Cómo mejorar, optimizar y acelerar la inspección del primer artículo

La inspección del primer artículo (FAI) es un paso crucial en el proceso de fabricación. El equipo de control de calidad (QC) necesita optimizar esta fase de inspección para limitar el ir y venir entre la concepción y la fabricación. El equipo de QC no solo debe identificar correctamente los defectos, sino también proporcionar datos relevantes, mediciones y resultados para resolver los problemas identificados.

Con demasiada frecuencia, los gerentes de calidad son vistos como aquellos que buscan y encuentran problemas, información de la cual obviamente preferimos prescindir. Sin embargo, si la implementación de herramientas efectivas les permitiera no solo identificar problemas, sino también encontrar soluciones viables, ayudaría a que la producción progrese más rápidamente y los primeros artículos se entreguen sin retrasos y complicaciones.

Este blog explora la evolución de las nuevas tecnologías y su capacidad para facilitar el trabajo de los gerentes de calidad. También explica cómo la FAI permite establecer un proceso de fabricación estable que puede entregar piezas conformes de buena calidad que cumplen precisamente con los requisitos del cliente.

¿QUÉ es la inspección del primer artículo (FAI, First Article Inspection)?

Como su nombre sugiere, la inspección del primer artículo (FAI) requiere la inspección completa de las piezas antes de comenzar la producción en masa. Principalmente utilizado en productos y diseños nuevos, garantiza que el proceso de fabricación interprete correctamente la intención de diseño. Además, proporciona a los clientes la documentación necesaria para demostrar el cumplimiento de los requisitos del contrato y las especificaciones.

¿POR QUÉ es importante la FAI?

La FAI tiene como objetivo descubrir problemas de fabricación y detectar errores antes de que se vuelvan costosos de corregir. En consecuencia, ayuda a reducir las tasas de devolución y disminuir los costos asociados con el retrabajo. Además, contribuye a mejorar la satisfacción del cliente y aumentar la rentabilidad.

¿POR QUÉ es desafiante la FAI?

Sin embargo, realizar la FAI en piezas recién desarrolladas es un desafío. Dado que todas las características deben medirse y verificarse, lleva tiempo, mucho tiempo, especialmente si se realiza la FAI completa en la máquina de medición por coordenadas (CMM, por sus siglas en inglés). Cuando la CMM no está disponible debido a los cuellos de botella generados por controles en características menos importantes, tanto la calidad de la pieza como el tiempo de producción se ven afectados negativamente.

El problema es que cuantas más piezas nuevas haya (como suele ser el caso de los nuevos programas), más FAIs se deben ejecutar y más tiempo de CMM y recursos humanos para operarlos deben estar disponibles, a menudo en un corto período de tiempo.

¿CÓMO evitar los cuellos de botella en la CMM?

La CMM es ampliamente popular para la FAI debido a su alta precisión. De hecho, la CMM siempre ha sido el equipo de medición de referencia para los metrólogos. Esta gran demanda conlleva algunas desventajas.

La CMM no solo debe estar disponible para la FAI de piezas recién industrializadas, sino que también debe estar libre para realizar cualquier tipo de inspección, especialmente en dimensiones críticas. Cuando los criterios de rendimiento y las tolerancias son estrictos, los metrólogos prefieren controlar las características clave con la CMM. Sin embargo, dado que debe programarse y manipularse por trabajadores especializados y es lenta de operar, una acumulación de controles de calidad puede crear cuellos de botella significativos, lo que retrasa el progreso del proceso de fabricación.

Consecuentemente, el acceso a la CMM es esencial para garantizar la FAI de dimensiones críticas. Para hacerlo, redirigir controles menos críticos a otro instrumento de metrología, más fácil de aprender y usar, permite que el equipo de control de calidad evite costosos cuellos de botella en la CMM, que sigue siendo el primer paso para características de alta tolerancia.

¿CÓMO realizar la FAI en el contexto de la globalización?

Además, la FAI ahora se realiza en el contexto de la globalización. Los productos están compuestos por cientos de componentes fabricados por una multitud de subcontratistas y proveedores ubicados en diversos lugares del mundo y que utilizan procesos de fabricación variados. Una vez ensamblados, todos los componentes deben encajar y alinearse correctamente para producir productos viables, libres de defectos que puedan distorsionar su rendimiento y arruinar su eficiencia.

Para ilustrarlo, consideremos una pieza diseñada por un fabricante de automóviles en Europa. El modelo numérico se envía primero a un subcontratista en Asia, quien moldea y produce la pieza que luego se envía y ensambla en automóviles en una planta en Sudamérica. La FAI la realiza el fabricante de automóviles, quien intentará un primer ensamblaje y resaltará los defectos. Esas incongruencias se informarán al subcontratista, quien corregirá su herramienta antes de enviar una nueva muestra a la fábrica. Una vez más, es posible que los componentes no encajen correctamente. Nuevamente, se pedirá al subcontratista que ajuste la herramienta. Y así sucesivamente, en un largo viaje de ida y vuelta.

Sin embargo, si hubiera formas de escanear la pieza y enviar su modelo digital en lugar de enviarla físicamente a medio mundo para medirla en la CMM, ganaríamos eficiencia y tiempo. Luego podríamos proceder con un ensamblaje virtual y estimar virtualmente las correcciones sin que las piezas tengan que viajar físicamente por todo el mundo.

¿CUÁL es la mejor alternativa a una CMM?

