Como Melhorar, Otimizar e Acelerar a Inspeção do Primeiro Artigo

A inspeção do primeiro artigo (FAI) é uma etapa crucial no processo de fabricação. A equipe de controle de qualidade (QC) precisa otimizar esta fase de inspeção a fim de limitar as idas e vindas entre concepção e fabricação. A equipe de QC deve não apenas identificar corretamente os defeitos, mas também fornecer dados, medidas e resultados relevantes para a solução dos problemas identificados.

Gerentes de qualidade são frequentemente vistos como aqueles que buscam e encontram os problemas — informações essas que preferíamos nos abster. No entanto, se a implementação de ferramentas eficazes pudesse capacitá-los não apenas a identificar problemas, mas também a encontrar soluções viáveis, isso ajudaria a produção a progredir mais rapidamente e os primeiros artigos poderiam ser entregues sem atrasos e complicações.

Este blog explora a evolução de novas tecnologias e sua capacidade de facilitar o trabalho de gerentes de qualidade. O blog também explica como a FAI possibilita a criação de um processo de fabricação estável que possa fornecer peças em conformidade e de boa qualidade que atendam precisamente às exigências do cliente.

O que é Inspeção do Primeiro Artigo (FAI)?

Como o próprio nome já sugere, FAI requer a inspeção completa das peças antes de iniciar a produção em massa. Usada principalmente em produtos e projetos novos, ela garante que o processo de fabricação interprete corretamente a intenção do projeto. Ela também fornece aos clientes a documentação necessária para demonstrar conformidade com o contrato e exigências de especificação.

Por que a FAI é importante?

A FAI visa desvendar os problemas de fabricação e encontrar os erros antes que os custos para repará-los sejam muito elevados. Consequentemente, a FAI ajuda a diminuir os índices de devolução e reduz os custos associados a retrabalhos. Ela também contribui para o aumento da satisfação do cliente e da rentabilidade.

Por que a FAI é desafiadora?

Contudo, realizar a FAI em peças recentemente desenvolvidas é desafiador. Como todas as características devem ser medidas e verificadas, a FAI consome tempo — na verdade, muito tempo — especialmente se a FAI completa é realizada na máquina de medição por coordenadas (CMM). Quando a CMM não está disponível devido a gargalos gerados por controles de características menos importantes, tanto a qualidade da peça quanto o lead time da produção são negativamente afetados.

O problema é que, quanto mais peças novas houver (como geralmente é o caso de novos programas), mais FAIs deverão ser realizadas e por mais tempo a CMM (além de recursos humanos para operá-la) deve estar disponível, muitas vezes em um curto período de tempo.

Como evitar gargalos na CMM?

Devido à sua alta precisão, CMMs são amplamente utilizadas para FAIs. O fato é que as CMMs sempre foram a referência em equipamentos de medição para os metrologistas. Porém, essa demanda considerável vem com algumas desvantagens.

As CMMs devem não apenas estar disponíveis para a FAI de peças recentemente industrializadas, mas também devem estar livres para realizar qualquer tipo de inspeção, particularmente de dimensões críticas. Quando critérios de desempenho e tolerâncias são muito restritos, os metrologistas preferem controlar as características chaves em CMMs. No entanto, como devem ser programadas e manuseadas por trabalhadores especializados e sua operação é demorada, um acúmulo de controles de qualidade pode criar gargalos significativos, o que atrasa a progressão do processo de fabricação.

Consequentemente, a acessibilidade da CMM é essencial para garantir a FAI de dimensões críticas. Para isso, o redirecionamento de controles críticos para outro instrumento de metrologia de uso e aprendizado mais fáceis possibilita que a equipe de QC evite gargalos dispendiosos na CMM, que permanece como equipamento  para as características de tolerâncias mais apertadas.

Como realizar a FAI no contexto da globalização?

Devemos levar em conta que a FAI é agora realizada no contexto da globalização. Produtos agora são feitos de centenas de componentes fabricados por uma miríade de fornecedores sediados em diversos locais ao redor do mundo e que usam processos variados de fabricação. Depois de montados, todos os componentes devem se encaixar e se alinhar perfeitamente para produzir produtos viáveis e livres de defeitos que poderiam corromper seu desempenho e arruinar sua eficiência.

Para ilustrar isso, vamos considerar uma peça projetada por um fabricante automotivo na Europa. O modelo numérico é primeiro enviado a um fornecedor na Ásia, que molda e produz a peça que, por sua vez, será enviada e montada em automóveis em uma fábrica na América do Sul. A FAI é realizada pelo fabricante de automóveis, que tentará uma primeira montagem visando encontrar os defeitos. Essas incongruências serão reportadas ao fornecedor, que irá corrigir suas ferramentas antes de enviar uma nova amostra para a fábrica. Os componentes, mais uma vez, poderão não se encaixar apropriadamente. Mais uma vez, o fornecedor será solicitado a ajustar o ferramental. E assim por diante, um vai e volta sem fim!

Se, porém, em vez de enviar fisicamente a peça para o outro lado do mundo para que seja medida na CMM, houvesse maneiras de digitalizar a peça e enviar seu modelo digital, ganharíamos tanto em eficiência quanto em tempo. Poderíamos, então, proceder com uma montagem virtual e estimar virtualmente as correções sem a necessidade de que as peças viajassem ao redor do mundo.

Qual é a melhor alternativa à CMM?

