L’automatisation à haute densité de données est la clé d’une fabrication intelligente
À l’ère de l’industrie 4.0, les entreprises manufacturières aspirent à une vision de fabrication intelligente et connectée basée sur les données. Cela rend la précision des données, la vitesse d’acquisition des données et l’efficacité des données essentielles.
Cela est particulièrement vrai dans le cadre de l’inspection et du contrôle qualité basés sur la métrologie, car la collecte et le traitement automatisés à grande vitesse des données peuvent améliorer le développement des produits, le débit de production et les performances du contrôle qualité.
En éliminant les processus inutiles qui ralentissent la production, les systèmes d’inspection 3D automatisés offrent une approche pratique pour collecter rapidement des données de haute qualité pour prendre en charge les applications en aval. « Grâce à cette technologie, les gens reçoivent les données nécessaires pour prendre rapidement des décisions judicieuses, c’est pourquoi environ 60 % de nos projets clients incluent l’automatisation », a déclaré Joshua Old, responsable de l’ingénierie, CAPTURE 3D, une société ZEISS, Santa Ana, Californie.
De plus, les solutions automatisées augmentent le débit car elles transmettent les informations via des scripts aux plates-formes MES. Certaines solutions, telles que l’ATOS ScanBox BPS (système de traitement par lots), fonctionnent avec peu d’implication de l’opérateur. Par exemple, une équipe de 8 ou 12 heures peut être exécutée pendant la nuit, et le matin, des jumeaux numériques et des rapports d’inspection ont déjà été générés par la solution de chargement automatique des pièces. Grâce à cette approche non interventionniste de la qualité, les données sont transmises rapidement et la fabrication sans intervention devient une réalité.
Il convient de prêter attention aux équipements, accessoires et logiciels de métrologie récemment annoncés. Les nouvelles fonctionnalités répondent à de nombreux défis, tels que l’amélioration rapide du débit, la réduction du nombre d’itérations, la création d’un environnement de communication transparent et la réduction globale des coûts pour une croissance durable. Selon Old, les scanners 3D à lumière bleue structurée ATOS de qualité métrologique sont utilisés tout au long du processus de fabrication, depuis le prototypage, la production, le contrôle qualité et même pour les actifs numériques des écosystèmes IoT. « Lors de la sélection de la configuration métrologique optimale, le meilleur conseil est de prendre en compte les exigences spécifiques de votre application. »
Prototypage signifie variété de pièces
Le prototypage implique une grande variété de formes et de tailles de pièces au cours d’une journée donnée. Tant que vous pouvez capturer la surface d’une pièce pour produire des données haute résolution, il n’y a pas de limite à la taille de la pièce que vous pouvez numériser. Choisissez un scanner 3D avec la polyvalence de capturer quelque chose d’aussi détaillé que les rainures d’une empreinte digitale à quelque chose d’aussi grand qu’un avion C130 pleine grandeur. Les scanners 3D avec des volumes de mesure interchangeables permettent de changer rapidement les lentilles, offrant un avantage significatif en fonction de la taille de la pièce et de la plus petite caractéristique à inspecter.
L’utilisation d’un scanner 3D de qualité métrologique et d’un logiciel de métrologie 3D pour les applications d’impression 3D présente des avantages. Par exemple, le gauchissement est un problème courant dans l’impression 3D. Le gauchissement peut être causé par les matériaux utilisés, le processus, la géométrie de la pièce, l’utilisateur ou d’autres facteurs. Il n’est pas facile de modifier la CAO en changeant la direction opposée au gauchissement (également connu sous le nom de dérive du Kentucky). Le logiciel GOM, disponible via CAPTURE 3D, propose une solution à ce problème avec un outil qui compense le gauchissement en ajustant la CAO en fonction de la première pièce imprimée.
« D’autres façons dont notre technologie aide à imprimer en 3D une meilleure pièce finale est en permettant un meilleur contrôle du processus avec un meilleur accès à des données pertinentes à n’importe quelle étape de votre processus, une inspection complète de la forme et des dimensions pour détecter l’épaisseur du matériau, les retassures, le décalage géométrique et stress résiduel », a ajouté Old. « Les données de la technologie de mesure ATOS 3D vous aident également à définir les options de reprise et à optimiser l’analyse. »
La densité des données dans le prototypage est un autre attribut clé pour le traitement des données en aval, car plus les caractéristiques d’une pièce sont définies dans les données numérisées, moins il faut de temps manuel pour créer un modèle solide. C’est en partie ce qui fait des scanners 3D à lumière bleue un choix populaire pour les applications de prototypage : ils traitent les données 3D avec une densité de points plus élevée là où des caractéristiques critiques existent, y compris des trous, des bords et des rayons pour aider à garantir que les géométries critiques sont mesurées. Cela accélère le temps afin que les gens puissent imprimer et fabriquer en 3D plus rapidement. L’utilisation d’un scanner 3D avec une résolution inférieure collecte des données de mauvaise qualité qui seront difficiles à comprendre et pas assez propres pour être utilisées dans les processus en aval. « Les pièces avec des tolérances plus strictes nécessitent des scanners avec une résolution plus élevée afin que les données de numérisation reflètent les moindres détails nécessaires à la mesure, à l’inspection, etc. Si vous avez besoin de comprendre le niveau de qualité des données que vous devez atteindre pour votre application spécifique, demandez une démonstration de plusieurs scanners 3D différents », a suggéré Old. « Plus que probablement, vous pourrez observer la différence de qualité des données de vos propres yeux. »
La production nécessite de la vitesse
La rapidité et la facilité d’utilisation sont des exigences prédominantes dans la production. À quelle vitesse les données des jumeaux numériques peuvent-elles être collectées ? Existe-t-il des configurations automatisées pour augmenter le débit et la répétabilité ? GOM Software propose un module complémentaire appelé VMR (Virtual Measuring Room), qui utilise des algorithmes pour déterminer rapidement les chemins de mesure optimaux pour un robot afin de guider le capteur en toute sécurité avec une programmation facile hors ligne et en ligne. Les fabricants peuvent enregistrer ces chemins de mesure pour de futures inspections afin d’augmenter la répétabilité du processus.