Para mejorar, optimizar y acelerar la FAI, los fabricantes necesitan una solución de medición alternativa que respalde a la CMM y proporcione a los profesionales de control de calidad la precisión, velocidad, portabilidad, versatilidad y simplicidad requeridas.

• • Exactitud: La calidad de las mediciones es esencial para realizar las inspecciones previamente asignadas a la CMM. La solución alternativa debe proporcionar resultados precisos, de alta resolución y repetibles, independientemente de la calidad de la configuración de medición. Las mediciones realizadas en el área de producción también deben ser insensibles a las inestabilidades ambientales. Esto significa que, incluso si la pieza se mueve, vibra u oscila durante la inspección, los datos medidos son precisos e independientes de una configuración rígida de medición.

• • Velocidad: Dado que la CMM es lenta de operar y lleva tiempo programar, la solución alternativa debe ser más rápida. También debería ofrecer una configuración rápida, escaneos en tiempo real y archivos listos para usar, lo que permitiría a los profesionales de control de calidad acelerar la FAI y ahorrar tiempo valioso de adquisición y análisis, reduciendo el tiempo de inactividad de la producción.

• • Portabilidad: Dado que las inspecciones del utillaje a menudo ocurren directamente en la línea de producción, los especialistas de control de calidad deben contar con un dispositivo capaz de operar en diversas condiciones ambientales sin afectar el rendimiento o la precisión. A diferencia de la CMM, que debe mantenerse en un entorno controlado, el instrumento de medición alternativo debe tener la flexibilidad de poder llevarlo a donde esté la pieza.

• • Versatilidad: Para garantizar la calidad del producto y mejorar los diagnósticos, la solución alternativa también debe tener la capacidad de medir diferentes tamaños y formas de objetos con geometrías y acabados superficiales complejos, que se han convertido casi en el estándar para las piezas de diseño reciente.

• • Simplicidad: Por último, el instrumento de medición alternativo debe ser intuitivo de aprender, fácil de usar y no requerir mucho tiempo de programación, para que personas sin una formación especial, habilidades o experiencia puedan operarlo.

   

  

  El ingeniero de voestalpine realiza una inspección del primer artículo con el escáner MetraSCAN 3D

   

  ¿Qué esperar de la tecnología de escaneo 3D para la FAI?
  

  En pocas palabras, la tecnología de escaneo 3D cumple con todos estos requisitos y se presenta como la alternativa número 1 a la CMM. Aquí está el por qué:

  Mediciones precisas en el área de producción

  Los escáneres 3D permiten que los miembros del equipo de control de calidad realicen la FAI directamente en el taller, eliminando el tiempo desperdiciado y reduciendo los costos relacionados con el traslado de una pieza defectuosa. Los escáneres 3D de grado metrológico, como el MetraSCAN 3D de Creaform, son perfectos para realizar la FAI en piezas grandes y pesadas con características menos críticas debido a su capacidad para medir piezas en entornos de taller, a menudo influenciados por variaciones de temperatura, vibraciones y oscilaciones, y pueden moverse alrededor del piso de producción sin afectar su precisión.

  Corto tiempo de aprendizaje
  

  Con su interfaz fácil de usar y diseño ergonómico, los equipos de escaneo 3D tienen un corto tiempo de aprendizaje y son fáciles de usar. Con tiempos de configuración y adquisición más rápidos, los escáneres de grado metrológico, como el HandySCAN 3D, ofrecen análisis detallados accesibles para no especialistas en metrología. Esta accesibilidad y facilidad de uso pueden reducir los retrasos en la detección y corrección de defectos en las primeras piezas.

  Alta densidad de información para análisis detallados
  

  Con los escáneres 3D, el equipo de control de calidad puede digitalizar formas complejas con una gran cantidad de datos y sin contacto, lo que permite un análisis más detallado de la FAI. Los mapas de colores pueden revelar rápidamente dónde han aparecido defectos en el proceso de fabricación y qué configuración de máquina los ha creado. La alta densidad de información acelera la resolución de problemas y la toma de decisiones en relación con las primeras piezas.

  Finalmente, los escáneres 3D representan un gran avance para la FAI en el contexto de la globalización. La tecnología de escaneo 3D incluso permitiría una FAI puramente virtual en la que las primeras piezas físicas serían compatibles en el primer intento. La tecnología actual tiene la capacidad de hacerlo posible. Solo es cuestión de integrar este nuevo conocimiento en la capacitación, cultura y mentalidad del fabricante

  

  Resultado del mapa de colores del salpicadero en VXinspect

  Escaneo 3D para una Inspección del Primer Artículo Mejorada, Optimizada y Acelerada
  

  Al agregar un escáner 3D de grado metrológico a su equipo de instrumentos de medición, las inspecciones delicadas de características de alta tolerancia pueden asignarse estrictamente a la CMM, mientras que todos los controles restantes pueden redirigirse al escaneo 3D. Esta acción no solo asegura la calidad del producto en toda la cadena de suministro global, sino que también mejora el diagnóstico de problemas de calidad reportados y acelera la FAI, incluso si la empresa tiene recursos limitados y requisitos estrictos.

  Además, las soluciones de escaneo 3D optimizan la FAI al reducir los cuellos de botella en la CMM y el tiempo necesario para realizar ajustes antes de la producción en masa. En consecuencia, una FAI optimizada permite que el control de calidad identifique rápidamente los problemas y proponga soluciones de manera oportuna. Las primeras piezas son de mayor calidad, compatibles con su ensamblaje en el primer intento y cumplen con los requisitos del cliente, lo que genera una mayor satisfacción, ventas y rentabilidad.