Comment améliorer la détection des défauts de fabrication ?

L’élaboration de pièces parfaites peut s’avérer périlleuse. Les défauts de fabrication peuvent survenir à tout moment du processus de fabrication, même si le moule, la matrice ou le gabarit sont conçus conformément au modèle de CAO. Certains phénomènes peuvent interférer avec l’outillage, provoquant des problèmes et des imperfections sur les pièces. Par conséquent, les pièces produites ne correspondent pas aux exigences techniques. Des ajustements et des itérations sont nécessaires pour garantir que les outils et les moules, même s’ils correspondent à leurs modèles nominaux, produisent des pièces conformes aux normes d’inspection et aux exigences des clients. Le contrôle de la qualité (CQ) doit y parvenir tout en minimisant le temps d’inspection et les coûts de production associés aux pièces rejetées.

Ce blogue a pour but d’illustrer les différents défis de fabrication qui conduisent à des défauts de produit et de mettre en évidence la façon dont la technologie de numérisation 3D permet d’inspecter davantage de caractéristiques et de pièces. Il décrit également comment les responsables du CQ peuvent raccourcir le temps d’inspection et réduire les coûts de production associés aux rebuts. L’objectif est, bien entendu, d’améliorer la détection des défauts de fabrication et de produire des pièces de meilleure qualité — conformes aux spécifications et respectant les tolérances.

Numérisation 3D d’une tôle formée sur un gabarit directement dans l’atelier

Les causes les plus courantes des défauts de produits

La réalité d’un environnement industriel diffère de la théorie illustrée dans les modèles CAO. De multiples phénomènes imprévisibles entrent en jeu lors de la production de pièces. La fusion des métaux étant un phénomène complexe, le processus de fabrication ne suit pas une trajectoire linéaire et reproductible du moule à la pièce finale. Les retours élastiques lors de l’estampage d’une matrice, le retrait lors de la construction d’un moule en matériau composite ou les forces thermiques lors du soudage de deux éléments sont d’autres bons exemples de phénomènes imprévisibles qui peuvent avoir un impact sur la précision de l’outillage. Difficilement contrôlables, ces phénomènes rendent impossible la prévision du résultat final avant d’avoir les pièces en main.

Initialement, l’outillage est construit selon le modèle théorique, qui est développé pour créer des pièces manufacturées répondant aux exigences techniques. Mais, dans la réalité de l’industrie, les phénomènes susmentionnés interfèrent avec les pièces moulées ou embouties. Par conséquent, les pièces ne répondent pas aux exigences techniques et doivent être ajustées, corrigées et modifiées afin de satisfaire les contrôles de qualité.

Classification des défauts

Nous pouvons classer les défauts en quatre catégories principales :

1. Défauts de fabrication (pièce non conforme aux exigences)
2. Défauts d’assemblage (pièce mal assemblée)
3. Défauts liés à la matière première (ex : mauvais type d’acier qui provoque plus ou moins de retours élastiques, mauvaises finitions de surface, etc.)
4. Défauts liés à l’usure générale des pièces ou des composants (ex : moule qui s’effrite)

Plusieurs causes sont possibles dans chacune de ces catégories. L’erreur humaine est sans doute la plus courante.

Un métrologiste chargé du contrôle de la qualité numérise un moule avec le HandySCAN 3D directement dans l’atelier

La meilleure méthode pour détecter les défauts d’un produit (

Lorsque des phénomènes imprévisibles altèrent les pièces fabriquées, un processus itératif de contrôle de la qualité commence. La meilleure méthode est de travailler sur la pièce avant d’ajuster l’outillage. Plus précisément, cette méthode consiste à produire une pièce, à la mesurer à l’aide d’équipements de contrôle de la qualité et de logiciels d’inspection, et à analyser les écarts entre la pièce et le modèle de CAO. Ainsi, si l’on constate qu’il manque (ou que l’on ajoute) quelques millimètres à un endroit, on se rendra sur la surface correspondante du moule, de la matrice ou du gabarit afin de rectifier ou d’ajouter de la matière. L’itération est donc effectuée sur l’outillage après avoir mesuré la pièce fabriquée.

Une fois cette opération terminée, nous relançons le processus de fabrication afin de produire une nouvelle pièce qui sera à nouveau mesurée pour vérifier s’il reste des déviations. Ce processus itératif se poursuivra en boucle jusqu’à ce que nous obtenions la pièce souhaitée (c’est-à-dire lorsque la pièce fabriquée correspond à son modèle CAO).

