Precisie Metingen 101: Essentiële Metrologie Voor Productie Excellentie

Of u nu een luchtvaartschaufel, een auto cilinderkop of een klep op een ventilator maakt, precisie in productie is cruciaal. Hier is wat u moet weten over precisiemetingen in productie.

De behoefte aan precisiemeting bestaat al zo lang als mensen plaatsen bezoeken en dingen bouwen. Zonder het, zou er geen manier zijn om op te roepen over de afstand die uw leger marscheerde, de hoogte van de piramide die u bouwde, of de omvang van uw akkerbouwvelden.

Het was pas toen mensen begonnen met massaproduceren van uitwisselbare componenten — vuurwapens en onderdelen voor machines, primair — dat nauwkeurigheid even belangrijk werd voor fabrikanten en hen die hun producten gebruiken.

Nauwkeurigheid? Precisie? Wat is het verschil? Om te lenen van een populaire illustratie, een precisie boogschutter kan herhaaldelijk hetzelfde gebied op een doel raken, zelfs als die plek nergens in de buurt van de bull's-eye is. Een nauwkeurige schot, aan de andere kant, is één die de bull's-eye raakt, ongeacht of de volgende schot dwalt. De persoon die de prijs naar huis neemt, is degene die beide kan bereiken — precisie en nauwkeurigheid — een kwalificator die even waar is voor de boogschietbaan als voor de productievloer.

De Internationale Taal Van Metingen

Discussies zoals deze vallen onder het domein van metrologie, de wetenschap van meten. Metrologen zullen u vertellen dat de bepaling van een object's nauwkeurigheid (hoe dicht het bij het doel kwam) en de precisie van het proces dat gebruikt werd om het te fabriceren (hoe vaak het die prestatie kan herhalen) een systeem van universeel geaccepteerde standaarden vereist.

Het vereist ook meeteenheden traceerbaar naar onveranderlijke — maar goed begrepen — fysische verschijnselen. Bijvoorbeeld, het Internationale Stelsel van Eenheden (SI) definieert 1 meter als de afstand die licht aflegt in een vacuüm in 1/299.792.458 van een seconde, met vergelijkbare standaarden voor tijd, temperatuur, massa en meer.

Een brede verzameling van dergelijke kwaliteitsstandaarden en organisaties bestaat. De American Society of Mechanical Engineers (ASBE), bijvoorbeeld, promoot de Amerikaanse Nationale Standaarden in dimensionele metrologie, ook bekend als B89. Op dezelfde manier zijn er verschillende standaarden van het American National Standards Institute (ANSI), ASTM International, en de Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO). Tel daar de hele imperial vs. metric discussie (aka de Verenigde Staten vs. iedereen anders) bij op, en u ziet snel waarom metrologie en onderdeelmeting enigszins verwarrend kan zijn, zelfs voor experts.

Het voldoen aan deze standaarden kost inspanning. Fabrikanten van alle maten en specialisaties werken hard elk jaar om hun ISO 9001:2015 kwaliteitscertificering te behalen. Als u in de luchtvaartindustrie zit, moet u ook voldoen aan AS9100, een document gepubliceerd door de Society of Automotive Engineers (SAE) en de Europese Vereniging voor Luchtvaartindustrieën (AECMA). Medische hulpmiddel fabrikanten zijn verplicht om te voldoen aan de kwaliteitsstandaarden beschreven in ISO 13485, terwijl automakers lang ISO/TS 16949 gevolgd hebben (maar nu moeten overstappen op de International Automotive Task Force's IATF 16949 standaard). Geen certificering of naleving van deze standaarden, geen werk.

Metingstechnologie's Dramatische Verschuiving

Zoals met meeste productieactiviteiten, is metrologie een complex veld. En hoewel winkels een beetje harmonisatie en vereenvoudiging welkom zouden heten, zal niemand twijfelen aan het belang van het naleven van robuuste kwaliteitsstandaarden. Zonder het, passen onderdelen niet, producten falen, bedrijfsgroei (en ongelukkig, mensenlevens) zijn in gevaar. Daarom moeten fabrikanten serieus werken om te begrijpen en te voldoen aan welke standaarden ook van toepassing zijn op de typen onderdelen die ze maken en industrieën die ze bedienen. Dat betekent de relevante documentatie lezen, lessen of seminars volgen wanneer beschikbaar, eigen kwaliteitsrichtlijnen nakomen, en steunen op experts waar nodig.

Eén van hen is Dan Skulan. De algemeen manager van industriële metrologie bij Renishaw Inc., hij zegt dat meettechnologie een dramatische verschuiving ondergaat naarmate fabrikanten overal proberen meer met minder te doen.

