y puede agregar escaneos de las piezas restantes del estribo. El ángulo entre el proyector y el detector nos permitió - obtener una gran cantidad de datos sobre la geometría  a pesar de las limitaciones manuales.

 

El resultado del escaneo 3D con marcadores es una nube de puntos alineada de forma preliminar. El post-proceso posterior en el SMARTTECH3Dsoftware se realiza de forma similar continuamente por su diseño intuitivo y la capacidad de automatizar las operaciones. En este caso también es necesario crear un modelo CAD de referencia en el Geomagic Design X utilizado por Arrinera. Este modelo es compatible con las máquinas de corte y doblado que hacen las piezas necesarias.

 

Uso de escaner de Smarttech 3D para fabricar el súper auto Arrinera Hussarya imagen por Smarttech3D


Tener un modelo CAD de una pieza permite el uso de la tecnología de impresión 3D para crear un prototipo rápido. Arrinera eligió la solución de la empresa OMNI3D, cuyo producto es el Sistema de Producción Factory 2.0, para impresión 3D de gran tamaño usando proceso FFF (fused filament fabrication).

 

El equipo se utilizó para la impresión 3D. El proceso de diseño requiere la mejora continua de los componentes y por lo tanto la producción de no uno, sino varios prototipos. Hacer eso con los métodos tradicionales consume mucho más tiempo e implica altos costos.


OMNI3D imprimió 3D las piezas de Arrinera tales como carcasas del espejo e intakes escala 1:1. No solo se hicieron prototipos, también piezas finales en ABS. Gracias al uso de la impresora 3D, Arrinera ha podido reducir el peso de las piezas, lo que es importante en un súper deportivo donde el peso es uno de los componentes es crucial al decidir si se instala un elemento en particular.

 

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Diseñar y construir el primer auto de carreras no es sólo una ingeniería, sino también un desafío financiero. Las tecnologías 3D ofrecen ahorro en costos como la precisión requerida durante la adquisición de datos, prototipos y ajustes de producción. Gracias al uso de las tecnologías 3D Arrinera fue capaz de acelerar significativamente el proceso de prototipo y reducir el tiempo.

 

Fuente: Smarttech 3D

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