En plus de la vitesse, de la précision, de la répétabilité et de la polyvalence, la facilité d’utilisation joue également un rôle primordial. En production, le temps est critique pour éviter les goulots d’étranglement. Il est important d’avoir une technologie qui a une barrière facile à l’entrée et une rampe d’accès rapide.
« En plus de réduire le temps que vous devez passer à programmer votre équipement de métrologie, il est important de sélectionner une technologie ayant fait ses preuves et une solution commerciale prête à l’emploi pour un déploiement rapide », a noté Old. « Par exemple, l’ATOS ScanBox contient un scanner 3D à lumière bleue ATOS précis, un robot Fanuc, le logiciel GOM avec le module VMR, la sécurité et toutes les nécessités. C’est le contrôle central de l’environnement réel de la cellule d’inspection. La planification des mesures s’effectue dans cet espace virtuel fonctionnel, y compris la programmation des robots et des capteurs, la cinématique de la trajectoire du robot et la détermination des trajectoires de mesure optimales et des procédures de mesure automatique nécessaires pour numériser efficacement la pièce. L’utilisateur n’a besoin d’aucune expérience préalable en programmation de robots, ni d’aucune expertise particulière en robotique. Cette approche conviviale rend la robotique plus accessible pour les entreprises auparavant concernées par la montée en puissance et la formation généralement associées à l’intégration de l’automatisation.
Précision : la base du contrôle de la qualité
La précision des données collectées est l’un des facteurs les plus importants à prendre en compte lors du choix d’un scanner 3D pour le processus de contrôle qualité. Cela est particulièrement vrai lorsque vous travaillez avec des applications avec des exigences de tolérance strictes. Des données précises signifient des décisions réussies.
La sélection d’un scanner 3D avec un logiciel intelligent qui s’intègre aux capteurs, aux caméras de haute qualité et à l’optique de l’objectif permet d’assurer une session de mesure efficace qui se traduit par des données propres et de haute qualité. Old a proposé à titre d’exemple le logiciel GOM qui exploite les scanners 3D à lumière bleue ATOS, qui dispose d’une fonctionnalité de réglage d’exposition automatisée et d’un algorithme de traitement STL intelligent automatique basé sur la géométrie de la pièce acquise pour fournir une STL haute fidélité qui peut être exportée dans d’autres divers temps de fichier.
« Ces données STL haute résolution peuvent ensuite être importées dans un logiciel de CAO comme Geomagic, et grâce aux données haute résolution, le temps de traitement en aval est considérablement réduit », a ajouté Old. Le logiciel GOM est livré avec des fonctionnalités spécifiques pour l’inspection, telles que GD&T, l’analyse des tendances, la cartographie des défauts de surface et les comparaisons de cartes de couleurs CAO.
Actifs numériques pour les écosystèmes IIoT
« Pour les initiatives de l’industrie 4.0, nos clients choisissent souvent nos scanners 3D à lumière bleue structurée ATOS car ils numérisent un processus complet, de l’outillage aux pièces produites, créant ainsi un actif numérique », a déclaré Old. Les données qui en résultent donnent un aperçu de l’ensemble du cycle de vie du produit, de la conception au développement en passant par la production, pour une stratégie de fabrication allégée modernisée qui libère encore plus de capacités de l’industrie 4.0.
Un jumeau numérique composé de données de numérisation 3D précises permet une analyse d’assemblage numérique, ce qui lui permet d’être utilisé avec des composants numérisés pour construire virtuellement un assemblage quel que soit l’emplacement physique pour l’analyse de la forme, de l’ajustement et de la fonction. Cette simulation réduit les coûts et accélère le temps de lancement. Beaucoup de nos clients connectent également leurs solutions de métrologie 3D à des plateformes de fabrication afin de créer un écosystème pour de véritables initiatives IIoT.
Les clients d’Old choisissent fréquemment parmi la collection de scanners 3D à lumière bleue ATOS 5, a-t-il déclaré, en raison de leur puissante capacité de numérisation, de caméras de mesure haute résolution et d’une source de lumière bleue brillante sans tache qui collecte jusqu’à 12 millions de points XYZ précis par numérisation dans aussi rapide que 0,2 seconde.
« Dans un avenir à court terme, nous verrons de nouvelles avancées avec cette technologie mettant en œuvre davantage d’IA, de ML et de VR/AR pour la prochaine étape de l’évolution numérique de la fabrication », a déclaré Old.