Conforme os fornecedores visam a atender metas de qualidade e confiabilidade, a AMS fala para uma empresa de fundição que respeita à tomografia computadorizada como um divisor de águas.
Já passou o tempo no qual os fornecedores automotivos - certamente Tier 1 nível - não faziam nada além de fornecimento de peças por encomenda. Agora eles devem também frequentemente atuar como parceiros no projeto e desenvolvimento de componentes, respondendo a encomendas quase instantaneamente em um contexto onde a qualidade é simplesmente considerada como descrita.
Esse resumo conciso sobre o que é necessário para sobreviver nessa área de negócios hoje, é fornecido por alguém que sabe - Edward Grainger, diretor de peças fundidas do fornecedor sediado no Reino Unido, Grainger & Worrall. A empresa de propriedade privada emprega cerca de 600 pessoas no desenvolvimento e produção de peças fundidas para uso no motor, transmissão e aplicações estruturais.
Grainger admite que a cultura de negócios da empresa pode ser um pouco "conservadora", mas a sua atitude em relação ao uso da tecnologia não é. Isso se reflete em inúmeras maneiras em suas operações de concepção e fabricação. Não só existem, por exemplo, três sistemas CAD diferentes - da Dassault Systemes, PTC e Siemens -, mas também ultra-som, raios-X e tomografia computadorizada (TC) de hardware, cada tipo de tecnologia que, apesar de sua associação mais imediata com uso médico são, como Grainger aponta, também ferramentas industriais bem estabelecidas.
CT tem, de fato, foi corriqueiro no Grainger & Worrall pelos últimos dez anos. Foi introduzido porque a empresa descobriu a combinação de técnicas de raios-X com ultra-som não poderia por si só satisfazer as metas da empresa e tiveram de reunir-se em termos de controle de qualidade e confiabilidade de produto. Grainger explica que a mais ínfima de imperfeições em uma fundição pode às vezes ser a mais prejudicial e ter consequências e que, quando a empresa tornou-se ciente de um meio de detectá-las com mais precisão, a falha em implementar a tecnologia relevante era uma opção inaceitável. "Não era um risco que estávamos preparados para assumir", diz ele, sem rodeios.
Sem mais testes destrutivos
Em um nível mais pragmático, a tecnologia também permitiu à empresa reduzir drasticamente a necessidade de testar peças fundidas caras por métodos destrutivos. Grainger diz que aboliu eficazmente qualquer necessidade de destruir peças, a fim de verificá-las quanto a imperfeições ou precisão dimensional. As únicas ocasiões nas quais testes destrutivos são agora necessários é "quando temos que começar dentro da peça, a fim de realizar testes de desempenho mecânico para determinar fatores como resistência à tração ou tensão residual em uma área particular." Ele arrisca a estimativa de que CT salva a necessidade de cortar-se, talvez, de duas a três peças fundidas em cada um dos projetos de prototipagem que realiza eliminando, portanto, a necessidade de destruir a maior parte de duas mil peças fundidas de outra forma utilizável por ano.
Além disso, como Grainger também explica, além do puro desperdício envolvido em ser incapaz de vender a moldagem produzida cara, se esta estiver "destruído", e com partes cortadas, não configura necessariamente em um meio confiável de controle de qualidade. Dado que o objetivo subjacente é o de assegurar que o processo de produção pode, na verdade, produzir peças que estejam em conformidade com a especificação de uma forma consistente, um processo seletivo é sempre questionável. Como ele diz: "Em que ponto você para de cortar as peças e decide que o processo está OK?"
A capacidade fundamental que CT traz para a empresa é, diz Grainger, a de ser capaz de identificar precisamente em três dimensões exatamente onde dentro de um molde um defeito tão pequeno como uma bolha ou grão de areia pode ser localizado. Os Raios X, como se explica, podem ser capazes de detectar tais imperfeições mas não podem determinar com exatidão onde estão, pois analisam todo o volume simultaneamente. "Eles não podem fornecer um absoluto", afirma, acrescentando que, portanto, a sua interpretação necessária de entrada subjetiva seria considerável pelo pessoal experiente.
CT, em contraste, examina um objeto sob uma série de «fatias» sequenciais, o que significa que não só o tamanho e natureza de uma imperfeição pode ser identificada, mas também a sua localização. Embora ele não remova a necessidade de interpretação qualificada, a tecnologia é, portanto, mais objetiva por si só.
