Dwie maszyny współrzędnościowe CNC (CMM), z których firma Alltrista Plastics korzystała nieprzerwanie przez ponad 10 lat w swoim zakładzie w Christchurch w Wielkiej Brytanii, przestały być wydajne. Dokładność i powtarzalność pomiarów metodą dotykową ulegały pogorszeniu ze względu na wiek maszyn. Oprogramowanie czasami ulegało awarii, co stwarzało ryzyko fizycznej kolizji, uszkodzenia sondy, a być może nawet kontrolowanego elementu. Ponieważ produkowane plastikowe części i podzespoły medyczne z czasem stawały się coraz bardziej złożone, w cyklu kontroli często wymagano użycia sondy kątowej, więc operator musiał wybierać spośród pół tuzina wstępnie ustawionych konfiguracji sondy, ręcznie ją zamontować i skalibrować. Dodatkowo osoba ta musiała przeglądać różne programy na ekranie komputera, aby zidentyfikować i załadować właściwy.
Cały ten proces został usprawniony i zautomatyzowany dzięki zainstalowaniu dwóch nowych maszyn CMM Altera S 10.7.6 wyprodukowanych przez firmę LK Metrology z Castle Donington w Wielkiej Brytanii. Wraz z urządzeniami dostarczono również oprogramowanie CAMIO do skanowania 3-osiowego i generowania raportów, a także sondę skanującą Renishaw SP25M oraz zmotoryzowaną głowicę indeksującą PH10M. W praktyce są to dwa czujniki w jednym, umożliwiające zarówno ciągłe skanowanie dotykowe po ścieżce, jak i pomiary punktowe z wyzwalaniem dotykowym. W połączeniu z płytą matrycową firmy Renishaw, umożliwiającą precyzyjne ustawianie części do kontroli, takie rozwiązanie przyniosło ogromną poprawę wydajności pomiarów, ułatwiając mocowanie próbek, przyspieszając cykle pomiarowe oraz praktycznie eliminując interwencję człowieka i związane z nią ryzyko błędów. Modernizacja starszych maszyn CMM w celu dodania funkcji skanowania nie byłaby wykonalna, ponieważ koszty byłyby zbyt wysokie, a maszyny i tak stawały się przestarzałe.
Peter Makosa, kierownik ds. jakości w firmie Alltrista, powiedział: „Przez kilka lat obsługiwałem maszyny LK CMM, pracując dla producenta z branży lotniczej, który wprowadził je jako standardowe wyposażenie. Kiedy firma Alltrista postanowiła zmodernizować swoje laboratorium jakości, zwróciliśmy się do czterech potencjalnych dostawców maszyn, w tym do dotychczasowego dostawcy. Odpowiedź firmy LK była zdecydowanie najbardziej wyczerpująca”.
„Przeprowadziła prezentację online dotyczącą jednej z naszych części oraz kolejną próbę podczas naszej wizyty w Castle Donington. Była to jedyna firma, która zainicjowała kompleksową analizę na miejscu w naszej fabryce w celu sprawdzenia możliwości zainstalowania maszyny”.
„Na podstawie przeprowadzonych pomiarów, biorąc pod uwagę, że maszyny LK są wyższe od naszych poprzednich maszyn CMM, producent zaproponował obniżenie wysokości modeli Altera S jeszcze na etapie produkcji, tak aby bez problemu zmieściły się w naszych drzwiach i w naszej odnowionej sali kontrolnej.”
„Ostatecznie o naszej decyzji o wyborze tego dostawcy zadecydowały: korzystna cena sprzętu, kompetentni inżynierowie, którzy obsługiwali nas przez cały proces sprzedaży, oraz renoma firmy w zakresie dobrej obsługi posprzedażowej”.
Zakład w Christchurch jest jednym z pięciu zakładów produkcyjnych firmy Alltrista i wyróżnia się tym, że jest pierwszym obiektem w ramach grupy kapitałowej Jadex, który jest w całości zasilany energią odnawialną. Firma posiadająca certyfikat ISO 13485 specjalizuje się w formowaniu wtryskowym wyrobów z tworzyw sztucznych, takich jak systemy podawania leków oraz opakowania, np. blistry na soczewki kontaktowe, przeznaczone dla branży medycznej, farmaceutycznej i nutraceutycznej. Wtryskarki znajdują się głównie w jednym pomieszczeniu czystym klasy 7 oraz dwóch pomieszczeniach czystych klasy 8. Udział wyrobów medycznych w obrotach, a także ich różnorodność i wielkość produkcji, stale rośnie – w ciągu ostatniej dekady wzrósł on z 30 do 50 procent całkowitej produkcji i nadal rośnie. Kolejnym trendem jest dążenie do coraz węższych tolerancji wymiarowych w nowo projektowanych produktach oraz bardziej rygorystycznych wymagań w zakresie GD&T (geometrycznego wymiarowania i tolerancji).
