Kontrola prototypów przy użyciu urządzeń FreeScan Combo i Control X w zakładzie TDK na Węgrzech

Zakład produkcyjny fabryki TDK w Szombathely, specjalizujący się w opracowywaniu i produkcji filtrów przeciwzakłóceń elektromagnetycznych (EMI), zdecydował się na zastosowanie skanerów 3D firmy SHINING w celu sprawdzania wymiarów coraz bardziej złożonych produktów, aby w szybszy i najbardziej efektywny sposób sprostać zmieniającym się wymaganiom klientów.

Zakład produkcyjny TDK w Szombathely, specjalizujący się w opracowywaniu i produkcji filtrów przeciwzakłóceń elektromagnetycznych (EMI), wdrożył skanowanie 3D dzięki wsparciu FreeDee, naszego dystrybutora na Węgrzech. Nasz dostawca wyposażył zakład w urządzenie FreeScan Combo, które pozwala mu w łatwy i skuteczny sposób sprawdzać wymiary produktów, aby sprostać zmieniającym się wymaganiom klientów.

Trend „miniaturyzacji” nie ominął przemysłowych produktów elektronicznych: projektowane są coraz bardziej złożone produkty, które mają zmieścić się w mniejszych i o nieregularnych kształtach przestrzeniach, co stawia przed producentami coraz wyższe wymagania geometryczne.

Turbina wodna

O fabryce TDK w Szombathely

Zakład TDK w Szombathely jest jednym z najważniejszych europejskich ośrodków rozwoju i produkcji elektroniki w ramach międzynarodowej grupy TDK oraz jednym z najstarszych partnerów firmy FreeDee w dziedzinie druku 3D. Potrzeby fabryki w zakresie druku 3D są obsługiwane przez centralne laboratorium 3D. Niedawno dział rozwoju filtrów EMI zgłosił również zapotrzebowanie na optyczne skanowanie 3D, co doprowadziło do wdrożenia ręcznego skanera laserowego FreeScan Combo na początku 2024 roku. Nasz lokalny partner na Węgrzech, firma FreeDee Kft., rozmawiał z Krisztiánem Holló, starszym inżynierem projektantem, na temat wyników skanowania 3D realizowanego we własnym zakresie.

Skanowanie komponentów TDK za pomocą skanera FreeScan Combo

Wyzwania związane z kontrolą prototypów

Klienci firmy TDK oczekują, że filtry EMI będą instalowane w coraz mniejszych i bardziej złożonych środowiskach, co w coraz większym stopniu wymaga przeprowadzenia pomiarów, które są trudne lub niemożliwe do wykonania przy użyciu tradycyjnych metod. Spełnienie tych zaawansowanych wymagań pomiarowych stanowiło wyzwanie dla zespołu TDK w zakresie dotrzymania terminów niezbędnych do zapewnienia realizacji projektów klientów.

Ręczny skaner laserowy 3DFreeScan Combo oraz oprogramowanie do kontroli jakości Geomagic Control X.

Wymagane pomiary stały się wykonalne, a czas ich realizacji skrócił się z około dwóch tygodni w przypadku korzystania z usług zewnętrznych partnerów lub 3–4 dni w przypadku wewnętrznego laboratorium pomiarowego do średnio 2–3 godzin.

Ograniczenia czasowe w procesie opracowywania filtrów EMI

Głównymi odbiorcami filtrów EMI firmy TDK są podmioty z sektora energii odnawialnej. Filtry te są często stosowane w turbinach wiatrowych, przemysłowych falownikach oraz ładowarkach samochodowych. Wielkość zamówień zazwyczaj waha się od 100 do 1000 sztuk, przy czym żadne dwa produkty nie są identyczne. Firma TDK oferuje filtry EMI w różnych rozmiarach, od urządzeń wielkości pięści po urządzenia wielkości stołu, ważące setki kilogramów.

Klienci zazwyczaj ogłaszają przetargi na potrzebne filtry EMI, określając krótkie terminy — 1–2 miesiące — na dostarczenie próbek i ofert cenowych. Terminy te obejmują takie zadania, jak przygotowanie dokumentacji, zakup materiałów, wstępny montaż, pomiary i modyfikacje. Szybsze złożenie oferty często decyduje o wygranej, a zwycięski oferent zajmuje się produkcją.

W ostatnich latach malejąca przestrzeń montażowa oraz coraz bardziej złożone wymagania klientów dodatkowo zwiększyły presję czasową, z jaką borykają się twórcy prototypów.

„Podczas gdy wcześniej wystarczyło zapewnić ogólne wymiary przemysłowych filtrów EMI, obecnie klienci wymagają również tolerancji położeniowych, płaskości i innych złożonych wymiarów. Spełnienie tych zaawansowanych wymagań dotyczących precyzji było bardzo trudne lub niemożliwe przy użyciu naszych dotychczasowych, tradycyjnych metod” – powiedział Krisztián Holló, starszy inżynier projektant w firmie TDK Hungary Components Ltd.