A objetividade, por outro lado, também se manifesta em outra capacidade que fornece - o da metrologia precisa. "Ele pode medir uma peça de forma exata", explica Grainger, um atributo, obviamente, útil quando as peças envolvidas terão passado de um estado derretido para um estado sólido durante a fabricação.
CT é uma parte integrante da carteira de inspecção
Assim, Grainger & Worrall fizeram um investimento inicial de cerca de £350,000 em sua primeira máquina, um desembolso repetido três anos depois, quando foi adicionada uma segunda máquina idêntica. O investimento total na tecnologia ao longo da última década tem sido, em torno de £750,000, Grainger estima.
A utilização, mais pertinente, é intensiva. As duas máquinas são operadas em uma base 24 horas e o fazem tanto como ferramentas de suporte de controle de qualidade como desenvolvimento. Na antiga contagem, Grainger diz que para um cliente que exige um pequeno lote, motores com requisitros de confiabilidade extremas (por exemplo, uma equipe de Fórmula Um) o uso da TC como uma técnica de inspeção de 100% seria um "inquestionável". A relação custo-benefício seria simplesmente avassaladora e utilização das máquinas, consequentemente seriam um requisito contratual.
Na última contagem, Grainger diz que a utilização da máquina pode muitas vezes ser mais frequente em ad hoc. Engenheiros de desenvolvimento, ele explica, muitas vezes tomam uma parte de uma das máquinas de CT para ver se pode haver um intervalo de tempo para verificar algum ponto de detalhe que pode ter sido identificado como potencialmente problemático por raios X ou medida convencional de coordenadas. Assim, para um grau significativo, o uso da empresa CT é como uma parte integrante da carteira de técnicas de inspeção e análise, em vez de um procedimento isolado.
Uma rotina de análise de CT intensiva pode tipicamente envolver examinar uma peça em várias centenas de "fatias" de cada 1mm de espessura através de uma série de 0.75-2.00mm disponível. Grainger diz que o procedimento seria, então, provavelmente, tomando um minuto por fatia de modo a 300 milímetros de espessura da peça gastaria cerca de cinco horas em uma máquina de CT. Mas em tal caso o procedimento seria muito provável ser realizado em uma base durante a noite sem vigilância.
A saída desse processo seria, Grainger diz, compreender dois elementos principais. O primeiro seria um "relatório de tomógrafo" que identificaria com precisão a natureza e localização de todas as imperfeições para um tamanho de apenas 0,2 milímetros de largura. A segunda seria uma representação 3D precisa da geometria interna e externa que poderia ser comparada com os dados de referência de CAD 3D relevantes para garantir que a peça fabricada conformaria com a intenção do projeto. A importância particular é de que as peças vazadas de motores contendo canais internos simplesmente não podem ser verificados ao contrário por um método externo, não-destrutivo.
Por sua vez, acrescenta Grainger, que a capacidade não só verifica a integridade do processo de fundição inicial, mas também pode ajudar a garantir que a fabricação posterior não comprometerá de qualquer maneira a qualidade do produto. A localização precisa de um furo perfurado, por exemplo, pode ser 'ajustada' ligeiramente para assegurar que não agrava o que poderia de outro modo ser uma ligeira imperfeição aceitável.
Além disso, a saída do processo pode ser usada como a base para a interação e discussão entre a empresa e um cliente numa base remota. Grainger diz que clientes podem facilmente ligar-se remotamente à própria rede interna da empresa ou ser enviado um arquivo da área de interesse particular. Com efeito, Grainger identifica o aumento da facilidade com que tal interação pode ser realizada simplesmente como resultado de desenvolvimentos de computação desktop e rede de área alargada como uma das principais maneiras na qual a utilidade da tecnologia aumentou desde que foi instalada pela primeira vez.
Os seres humanos verificam as "fatias"
As máquinas reais - duas unidades XYLON CT compactas - ficam uma ao lado da outra para em uma grande sala no principal complexo da fábrica. Elas estão sob a supervisão imediata do gerente de metrologia Gary Breech, que diz que eles podem processar peças com dimensões máximas de até 500 milímetros de diâmetro e 750 milímetros de altura. Na prática, porém, as capacidades das máquinas significa que nos tamanhos maiores apenas peças de alumínio estão envolvidos. Peças de ferro tendem a limitar-se a largura máxima de 100 mm. Ele também confirma que, depois que peças de trabalho são carregados manualmente sobre a mesa dentro de cada máquina e a operação de porta é fechada, um processo completamente automatizado ocorre.