Podstawą produkcji wszystkich wyrobów w zakładzie w Christchurch jest rygorystyczny proces walidacji. Zazwyczaj na początku nowej serii produkcyjnej wytwarza się i sprawdza 30 odlewów, z których każdy zawiera, powiedzmy, 15 elementów, przy czym klienci wymagają zdolności procesowej na poziomie co najmniej Cpk 1,33, a często 1,67 lub 2 (sześć sigma). Tolerancje w przypadku elementów z tworzyw sztucznych są zazwyczaj dość szerokie, zwykle w zakresie od 50 do 100 mikronów, jednak wszelkie niedokładności pomiarowe są niepożądane, ponieważ pochłaniałyby część przedziału tolerancji. Jeszcze ważniejszy dla walidacji jest wysoki poziom powtarzalności.
Firma Alltrista potrzebowała również większej ilości danych, aby lepiej zrozumieć pewne cechy elementów formowanych, takie jak płaskość powierzchni uszczelniających, profile o dowolnym kształcie oraz fazowania. Zastosowanie skanującej sondy firmy Renishaw pozwoliło uzyskać o rząd wielkości więcej informacji, które można przekazać do działu produkcji w celu precyzyjnego dostrojenia procesu wytwarzania narzędzi i produkcji. Dzięki temu klienci otrzymują znacznie bardziej szczegółowe raporty, pozwalające im dokładniej zrozumieć proces produkcji realizowany w ich imieniu. Ponadto układ raportów jest teraz znacznie lepszy, ponieważ dotychczasowe otwarte arkusze kalkulacyjne Excel zostały zastąpione zablokowanymi plikami PDF generowanymi w programie CAMIO. Zawierają one oznaczone kolorami porównanie części z modelem CAD, pokazujące zgodność produktu, wraz ze wszystkimi towarzyszącymi danymi, logo Alltrista, datą i godziną.
Po zainstalowaniu maszyn CMM firma LK opracowała podstawowe programy do kontroli elementów dla czterech głównych klientów Alltrista, a także stworzyła pulpit nawigacyjny na ekranie komputera, dzięki czemu cały proces jest sterowany za pomocą menu. Na pierwszym ekranie wyświetlane są ikony poszczególnych klientów; po kliknięciu na daną ikonę pojawiają się wszystkie części formowane wtryskowo dla tej firmy. Kliknięcie odpowiedniej ikony automatycznie wysyła program do maszyny CMM, po czym operator wpisuje swoje imię i nazwisko, zaznacza, czy potrzebny jest raport z kontroli standardowej, czy pierwszego egzemplarza, i klika przycisk „Start”.
Zanim jednak program będzie można uruchomić, należy umieścić szereg elementów w określonych pozycjach na granitowym stole. Aby ułatwić i przyspieszyć tę procedurę, firma LK dostarczyła wraz z każdym urządzeniem Altera S 10.7.6 płytę matrycową firmy Renishaw. Bez dodatkowych kosztów w granicie wywiercono otwory na śruby kotwiące w niestandardowych odstępach, dzięki czemu płyty można zamocować od spodu, unikając wystających z powierzchni stołu zacisków mocujących. Na ekranie pulpitu nawigacyjnego, obok odpowiedniego programu kontrolnego, wyświetlana jest standardowa procedura operacyjna (SOP), wskazująca operatorowi dokładne położenie partii zamocowanych próbek w ponumerowanej siatce otworów na płycie matrycowej.
Nikt nigdy nie powie, że ludzką omylność da się całkowicie wyeliminować, ale ten system prawidłowego i precyzyjnego rozmieszczania elementów, w połączeniu z systemem CAMIO firmy LK służącym do uruchamiania programów, kontroli CNC i automatycznego generowania raportów, pozwala niemal całkowicie wyeliminować wszelkie potencjalne błędy. Pan Makosa, który korzysta z nowego procesu kontroli jakości od marca 2022 roku, opisuje go jako „niezawodny”.
Kontrolery Altera S oraz oprogramowanie CAMIO zostały dostarczone z myślą o przyszłym obsłudze danych z czujnika skanującego laserowo, na wypadek gdyby firma Alltrista uznała, że rosnąca złożoność jej urządzeń z tworzyw sztucznych wymaga tej dalszej modernizacji. Na razie jednak skanowanie dotykowe i sondowanie dotykowe, w tym za pomocą rysika wielokońcówkowego umożliwiającego dostęp do spodniej strony elementów bez konieczności wymiany sondy, zapewniają wystarczające możliwości i wydajność.