Caractérisation des défauts d’une baignoire dans le module VXinspect : Logiciel d’inspection de Creaform

La meilleure solution pour fabriquer des pièces avec moins de défauts

Ce processus itératif de contrôle de la qualité nécessite un équipement de mesure rapide qui fournit sans tarder les informations dimensionnelles complètes pour produire la pièce suivante sans délai. L’outil de mesure doit également être portable pour mesurer les pièces directement dans l’atelier. Ainsi, il n’est plus nécessaire d’amener les pièces à la machine de mesure tridimensionnelle (MMT), ce qui permet de gagner un temps précieux et d’effectuer davantage d’inspections. L’instrument de mesure doit également être facile à utiliser, avec une fonction numérique Go/No-Go qui permet aux opérateurs d’évaluer rapidement les mesures dimensionnelles et d’identifier facilement les pièces qui ne répondent pas aux tolérances requises. Enfin, il doit permettre de mesurer tous les types de dimensions, de finitions de surface et de géométries sans préparation de la surface.

La technologie de numérisation 3D, avec sa rapidité, sa portabilité et sa polyvalence, répond à ces exigences, permettant aux équipes de production et de qualité d’inspecter les pièces et de détecter les défauts, en particulier ceux des première et deuxième catégories. En fait, les scanners 3D contribuent à diminuer l’impact humain dans les processus de fabrication en réduisant les inspections visuelles ou l’utilisation d’outils manuels. Ils sont également utiles pour mesurer l’usure des pièces, c’est-à-dire pour savoir quand il est temps de remplacer un outil ou un moule.

Un métrologiste numérise une tôle sur des gabarits avec le scanner MetraSCAN 3D combiné au tracker optique C-Track

Les avantages de la numérisation 3D : Une meilleure qualité des pièces avec un temps d’inspection optimisé

Une inspection plus efficace

Lorsque le contrôle de la qualité détecte des défauts de fabrication (c’est-à-dire lorsque les pièces fabriquées ne correspondent pas aux exigences techniques), l’entreprise passe en mode enquête, ce qui peut être source de stress et d’incertitude. Mais grâce à la numérisation 3D, l’équipe chargée de la qualité peut désormais intervenir sans plus attendre et trouver la cause profonde en acquérant rapidement un grand nombre de données et en enquêtant directement dans l’atelier.

Davantage de pièces et de caractéristiques inspectées

La technologie de numérisation 3D étant plus rapide et permettant d’acquérir plus de données que la MMT, elle peut mesurer plus de pièces ou inspecter plus de caractéristiques avec des informations plus détaillées. Les responsables peuvent ainsi prendre de meilleures décisions pour optimiser les processus de fabrication. En outre, en mesurant les pièces directement sur le lieu de production, sans avoir à les transporter au laboratoire de métrologie, l’équipe chargée de la qualité gagne du temps qu’elle peut consacrer à l’inspection d’un plus grand nombre de pièces.

Processus d’itération optimisé grâce à la rétro-ingénieri

Une fois que l’outillage certifié produit des pièces conformément aux exigences techniques, le moule, la matrice ou le gabarit peuvent être numérisés pour la rétro-ingénierie. Ainsi, si l’outillage s’use et qu’un nouvel outil est nécessaire, nul besoin d’utiliser le modèle nominal pour le prochain processus de fabrication. Au lieu de cela, il est possible de travailler directement à partir du modèle qui permet de fabriquer des pièces dans le respect des normes d’inspection. De cette manière, le processus d’itération initial est optimisé pour les productions futures.

La rétro-ingénierie d’un moule a été facilitée par l’emploi d’entités générées à l’aide de VXmodel.

Les défauts de produits sont inévitables, même pour les meilleurs fabricants  

Des phénomènes imprévisibles peuvent se produire à tout moment au cours de la fabrication. Ces phénomènes peuvent provoquer des retours élastiques ou des retraits inattendus. Des ajustements sont donc nécessaires pour garantir que l’outillage, même s’il correspond à son modèle nominal, produise de bonnes pièces qui répondent aux demandes des clients. Par conséquent, les équipes chargées de la qualité doivent disposer des équipements de mesure adéquats pour détecter et corriger rapidement les défauts.

La numérisation 3D facilite ces itérations nécessaires. Grâce à sa rapidité, sa portabilité et sa polyvalence, il s’agit d’une alternative efficace à la MMT, qui peut rester libre pour les inspections critiques et finales. En outre, la numérisation 3D offre la possibilité d’effectuer une rétro-ingénierie de l’outillage qui produit les bonnes pièces, d’effectuer davantage de contrôles de qualité et de corriger rapidement les problèmes inattendus qui peuvent survenir à tout moment.

En bref, l’équipement de numérisation 3D fournit à l’industrie de la fabrication davantage d’informations et permet aux inspecteurs de la qualité de mesurer plus rapidement un plus grand nombre de pièces et de caractéristiques. Les scanners 3D permettent non seulement de libérer du temps pour la MMT, mais garantissent également de minimiser le temps d’inspection et les coûts de production, ce qui se traduit par des pièces de meilleure qualité.