"De dagen dat iemand bij de machine stond, micrometer in de hand, verdwijnen," zegt Skulan. "Steeds meer winkels plaatsen CMM's (coördinaatmeetmachines) en multipurpose gaging systemen zoals onze Equator op de vloer, of gebruiken tasttasters in CNC machinegereedschappen als een integraal deel van het bewerkingsproces."

Bekijk deze video om te leren hoe vooruitgang in machine- en fabrieksautomatisering, 3D-printen, tooling, en machine-gebaseerde metrologie en analytics helpen productie-uitvoer te verhogen:

Deze typen geautomatiseerde inspectietechnologieën verhogen flexibiliteit terwijl ze kosten verlagen, voegt hij toe. Omdat een enkel apparaat meerdere metingen kan uitvoeren, is er minder behoefte aan de toegewijde harde gaging die lang door de industrie gebruikt is. En aangezien deze systemen geen menselijke fouten maken zoals het vergeten om een onderdeelkenmerk te controleren of een dimensie te registreren, is het kwaliteitscontroleproces consistenter en betrouwbaarder. Verder is dimensionele feedback automatisch en direct. Mensen kunnen ook gealarmeerd worden om actie te ondernemen wanneer waarden afwijken van nominaal, of het apparaat kan de machinegereedschap zelfs uitschakelen als nodig.

Patrick Sullivan, strategische distributieverkoopspecialist bij Mitutoyo America Corp., ziet dingen iets anders.

"Automatisering is een lopende trend al jaren, maar dat type productie is niet goed voor iedereen of elk onderdeel," zegt hij. "Er is erg veel een plek voor vakkundige werktuigkundigen die een machinegereedschap kunnen bedienen en nauwkeurige metingen kunnen nemen met handmatige meetgereedschappen, wat hen de mogelijkheid geeft om de juiste beslissingen op de vlucht te nemen die geen robot kan. Niet alleen kan de hedendaagse werktuigkundige werken aan het verbeteren van processen op de winkelvloer, met de hulp van dataverzameling zenders kan de kwaliteitsafdeling ook goede, betrouwbare data ontvangen en werken aan meer proactief adresseren van productieuitdagingen."

Metrologie Tech: De Laatste Digitale Ontwikkelingen

Meer geautomatiseerde inspectieapparaten zijn niet de enige dramatische verschuiving; onderdelen veranderen ook.

"Automotive verschuift naar elektrische voertuigen, met batterijen en motoren en sensoren die we nooit hoeven te meten voorheen," zegt Mitutoyo's vice president van verkoop, Michael Creney.

"Op hetzelfde moment strakken verschillende sleutelindustrieën hun eisen aan. Medische fabrikanten, bijvoorbeeld, hebben elektronische handtekeningen, audit trails en specifieke inloggegevens nodig om FDA-richtlijnen te halen," vervolgt Creney. "En de luchtvaartindustrie duwt hard op digitale tweelingen en model-gebaseerde engineering. Vanwege dit, bevat een toenemend aantal CAD-modellen nu product fabricatie-informatie (PMI), wat we kunnen benutten in onze MeasurLink, MiCAT Planner en andere typen kwaliteitssoftware."

Hier komt nog een acroniem: QIF, kort voor quality information framework. Creney suggereert dat QIF gezien kan worden als de opvolger van DMIS (Dimensional Measuring Interface Standard), de quasi-standaard waaronder CMM's en andere geautomatiseerde meetapparatuur lang heeft geopereerd. Toch begint deze decennialange taal te evolueren naarmate a) meetsystemen geautomatiseerder worden, en b) een grotere rijkdom aan digitale informatie beschikbaar komt.

"DMIS is een specificatie die iedereen anders interpreteert, en die de robuustheid mist die nodig is in een digitale productieomgeving," zegt hij. "Maar QIF is een heel andere wereld. De mogelijkheid om een CAD-bestand te importeren en uw kwaliteitssoftware de relevante dimensionele en toleranteringsdata te laten extraheren, en het te gebruiken om een geautomatiseerde meetroutine te creëren — het is een enorme ontwikkeling, en is iets wat we volledig steunen. QIF gaat alles veranderen."

Quick Poll: Precisiemetingen Zeker Stellen

Zonder nauwkeurige metingen in productie, passen onderdelen niet, producten falen en klanten kunnen in gevaar komen.

Welke stappen neemt u om te zorgen dat uw bedrijf voldoet aan precisiemetingsstandaarden?