Inspection et contrôle de la qualité

L’inspection des pièces est une tâche essentielle du contrôle de la qualité, un processus utilisé pour établir la conformité entre les pièces produites et leurs spécifications originales et prévues. Pour ce faire, les pièces sont contrôlées en permanence à différentes étapes de la chaîne de production, depuis la composition de la matière première jusqu’aux tests finaux des produits finis. Cela permet de s’assurer que la pièce remplit correctement les fonctions prévues.

L’inspection des pièces est généralement liée à la métrologie. Il s’agit de mesurer et de rapporter les attributs dimensionnels des composants tout en évaluant s’ils respectent ou non les tolérances de fabrication.

Configuration d’un profilomètre à contact pour la mesure de la rugosité de surface. Source : Lucas Carolo pour Aniwaa

En plus de garantir la conformité dimensionnelle aux spécifications prévues, l’inspection des pièces sert également de jauge pour les processus de fabrication. Des écarts dimensionnels constants ou des défauts dans les pièces produites peuvent indiquer un problème dans la chaîne de production, qui doit être rapidement résolu pour éviter de perdre du temps et des matériaux avec des pièces non conformes

L’inspection elle-même peut être effectuée à l’aide d’un large éventail de méthodes et d’instruments. Même les appareils de mesure les plus simples comme les règles ou les pieds à coulisse peuvent offrir une précision suffisante pour certaines applications. Mais les tâches manuelles sont inefficaces et manquent de répétabilité en raison de la variabilité des opérateurs.

Une MMT ZEISS en service chez Karl Reim Werkzeugbau GmbH. Source : Metrology News

Jusqu’à récemment, les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) étaient la solution de référence pour leur précision et fiabilité au moment du contrôle des pièces. Cependant, l’utilisation de ces machines implique des tâches fastidieuses comme le réglage, la programmation et la procédure de mesure proprement dite. En outre, les MMT nécessitent généralement des salles à température contrôlée, ainsi qu’un entretien et un étalonnage coûteux.

Métrologie optique

Les dispositifs optiques peuvent être des alternatives très efficaces en matière de contrôle de la qualité. Ces instruments utilisent la lumière plutôt que le palpage par contact pour mesurer les propriétés géométriques et dimensionnelles des pièces.

Ils fonctionnent en projetant de la lumière sur un objet, puis en récupérant les réflexions à l’aide de capteurs très sensibles – une technologie appelée triangulation laser. Ces dispositifs peuvent effectivement “voir” l’objet en comparant la lumière émise et la lumière réfléchie reçue (comme l’écholocalisation des chauves-souris, mais en utilisant la lumière au lieu du son). La technologie de la lumière structurée peut également être utilisée pour l’inspection de pièces ; des motifs lumineux sont projetés sur la pièce et les déformations des motifs sont mesurées par le logiciel du scanner pour déterminer la forme de la pièce.

Un scanner GOM Scan 1 projetant de la lumière structurée sur une pièce. Source : GOM/ZEISS

Les mesures optiques sont non destructives et n’impliquent aucun contact physique avec les pièces. Elles sont particulièrement utiles pour mesurer des surfaces fragiles ou molles sans risquer de les endommager. Les équipements de mesure optique sont souvent plus rapides et plus précis que les instruments à contact. Ils peuvent également mesurer des régions que les palpeurs tactiles ne peuvent atteindre en raison d’obstacles physiques, comme des poches ou des trous.

Numérisation 3D pour l’inspection des pièces

L’inspection 3D est une méthode de mesure qui capture et affiche des données dans un format tridimensionnel.

La numérisation 3D ou scan 3D est la technique de mesure 3D la plus répandue pour l’inspection de pièces. Elle est devenue un outil essentiel pour les procédures de contrôle de la qualité dans de nombreuses industries en raison de sa polyvalence, de sa précision et de son intégration numérique.

Un scanner 3D peut recueillir de grandes quantités de données dans des intervalles très courts – certains scanners 3D peuvent recueillir plus de 2 000 000 de points individuels par seconde – avec une précision et une résolution impressionnantes. Cela permet aux scanners 3D de générer des modèles 3D très détaillés et précis, quelle que soit la complexité géométrique de la pièce (bien que plus les objets sont complexes, plus ils sont difficiles à capturer).

Les modèles 3D obtenus sont comparés numériquement au fichier CAO “théorique” d’origine et vérifiés pour détecter les variations géométriques et dimensionnelles. Des logiciels d’inspection spécialisés comme GOM Inspect ou Geomagic Control X génèrent des rapports automatisés et des aides à l’analyse visuelle comme les cartes de couleur des écarts qui offrent des informations précieuses.

Carte couleur des écarts d’une pièce inspectée lors de notre test du GOM ATOS Q. Source : GOM/Aniwaa

Outre le contrôle de la conformité dimensionnelle, les ingénieurs peuvent utiliser les données issues de la numérisation 3D pour optimiser les processus de fabrication et réduire les écarts et les défauts. Il est également possible de créer des inventaires numériques ; une fois numérisées, les pièces qui ont déjà été expédiées peuvent être réévaluées à tout moment grâce à leur copie virtuelle, plus communément appelée “jumeau numérique“.

Les scanners 3D sont des appareils pratiques, et leur facilité d’utilisation est un autre grand avantage. Leur polyvalence est également un atout, qu’il s’agisse de systèmes fixes ou de dispositifs portables, permettant de prendre des mesures directement dans l’atelier.

Automatisation de l’inspection

L’inspection des pièces reste un défi dans des secteurs comme l’aérospatiale ou le médical, où la qualité et la précision sont de la plus haute importance. Dans de nombreux cas, l’inspection ponctuelle et aléatoire ne suffit pas. Chaque pièce doit être validée de manière approfondie et, souvent, certifiée.

Les systèmes automatisés sont la solution ultime pour une inspection efficace et continue des pièces. Ces systèmes peuvent se présenter sous la forme de cabines de numérisation ou de scanners 3D montés sur des bras robotisés. Dans un scénario idéal, les stations de balayage automatisées seraient intégrées directement à chaque étape de la chaîne de production, ce qui améliorerait la qualité de fabrication de toute usine.

La surveillance continue est la clé de l’automatisation. L’ensemble du concept d’industrie 4.0 repose sur de grandes quantités de données en temps réel, et la numérisation 3D peut effectivement devenir les yeux des usines numériques modernes.