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1. Le contrôle tridimensionnel s'installe dans les ateliers

François Alléda

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Longtemps confinées dans des espaces dédiées, les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) se durcissent et s'intègrent ainsi dans le flux de production.

Monde à part dans les usines, les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) ne pouvaient, jusqu'à un passé récent, réaliser les mesures que dans les locaux climatisés de laboratoires de contrôle. L'explication tient au fait que les structures métalliques rigides sur lesquelles se déplacent les trois axes de positionnement du palpeur de mesure se déforment sous l'effet de la température. « Les règles de mesure montées sur les axes subissent des dilatations dans tous les sens, des variations de longueur et de rectitude, mais aussi des torsions dans tous les sens (roulis, lacet, tangage). On dénombre 21 erreurs géométriques potentielles», indique Louis Gonzalez, le directeur général de Renishaw. Pour limiter les déformations, les MMT sont d'allure massive, avec des marbres épais et des guidages à patin aérostatiques.

Il reste que le contrôle en laboratoire est peu pratique : il faut déplacer les pièces à contrôler, ce qui n'est pas une mince affaire lorsque celles-ci sont lourdes et volumineuses. Les constructeurs de MMT ont mis à profit les progrès de la conception par ordinateur pour modéliser la façon dont la structure de la MMT se comportait avec la température et élaboré des algorithmes de compensation. Résultat : les premières MMT pour atelier sont arrivées il y a une dizaine d'années, mais les applications s'amplifient ces dernier temps. « Leurs guidages, leurs règles de mesure et les parties électroniques sont protégés contre les poussières et l'humidité. De plus, ces machines comportent des dégagements pour faciliter le chargement et le déchargement des pièces à contrôler », indique Philippe Vallet, responsable commercial chez Zeiss. Ces MMT d'atelier, comme la DuraMax que dévoilait Zeiss au salon Euromold 2008, se présentent comme une alternative aux traditionnelles machines de contrôle multicotes. « Les coûts cachés en moins, poursuit le spécialiste. Avec ces MMT, l'étalonnage est simple et rapide. Et surtout, lorsqu'on doit contrôler une nouvelle pièce, la MMT n'exige aucune transformation alors que sur une machine multicote, il faut reconcevoir l'interface mécanique de contact avec la pièce. »

Repenser la ligne de production

Tous les utilisateurs ont salué cette bonne nouvelle. Reste qu'il ne faut pas trop rêver. « Les industriels veulent des MMT rapides, précises, pas chères et intégrables en atelier. C'est un peu la lettre au père Noël », avertit Christophe Peiniau, directeur commercial pour l'activité biens d'équipements industriels chez Mitutoyo. Les principaux acteurs du marché des MMT que nous avons interrogé notent que les industriels français ne se comportent pas de la même façon que les allemands, les américains ou les japonais. Des exemples ? Les exigences des cahiers des charges vont souvent très au-delà des besoins. Les MMT sont programmables et peuvent bien sûr travailler avec plusieurs types de palpeurs, ce qui leur permet de s'adapter à différents types de pièces. Mais il est quand même préférable de cerner ses besoins en taille de pièces et précision recherchées. Autre exemple : les industriels qui doivent ouvrir une ligne de production ont trop tendance à faire du "copier-coller" de la précédente, privilégiant d'avance le contrôle classique dans un local protégé alors que si la ligne était repensée, d'autres approches pourraient émerger, comme la mise en place d'un contrôle en ligne.

Comme partout, plus la précision demandée est élevée, plus le prix s'en ressent. Pour les applications courantes, tous les constructeurs ont une offre répondant aux précisions demandées par le marché. En matière de précision, un autre type de demande commence à poindre. « En plus des classiques relevés de cotes, certains industriels souhaitent que leur MMT réalise aussi des contrôles de circularité et de cylindricité », constate Christophe Peiniau, de Mitutoyo. Voire même des contrôles d'états de surface, puisqu'avec les têtes de scanning, il est possible de faire des relevés de points à cadence élevée. Mais il ne faut pas trop rêver. Une bonne MMT a une précision de base de l'ordre du micromètre, une machine spécialisée dans le contrôle de circularité atteint 0,02 µm. Les fabricants de pièces usinées ou moulées sont bien conscients de l'intérêt que présente l'investissement dans une MMT, ils savent désormais "vendre" le contrôle avec leurs pièces, ils intègrent le contrôle dans leurs prix.

