La metrología como impulsor de la calidad en la automoción

Desde hace ya unos años la metrología ha dejado de ser un mero complemento de la producción automovilística. Ha pasado de ofrecer cálculos de forma aleatoria de varios componentes en la fabricación, a convertirse en un factor indispensable que permite asegurar la correcta integración de cada pieza en el producto final. Hoy la precisión de una buena medición determina la excelencia de un producto. Esta tecnología nos dice si un rotor encajará en un alternador, si un componente de motor tiene el diseño adecuado para un montaje robotizado o, simplemente, si podremos introducir un tornillo en una chapa. La medición puede marcar la diferencia entre el éxito y el fracaso de un largo y costoso proceso de producción.

Contar con un equipo de medición fiable y fácil de usar es un aspecto básico e indispensable para cualquier empresa del sector que quiera asegurar un control de la calidad en la fabricación y ensamblaje de sus piezas. Sin embargo, en muchas ocasiones las ventajas de la medición pueden quedar ocultas porque los equipos no están adaptados a las necesidades de los ciclos de producción. Es por ello que existe una amplia variedad de equipos de metrología, desde los más comunes de medición por coordenadas hasta las nuevas soluciones de tomografía computarizada. La clave es encontrar cuál es la más adecuada.

En el caso de las máquinas de medición por coordenadas (MMC), las más comunes en el sector son las de tipo puente, las de pórtico o Gantry y las de brazo horizontal. La opción entre una u otra depende de las dimensiones de las piezas que se vayan a medir. Un equipo de tipo puente, como el modelo Zeiss Accura, es más adecuado para verificar las medidas de componentes de un motor, mientras que las máquinas de brazo horizontal, como los modelos Pro, dan muy buenos resultados para piezas de chapa, por ejemplo, la carrocería.

Las MMC son óptimas para la mayor parte de las mediciones pero ¿qué pasa si hay que analizar un componente interno? Para eso se cuenta con la tomografía computarizada que supone la mejor alternativa a las técnicas de ingeniería inversa. Esta tecnología puede reducir considerablemente los procesos de desarrollo al evitar ensayos de desmontaje de una pieza. Se visualizan los defectos de las piezas de forma inmediata, con la ayuda de un modelo de volumen 3D. Aunque la tomografía computarizada todavía no está muy extendida en la automoción, si se cuenta ya como una de las tendencias avanzadas en los procesos de control de calidad, independientemente del sector.

Además de contar con un equipo acondicionado a las dimensiones de las piezas que se quieren verificar debe tenerse en cuenta las características técnicas de los componentes. De esto depende precisamente la elección de un sensor óptico o de contacto. En general, los primeros son los que más se emplean en la mecánica de precisión, por dos motivos. En primer lugar, porque permiten verificar estructuras especialmente finas que podrían deformarse al tocarlas con un sensor de contacto; y, en segundo lugar, porque actúan mucho más rápido, ya que pueden tomar como referencia puntos clave, en vez de recorrer toda la superficie. Esto último ahorra mucho tiempo y facilita la integración del equipo en el proceso de producción e inspección en serie.

Los sensores ópticos están diseñados para verificar geometrías complejas. Se basan en el análisis de una escala de grises: cuanto más contraste hay en los bordes de la pieza, más precisa es la medición. Esta tecnología es una de las que más ha evolucionado en los últimos tiempos. En Zeiss, por ejemplo, se ha desarrollado recientemente el sensor óptico 3D AIMax que combina tres principios de medición. Junto a la escala de grises, el AIMax incluye análisis de triangulación multilínea y una evaluación de la sombra. La suma de estos factores ofrece una alta precisión, sobre todo en la verificación de piezas muy pequeñas.

En los procesos de fabricación de automóviles el control de calidad constituye una de las tareas más complejas. El motivo es que se producen muchos y variados componentes y piezas, cada uno con unas características diferentes. Para facilitar este paso, existe la posibilidad de optar por una MMC multisensor en las piezas de precisión. Estas máquinas combinan las ventajas de la medición óptica y táctil en un solo producto, consiguiendo unos resultados precisos, rápidos y en alta resolución. Según las necesidades de cada pieza, se puede elegir el tipo de análisis sin tener que realizar importantes cambios de adaptación.

Cada vez más, el tiempo entre el diseño de un componente y su integración en un automóvil es más corto. Esta necesidad de incrementar el volumen de trabajo con el mismo tiempo del que se disponía antes exige contar con máquinas de medición no sólo adaptadas a los componentes, sino también integradas en los ciclos de producción. Si para verificar una pieza hay que sacarla del flujo productivo el proceso se ralentiza significativamente.

Ahora bien, hay que tener en cuenta que en una línea de producción, los distintos procesos de fabricación pueden generar un ambiente contraindicado para la verificación de piezas. El calor o las vibraciones afectan claramente las máquinas de medición y, por ende, los cálculos y la precisión de los resultados. En estos casos, lo mejor es contar con soluciones integradas que conecten el laboratorio, acondicionado y adecuado para la metrología, con el sistema de producción. Aquí lo más importante es el software.

Los sistemas de software de medición son la garantía de que un control de calidad o una verificación se están realizando correctamente y en coordinación con la producción. Es imprescindible hoy en día contar con un sistema total compuesto de la planificación, la documentación y la programación de las mediciones. El software Calypso de Zeiss, por ejemplo, genera automáticamente una estrategia de medición a partir de la definición de las características de una pieza y las tolerancias correspondientes con una serie de pulsaciones del ratón. En suma, los software deben estar diseñados para mover el sensor alrededor de la pieza sin generar colisiones y asegurándose de que se toma la distancia correcta. Además, deben permitir eliminar mediciones aleatorias que generan muchos errores, centrándose en los cálculos que son realmente necesarios.

Contar con un buen software, por lo tanto, reduce el tiempo necesario dedicado a la medición, en comparación con un cálculo manual. Más importante aún, la aplicación de un software adecuado en los procesos de medición elimina la tarea de revisión del supervisor, pudiendo así dedicarse a proyectos de mayor valor añadido para la producción.

La finalidad última de la metrología en el sector de la automoción es mejorar la productividad y asegurar la calidad de todos los componentes y, en definitiva, del producto final. Para llegar a esto es necesario aplicarla de forma transversal a toda la producción, adaptándose y optimizándose para las necesidades de cada compañía. La incorporación de una máquina de medición debe quedar definida por un diagnóstico que plasme con exactitud lo que se debe medir y el por qué. Así se conseguirán optimizar las mediciones y el conjunto del flujo productivo.