Quand la métrologie rencontre la fabrication de précision d'aujourd'hui

Dans de nombreuses industries manufacturières, la rapidité de livraison des pièces finies est primordiale. Mais une pièce rebutée n'est pas une pièce finie. La précision et la qualité des pièces fabriquées selon les spécifications de l'industrie ou basées sur la conformité sont tout aussi importantes. Nous discutons avec des experts en métrologie pour mieux comprendre comment la technologie est utilisée pour garantir la qualité, et quand.

Que se passe-t-il dans la métrologie d'aujourd'hui ? À mesure que les spécifications des pièces deviennent de plus en plus précises, il en va de même pour la mesure de la précision et de la qualité de ces pièces. Par exemple, dans l'industrie automobile, de nombreuses pièces subissent fréquemment des changements d'année modèle avec une grande diversité de pièces. Chaque fois que les spécifications d'une pièce changent, même un peu, cela signifie de nouvelles données CAO, de nouvelles matrices ou moules, le potentiel de nouveaux outils et des changements de mesures.

Du palpage et de la mesure en cours de processus en temps réel aux fonctions de mesure intelligentes faciles à utiliser intégrées directement dans les contrôleurs, la métrologie d'aujourd'hui aide les entreprises à réduire les rebuts et à devenir plus précises plus tôt dans le processus de fabrication de pièces. Des machines d'inspection plus sophistiquées se rapprochent de la rectifieuse CNC, là où se déroule le processus de fabrication d'outils.

L'évolution de la métrologie dans la fabrication

Comme tout dans la fabrication à haute production, la métrologie a évolué pour s'adapter au temps. La tendance est à l'obtention d'un jaugeage plus précis dans l'atelier, simple à utiliser et fournissant des informations très précises.

"Les tolérances deviennent de plus en plus strictes, et les opérateurs sont donc aujourd'hui invités à effectuer des mesures assez précises dans l'atelier", explique George Schuetz, directeur des jauges de précision chez Mahr, qui travaille chez Mahr depuis 42 ans. "Avant, les gens envoyaient les pièces dans une zone d'inspection centrale, mais on demande maintenant souvent à l'opérateur de la grosse machine CNC d'être également le responsable du contrôle qualité."

Certaines entreprises utilisent peut-être encore des laboratoires pour l'inspection de la qualité, mais les travailleurs peuvent s'attendre à attendre pour connaître la qualité de leurs pièces dans une file d'attente. Et lorsque le temps c'est de l'argent, les directeurs d'usine cherchent des moyens de déplacer les contrôles de qualité et les corrections de fabrication de pièces en amont. Cela ne veut pas dire que les laboratoires ne sont pas du tout utilisés, mais que la pression de production est une réalité.

Du point de vue de la fabrication au plus juste, la métrologie est l'un des domaines les plus englobants de l'Industrie 4.0 et de l'Internet industriel des objets. La technologie utilisée dans la métrologie d'aujourd'hui a évolué à la fois dans les domaines "in-process" et "post-process".

La métrologie post-processus s'effectue soit manuellement, soit par le biais de techniques automatisées, à l'aide d'une variété d'outils portatifs centrés sur l'opérateur après la fabrication de quelques pièces. La métrologie en cours de processus se déroule à l'intérieur de machines utilisant des bras robotiques avec des sondes, des capteurs de capture de données et des mesures de correction automatisées, à l'aide de logiciels et de programmation en réseau. La métrologie en cours de fabrication la plus avancée a la capacité de corriger le cap en temps réel.

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Aller au-delà du temps de cycle pour réduire, éviter ou éliminer les rebuts

Quelle que soit la technologie utilisée - ou si elle fait officiellement partie du surnom de l'Industrie 4.0 - les porte-parole de la métrologie interrogés s'accordent sur ce point :la ferraille est l'ennemi. Les taux de production sont toujours poussés au maximum, en particulier dans l'aérospatiale, l'automobile, le pétrole et le gaz et d'autres industries. Mais les pièces défectueuses ajouteront du temps et retarderont la livraison. Savoir quand vous avez des pièces défectueuses est essentiel pour maintenir le rythme de la production, même si cela ajoute un peu plus de temps au processus.

"Des résultats mesurés à la surveillance des processus et à la mise en réseau sur le terrain, toutes ces informations doivent être compilées en une seule, c'est crucial", déclare Patrick Harkness, vice-président des ventes de produits distribués chez Mitutoyo America. "Des petits outils à main aux centres d'usinage, en passant par les machines de mesure de coordonnées et les systèmes de vision, il existe un moyen d'intégrer la gestion de vos données pour créer une usine intelligente qui réduit les coûts et la main-d'œuvre et vous garantit des pièces précises avec peu ou pas de déchets."

