PMI dwingt tot volledige en correcte werkstukspecificatie

PMI kan slechts worden toegepast als werkstukspecificaties 100 procent correct in het 3D CAD model zijn opgenomen. Correcte bematingen en toleranties zijn cruciaal. En daar gaat het vaak fout, merkt Hans van Kimmenade, docent bij het Mikrocentrum. Slecht geometrisch specificeren leidt tot problemen in het vervolgproces.

Waarom designer meer aandacht moet gaan krijgen voor tolereren en maken

PMI staat voor ‘Product Maak Informatie’, in het Engels Product Manufacturing Information. Door de werkstukspecificaties in het 3D CAD model te plaatsen (Model Based Definition), zal op termijn méér efficiency ontstaan in de maak- en meettrajecten. De kans op fouten wordt kleiner. “Omdat in de verschillende productiestappen de werkstuksspecificaties uit het 3D CAD model worden overgenomen, zijn de juiste bematingen en toleranties cruciaal. Daar gaat het vaak fout”, zegt Hans van Kimmenade.

Cursusleider Hans van Kimmenade: het mooie product werkt dankzij de vakman die je product nomimaal maakt.

Groeiende interesse

Hans van Kimmenade (tolerantiemanagement.nl) verzorgt die middag bij het Mikrocentrum de slotsessie van de driedaagse Engelstalige cursus Geometric Dimensioning & Tolerancing (GD&T). Dit keer voor een groep mechanisch ontwerpers van ASML en een handvol werknemers van maakbedrijven. De doelgroep voor de cursus zijn medewerkers uit het CAD, CAM, CAI traject met een HBO of TU achtergrond of MBO+ met de gepaste ervaring. De interesse voor het onderwerp neemt toe. PMI en daarmee Model Based Definition plaatsen namelijk het begrip geometrisch specificeren in een ander daglicht. Door MBD verandert de rol van de mechanisch ontwerper. De missers van de mechanisch ontwerper werden tot nog toe veelal gecompenseerd door de vakman in het maaktraject. “Design gaat nu naar designen, tolereren en meer aandacht voor het maken”, zegt de docent. “Machinefabrieken kunnen de stap naar PMI niet maken als de mechanisch ontwerpers het model niet volledig en correct tolereren.”

Design gaat nu naar designen, tolereren en meer aandacht voor het maken

Daar wringt de schoen, beaamt Frans-Peter d’Hooghe van Mitutoyo. Aan het eind van de cursus demonstreert hij de praktijk van het meten en welk voordeel je kunt halen als het 3D model van de juiste informatie is voorzien. Een groot deel van de problemen met meten is tekening of model gerelateerd. “Bij maatvoering in 1 dimensie (1D), kun je als constructeur volstaan met alleen coördinaten met een plus-min (±) tolerantie. Echter bij 2- of 3-dimensionale (3D) producten leiden enkel coördinatenmaten meestal tot problemen. Om eenduidig maak- en meetbare producten te krijgen, zouden ontwerpers eigenlijk altijd referenties in combinatie met vorm- en plaatstoleranties moeten gebruiken”, zegt de metrologie specialist van Mitutoyo.

Werkvoorbereider lost de problemen wel op

In de praktijk lossen de werkvoorbereiders van de toeleveranciers dit op met hun vakkennis, al dan niet na het nodige (tijdrovende) overleg. Model Based Definition moet deze extra stap voorkomen, doordat de software automatisch de geometrie en toleranties inleest. “Je moet je model zo maken dat de volgende laag software, bijvoorbeeld voor de freesmachine of de CMM (CoördinatenMeetMachine), het kan lezen.” Daar gaat het echter vaak mis. Constructeurs modelleren meestal met nominale maten, waarbij het CAD-model de ideale wiskundige geometrie bevat. Echter de maakpraktijk is weerbarstiger, omdat allerlei factoren het bewerkingsproces beïnvloeden. Vandaar dat productiemedewerkers meestal in het midden van de tolerantieband willen produceren. Frans-Peter d’Hooghe: “Bij asymmetrische toleranties moet het CAD-model dus eigenlijk niet nominaal worden gemodelleerd, maar in het midden van de tolerantieband om ook maaktechnisch (=CAM) bruikbaar te zijn. Met als gevolg dat momenteel bij veel toeleveranciers mensen de CAD-modellen weer gaan aanpassen.” Die stap moet er tussenuit. Dat kan met MBD. Dit scheelt tijd en verkleint de foutkans. Daarvoor moeten mechanisch ontwerpers, de werkvoorbereiders en makers wel dezelfde taal spreken.

Vak van de mechanisch ontwerper

Er bestaat wel software die ondersteunt, bijvoorbeeld een tolerantie analyse in Siemens NX of de GD&T Advisor van Sigmatrics. Deze laatste controleert of een model volledig is getolereerd en desgewenst hoe je toleranties hebt verdeeld over verschillende onderdelen. “Maar tolereren blijft het vak van de mechanisch ontwerper”, zegt Hans van Kimmenade. Want via de toleranties heeft de mechanisch ontwerper invloed op de kostprijs van het product dat hij ontwerpt. Naast de functionele aspecten zijn de economische aspecten voor Hans van Kimmenade kernpunten uit de cursus GD&T van het Mikrocentrum. Hoe tolereer je de gewenste functionaliteit tegen de laagst mogelijke kosten? “Daarvoor kun je veelal het maximaal materiaal principe gebruiken. Daarmee kun je componenten echt goedkoper maken.” Voor correct geometrisch tolereren is een portie gezond boerenverstand nodig. De oplossing zit dikwijls in voor de hand liggende zaken, maakt Frans-Peter d’Hooghe met een voorbeeld duidelijk. “Bij het meten is de meest gemaakte fout dat men geen rekening houdt met de uitzetting van het materiaal doordat de temperatuur hoger of lager is dan 20 graden Celsius”, zegt Frans-Peter.

PMI dwingt tot goed geometrisch tolereren

De beslissing van ASML om naar PMI 3D MBD over te gaan en de 2D tekening stap voor stap uit te bannen, plaatst de noodzaak om modellen volledig juist te tolereren meer dan ooit op de voorgrond. Rubish in, is rubish out. “Als gevolg van het slecht geometrisch specificeren worden problemen in de vervolgstappen gecreëerd”, zegt Hans van Kimmenade. Er is straks geen werkvoorbereider meer die de fouten die eerder in de keten zijn gemaakt, herstelt. Jouw product werkt niet door je mooie tekening, wel dankzij de vakman die je product nominaal maakt, zo houdt hij de cursisten steevast voor. Dat wordt met introductie van PMI anders. Hij ziet daarom tijdens bedrijfsinterne cursussen het liefst gemengde groepen deelnemen aan. Het is niet onverstandig dat ook een inkoper aanschuift, zodat deze een beeld krijgt van het niveau van de eisen aan een werkstuk. “Inkopers moeten snappen wat ze inkopen.”

Het Mikrocentrum biedt de Nederlandstalige cursus Vorm- en plaatstoleranties zowel als dag- en avondcursus aan. Daarnaast is er een Engelstalige variant, Geometric Dimensioning and Tolerancing, beschikbaar.

www.mikrocentrum.nl/opleidingen