The software system Volume Graphics transforms the initially “flat” slices generated by the CT system into much richer 3D imageryMas o que acontece depois definitivamente requer o envolvimento humano qualificado. Breech explica que o primeiro passo no processo de análise subsequente é uma inspeção visual cuidadosa de fatia por fatia de dados de CT na tela do computador por um dos indivíduos que foram treinados para identificar as pequenas indicações de eventuais imperfeições. Curiosamente, ele diz que a acuidade visual pura é a sua capacidade crucial e que o conhecimento de engenharia necessário pode ser também usado. Um deles, de fato, é um tipógrafo, cuja experiência anterior estava na indústria de impressão. Um operador pode verificar cerca de cem 'fatias' a cada 15 minutos.
No entanto, o tratamento posterior dos dados CT é feito. A este respeito, Breech diz que um instrumento particularmente importante é um sistema de software chamado Gráfico de Volumes que transforma as fatias inicialmente "achatadas" geradas pelo sistema de CT em imagens muito mais ricas em 3D. A finalidade disto, explica ele, é apoiar a sua utilização para aplicações de metrologia, obtidas através da comparação direta dos dados de CT com um modelo CAD de referência da parte envolvida. Ainda assim, Breech diz que a habilidade e experiência do operador são os fatores decisivos para permitir que os dados sejam exploradas para fins úteis. "Você precisa saber o que você está procurando e como relatá-lo", explica ele, acrescentando que embora haja software para executar esta tarefa, a empresa ainda não o considera como adequado para suas exigências.
Não é surpresa, portanto, que Edward Grainger considera o uso da empresa CT foi uma "virada de jogo". Mas ele tem o cuidado ao salientar que tem sido tão somente no contexto do aumento do conhecimento e competência que ajudou a criar entre os trabalhadores da empresa - não é em nenhum sentido uma solução técnica rápida. O importante é "a profundidade da compreensão de moldagem" que a empresa agora possui. Como ele diz: "Se vemos algo que precisa ser investigado nós não sentamos e debatemos o assunto, dizemos 'vamos verificá-lo'."
Seguindo a fórmula da empresa
Edward Grainger, Grainger & Worrall MDFornecedor de Castings Grainger & Worrall é sediado perto de Bridgnorth, uma cidade pitoresca a oeste de um dos principais centros de fabricação de automóveis do Reino Unido, Birmingham. A maior parte da força de trabalho de 500 funcionários, trabalha em um conjunto de edifícios de tijolos em uma propriedade industrial na encosta acima da cidade. Cerca de 100 desse total são o que o diretor-gerente da empresa, Edward Grainger, chamaria pessoal "engenharia", sejam aprendizes ou pós-graduados. "Operários qualificados", como modelistas que, segundo ele, possui o mesmo número. Um adicional de 100 funcionários trabalham em um local separado por algumas milhas de Bridgnorth, uma operação de fabricação e montagem em Telford.
O site Bridgnorth é o local não apenas para as operações existentes de fundição, mas também de apoio às atividades de concepção e desenvolvimento e um pouco de fabricação, bem como vendas e administração. No total, eles constituem um negócio que agora tem um volume de aproximadamente £46m ($66m) por ano, derivado de servir a três mercados distintos mas relacionados. Estes estão, diz Grainger, agindo como um desenvolvedor de tecnologia para o setor automobilismo, oferecendo serviços de prototipagem principalmente (embora não totalmente) para o setor automotivo e agindo como um produtor de baixo volume (entre 2.000-5.000 peças por ano em cada caso), para vários fabricantes de automóveis. Neste último caso, ele menciona como exemplos Bentley, McLaren, Aston Martin, Porsche e Bugatti.
Categorizando as fontes de renda da empresa, Grainger observa que esta é dividida aproximadamente 50-50 entre "moldes que vendem" de forma simples e outras atividade de "valor acrescentado". Operações de prototipagem aparecem de forma ampliada na segunda dessas áreas. Grainger diz que a empresa realiza cerca de 600 "projetos de produtos novos" a cada ano. A fórmula certamente parece bem sucedida. Ela permitiu à empresa superar a recessão que atingiu a economia mundial em 2008, quando o volume de negócios caiu para apenas £14m e uma vez que se recuperar, mantendo um crescimento anual constante 10% -15% - durante o qual a força de trabalho mais do que duplicou. Grainger acrescenta que o fato de que a empresa não precisa se preocupar em gerar retornos para os acionistas externos é um fator relevante. "Nós podemos ter uma visão a longo prazo das coisas", observa ele.