Wdrożenie zaawansowanych rozwiązań pomiarowych

Coraz bardziej złożonych wymagań pomiarowych nie dało się już spełnić przy użyciu prostych narzędzi pomiarowych dostępnych w dziale rozwoju. Jedynym wewnętrznym rozwiązaniem była współpraca z centralnym laboratorium pomiarowym, jednak jego priorytetem była weryfikacja gotowych produktów. W rezultacie zaplanowanie i sprawdzenie prototypów w laboratorium mogło zająć 3–4 dni. Aby szybko sprostać tym zaawansowanym wymaganiom pomiarowym, zespół zwrócił się ku precyzyjnemu optycznemu skanowaniu 3D, początkowo zlecając te zadania firmie FreeDee. Jednak outsourcing czasami wiązał się z czasem realizacji sięgającym nawet dwóch tygodni, co skłoniło zespół do podjęcia decyzji o przeniesieniu tych kompetencji do własnej firmy.

„Najlepszym rozwiązaniem dla nas jest rozwiązywanie tych problemów w ramach naszego działu. Dwutygodniowy czas realizacji to zdecydowanie za długo, gdy nasi klienci wyznaczają terminy rzędu 1–2 miesięcy. Aby sprostać tym wymaganiom i zdobywać projekty, musieliśmy wprowadzić skanowanie 3D do naszej firmy” – wyjaśnił Holló.

Wyświetlanie siatki elementu w naszym oprogramowaniu Control X

Wybór odpowiedniego skanera 3D

Opierając się na ugruntowanej współpracy z firmą FreeDee, która od 2018 roku dostarczała TDK sprzęt do druku 3D, twórcy filtrów EMI początkowo zlecali jej zadania związane ze skanowaniem 3D. Te zlecone skanowania potwierdziły, że modele zeskanowane w 3D umożliwiały łatwą weryfikację wymagań geometrycznych, które wcześniej uważano za trudne do spełnienia.

Decyzja o zakupie własnego skanera 3D stała się pilna, gdy jeden z głównych klientów zażądał modelu zeskanowanego w 3D do prototypu. Klient wykorzystał zeskanowany model do wkomponowania go we własny projekt 3D, zapewniając zgodność z fizycznymi procesami montażu.

„Przed zakupem przetestowaliśmy i oceniliśmy kilka skanerów 3D i ostatecznie wybraliśmy skaner laserowy FreeScan Combo ze względu na jego wyjątkowy stosunek jakości do ceny. Prezentacja na miejscu oraz skany wykonane przez firmę FreeDee odegrały znaczącą rolę w naszej decyzji” – powiedział Holló.

Przebieg pracy z wykorzystaniem FreeScan Combo i Geomagic Control X

Od momentu wprowadzenia na rynek FreeScan Combo stał się jednym z najpopularniejszych ręcznych skanerów 3D firmy SHINING 3D, zaprojektowanym specjalnie do skanowania metrologicznego. Urządzenie zapewnia szybkie pozyskiwanie danych dzięki 26–50 liniom laserowym i dokładności rzędu 20 mikronów. Jego kompaktowe rozmiary zapewniają wygodną i szybką obsługę, a różne tryby skanowania umożliwiają wydajną pracę zarówno przy szybkiej, jak i szczegółowej digitalizacji.

Analiza przy użyciu oprogramowaniaControl X firmy SHINING 3D : Zeskanowane dane są analizowane i porównywane z modelami CAD za pomocą Geomagic Control X, jednego z najbardziej znanych narzędzi do kontroli jakości. Oprogramowanie to oferuje proste procesy robocze, automatyczne generowanie raportów oraz łatwą parametryzację złożonych zadań pomiarowych.

Oprogramowanie Control X przedstawiające element zeskanowany przez TDK

Wyniki wewnętrznego skanowania 3D w firmie TDK

Po przeprowadzeniu prezentacji i oceny skanerów, 11 marca 2024 r. w firmie TDK wdrożono urządzenie FreeScan Combo.

„Dzięki skanerowi 3D zadania, których realizacja na zewnątrz zajmowała nawet dwa tygodnie, można teraz wykonać we własnym zakresie w ciągu 2–3 godzin” – powiedział Holló.

Skaner rejestruje kompletne dane powierzchniowe, umożliwiając przeprowadzanie przyszłych kontroli nawet w przypadku braku fizycznych prototypów. Firma TDK wykorzystała już tę funkcję do udoskonalenia produktów. Chociaż proces skanowania początkowo wydawał się prosty, zespół musiał przejść proces nauki ze względu na zróżnicowany charakter próbek produktów.

Krisztián Holló, starszy inżynier projektant, TDK Hungary Components Kft.

„Za każdym razem, gdy napotykaliśmy trudności, firma FreeDee zapewniała nam szybką pomoc. Przy wyborze skanera 3D posiadanie kompetentnego partnera ma kluczowe znaczenie dla szybkiego maksymalnego wykorzystania potencjału tej technologii” – podkreślił Holló.