Dans les MMT, les commandes numériques de déplacement des bras, les règles de mesure, les têtes de palpage et le logiciel ont tous une incidence sur le résultat de la mesure. Les fabricants cherchent donc à maîtriser un maximum de choses. Les palpeurs font un peu exception. Mis à part Zeiss et de plus en plus Hexagon Metrology qui cherchent à être autonomes, la plupart des constructeurs utilisent les palpeurs du britannique Renishaw. Celui-ci, qui occupe le créneau depuis 1973, a été à l'origine de bien des avancées technologiques. La dernière, sa tête Revo annoncée l'an passé, est une petite révolution. Il s'agit en effet d'une tête "mesurante" avec deux axes de rotation équipés de codeurs et un dispositif de triangulation laser pour corriger les déformations du stylet. Cette tête mobile peut prendre des mesures même si les bras sont immobilisés. Et en combinant les mouvements des trois axes de la machine avec ceux de la Revo, il est possible de raccourcir considérablement (dans un rapport 10) les temps de mesure, tout en améliorant potentiellement la précision...

Un nouveau langage de programmation

Le logiciel est un univers un peu à part car il existe des offres indépendantes en plus de celles des constructeurs de MMT. Il y a quelques années, le standard DMIS (Dimensional measuring interface standard) normalisé par l'Ansi et l'ISO semblait devenir incontournable. « Notre logiciel PC DMIS fait une référence claire à ce standard. Nous l'avons implémenté sur l'ensemble des marques de MMT de notre groupe », explique Daniel Jullien, le directeur général d'Hexagon Metrology. S'ils ont conçu des traducteurs DMIS, les constructeurs trouvent souvent que ce standard est lourd à mettre en oeuvre et ils ont développé leurs propres langages de programmation. Un autre standard semble devoir émerger, à l'initiative des constructeurs d'automobiles allemands (plus Volvo). Il s'agit de I++, l'idée étant à nouveau de permettre à l'utilisateur de mettre en oeuvre le logiciel de programmation et de traitement de mesures de son choix, quelle que soit la MMT. Il y a de nombreuses différences avec DMIS mais on retiendra surtout que les fabricants des équipements des MMT ont une seule interface à développer (dite "serveur") et les éditeurs de logiciels de programmation/ mesure un seul pilote (dit "client") : à partir de là, tous les logiciels peuvent communiquer avec toutes les MMT, et réciproquement. La vie sera plus simple pour tout le monde...

COMBIEN ÇA COÛTE ?

Le prix de machines à mesurer tridimensionnelles d'atelier varie en fonction du volume de pièces à contrôler, de la précision souhaitée et des outils dont elle dispose. Il faut compter toutefois de 15 000 euros pour une machine manuelle à 300 000 euros pour une solution évoluée.

BIENTÔT DES LABOS ACCRÉDITÉS ?

- Pour être reconnus pour la qualité de leurs prestations, les laboratoires de métrologie et de sous-traitance en mesure cherchent à suivre les prescriptions de la norme Iso/IEC 17 025 et à obtenir une accréditation. À ce jour, contrairement à ce qui se passe en Allemagne ou en Angleterre, aucune accréditation n'a été délivrée en France pour les mesures effectuées avec des MMT. Du côté du Cofrac, l'organisme français de l'accréditation, on botte en touche. « C'est aux laboratoires de nous faire les demandes. Nos équipes techniques sont prêtes », indique Gilles Pecchioli, le responsable du pôle mécanique du Cofrac. En fait, les laboratoires manquaient jusqu'ici d'un référentiel sur lequel s'appuyer afin de pouvoir attester de leur maîtrise de la mesure avec les MMT. Cette lacune vient d'être comblée par le Collège français de métrologie (www.cfmetrologie.com), qui vient de publier un document sur le sujet : L'accréditation des mesures tridimensionnelles. À noter également la publication toute récente de la Charte de qualité des prestations de service avec des MMT éditée par le Symop, syndicat des entreprises de technologies de production.

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