Para melhorar, otimizar e acelerar a FAI, fabricantes precisam de uma solução de medição alternativa que apoie a CMM e forneça ao profissionais de QC a precisão, rapidez, portabilidade, versatilidade e simplicidade exigidas.

• • Precisão: A qualidade da medição é essencial para assumir inspeções previamente atribuídas à CMM. A solução alternativa deve proporcionar resultados precisos, de alta resolução e reproduzíveis, independentemente da qualidade do setup de medição. As medições feitas no chão de fábrica também devem ser indiferentes às instabilidades do ambiente. Isso significa que, mesmo que a peça se mova, vibre ou oscile durante a inspeção, os dados medidos devem permanecer precisos e independentes de uma configuração rígida de medição.

• • Rapidez: Como CMMs são máquinas de operação lenta e levam tempo para serem programadas, a solução alternativa deve ser de execução rápida. Ela deve também oferecer um setup rápido, digitalizações em tempo real e arquivos prontos para usar, permitindo que profissionais de QC acelerem a FAI e economizem tempos de aquisição e análise, limitando tempos de inatividade na produção.

• • Portabilidade: Como geralmente as investigações no ferramental ocorrem diretamente na linha de produção, os especialistas em QC devem estar equipados com um dispositivo capaz de operar em várias condições ambientais sem afetar o desempenho ou impactar a precisão. Ao contrário da CMM, que deve ser mantida em ambiente controlado, o instrumento de medição alternativo deve ter a flexibilidade de ser levado onde a peça estiver.

• • Versatilidade: Para garantir a qualidade do produto e melhorar os diagnósticos, a solução alternativa também deve ser capaz de medir vários tamanhos e formas de objetos com geometrias complexas e acabamentos superficiais, que se tornaram quase o padrão para peças recém-projetadas.

• • Simplicidade: Por fim, para que pessoas sem treinamento especial, habilidades ou experiência possam operar o instrumento de medição alternativo, ele deve ser intuitivo, fácil de usar e não requerer tempo de programação prolongado.

   

  

  Um engenheiro da voestalpine realiza uma inspeção do primeiro artigo com o escâner MetraSCAN 3D.

   

  O que se esperar da tecnologia de digitalização 3D para FAI?

  Colocado de forma simples, a tecnologia de digitalização 3D atende a todos esses requisitos e é tida como a solução alternativa n.° 1 à CMM. Eis o porquê:

  Medições Precisas no Chão de Fábrica

  Escâneres 3D permitem que a equipe de QC vá diretamente ao chão de fábrica para realizar a FAI a qualquer momento, eliminando assim a perda de tempo e reduzindo os custos relacionados ao deslocamento de peças defeituosas do chão de fábrica à CMM. Já que são capazes de medir peças em ambientes de produção, geralmente influenciados por variações de temperatura, vibrações e oscilações, e podem ser movidos através da linha sem impactar sua precisão, escâneres 3D de alta precisão, como o MetraSCAN 3D da Creaform, são perfeitos para realizar FAIs em peças pesadas e de grande porte com características menos críticas.

  Curva de Aprendizado Pequena

  Com sua interface amigável ao usuário e design ergonômico, equipamentos de digitalização 3D contam com uma curva de aprendizado pequena e são fáceis de usar. Além disso, escâneres de alta precisão, como o HandySCAN 3D, têm tempos de configuração e aquisição mais curtos e oferecem análises detalhadas e acessíveis à não-especialistas em metrologia. Essa acessibilidade e facilidade de uso pode eliminar atrasos na detecção e correção de defeitos de primeiras peças.

  Alta Densidade de Informação para Análises Detalhadas

  Com escâneres 3D, a equipe de QC agora pode digitalizar formas complexas com um grande número de dados e sem contato, permitindo uma análise mais detalhada da FAI. Mapas de cores podem revelar rapidamente onde os defeitos apareceram no processo de fabricação e quais parâmetros contribuiram para seu aparecimento. A densidade de informação acelera a resolução de problemas e a tomada de decisões em relação aos primeiros artigos.

  Por fim, os escâneres 3D são um grande avanço para a FAI no contexto da globalização. A tecnologia de digitalização 3D permitiria até mesmo um FAI puramente virtual, no qual as primeiras peças físicas seriam compatíveis já na primeira montagem. A tecnologia atual tem a capacidade de tornar isso possível. É simplesmente uma questão de integrar esse novo know-how ao treinamento, cultura e mentalidade do fabricante.

   

  

  Resultado de um mapa de cores de um painel no VXinspect

  Digitalização 3D para uma Inspeção do Primeiro Artigo Melhorada, Otimizada e Acelerada

  Ao adicionar um escâner 3D de nível metrológico ao portifólio de instrumentos de medição, inspeções mais críticas podem ser direcionadas estritamente à CMM, enquanto todos os controles restantes podem ser redirecionados para a digitalização 3D. Essa ação não apenas garante a qualidade do produto em toda a cadeia de suprimentos global, como também melhora o diagnóstico de problemas de qualidade relatados e acelera a FAI, mesmo que a empresa enfrente problemas de recursos limitados e requisitos rígidos.

  Além disso, as soluções de digitalização 3D otimizam a FAI, reduzindo os gargalos na CMM e o tempo necessário para ajustes antes da produção em massa. Consequentemente, uma FAI otimizada permite que o controle de qualidade identifique rapidamente problemas e proponha prontamente soluções. Isso resultará em primeiras peças de maior qualidade, compatíveis com sua montagem já na primeira tentativa, e que atendam aos requisitos do cliente, gerando assim maior satisfação, vendas e lucratividade.