Lilian Barraud, président de Blum-Novotest, un fabricant de tests, a expliqué à Advanced Manufacturing ce qui se passe dans l'industrie automobile :

"[D]ans le passé, ils ne parlaient que de temps de cycle et de production... Ils sont maintenant prêts à accepter une légère augmentation du temps de cycle pour inclure l'inspection en cours de fabrication, car c'est le moyen le plus efficace et le plus intelligent de s'assurer que toutes les pièces sont produits ou fabriqués dans les tolérances, en évitant les rebuts, le recyclage des rebuts…”

Harkness, qui travaille chez Mitutoyo depuis près de 20 ans et a commencé sa carrière en tant qu'ingénieur de conception, explique comment une usine intelligente et en réseau avec la métrologie comme hub de données majeur peut aider un fabricant à devenir prédictif. Les bonnes données peuvent vous indiquer en combien de cycles vous pouvez fabriquer des pièces et quand c'est précisément le bon moment pour effectuer un ajustement avant que la mise au rebut ne se produise.

"Lorsque vous obtenez de vraies mesures provenant d'un outil numérique, ces lectures au fil du temps peuvent aider à dicter les changements de contrôle de processus", déclare Harkness. "Avec la bonne analyse statistique fournie par la métrologie, vous pouvez savoir quand intervenir et faire un changement d'outil, et éviter complètement les rebuts."

Types courants de jauges de précision en métrologie

Quelle est la meilleure jauge pour la production au niveau de l'opérateur ? Cela dépendra des conditions. Il existe des milliers de façons de mesurer un trou, mais les ingénieurs de procédés et les opérateurs de machines devront comprendre les bonnes questions à se poser avant de choisir le bon outil métrologique.

Quelle est la tolérance et où est-elle ? Quel est le volume ? Est-ce toujours sur la même machine ? Quelles sont les conditions dans la machine et sur le sol ? Quelle est la température ?

Au-delà de la compréhension de la précision et de la qualité d'une pièce, il faut également tenir compte de la finition de surface, en particulier pour les pièces automobiles, explique Schuetz. Le trou supportera-t-il du poids ? Y aura-t-il des pièces mobiles à l'intérieur ? Y aura-t-il du liquide ou de l'huile qui le traversera ? Peut-être que ça doit être super fluide.

Voici quatre types courants d'instruments de précision, du plus simple au plus complexe et basé sur les données.

Allez, non

Les anneaux "Go, No-Go" sont utilisés depuis longtemps, dit Schuetz, mais ils n'évaluent pas la qualité. "Ce sont des trous rectifiés de précision que si une pièce passe à travers, vous savez que cette pièce est bonne, mais ce n'est qu'un morceau d'acier", dit-il. Rien n'indique au machiniste la qualité de la pièce, juste que la taille est correcte.

Étriers , Micromètres

Si vous voulez un peu plus d'informations que cela sur une plus grande variété de pièces, les opérateurs ont tendance à utiliser des étriers et des micromètres. Ici, Schuetz dit que ces types d'outils à main offrent une certaine polyvalence; ils ont tendance à être très influencés par l'opérateur car vous devez les tenir correctement et vous devez vous assurer que vous ne serrez pas trop fort la pièce.

"Ce sont donc de bons outils à usage général, et ils sont très précieux. Ils sont parfaits pour le machiniste, mais il existe aujourd'hui certaines tolérances qui ne sont peut-être pas assez bonnes pour effectuer la mesure requise », déclare Schuetz.

Jauges variables

Ce sont de petites jauges de banc qui peuvent être ajustées pour mesurer un "ID" (diamètre intérieur) ou "OD" (diamètre extérieur). "Ils ont un maître sur lequel vous pouvez les régler et ils ont un indicateur dessus, et vous réglez donc cette jauge pour mesurer une dimension spécifique", explique Schuetz. "Maintenant, cela mesure beaucoup plus vite qu'un micromètre car il est déjà réglé sur cette taille. Il a une assez bonne résolution et peut avoir un indicateur numérique. L'avantage des jauges variables est la possibilité de commencer à effectuer un contrôle statistique des processus, ou "SPC", car vous obtenez une lecture de données.

«Une fois que vous l'avez, vous savez à quel point la pièce est bonne ou mauvaise. Et c'est donc une autre étape qui donne à l'opérateur la possibilité de mesurer », déclare Schuetz. "Vous pouvez utiliser ces données sur une moyenne mobile pour vous dire ce que la machine produit afin que vous puissiez voir les tendances des pièces. … Si vous commencez à enregistrer les informations de mesure, vous pouvez alors commencer à prendre des décisions intelligentes.”

Jauges Variables Fixes

Ceux-ci sont conçus pour mesurer des dimensions spécifiques et éliminent essentiellement la possibilité d'influence de l'opérateur.

« Prenez l'automobile, par exemple. Vous pourriez avoir une pièce de pompe à eau qui a des trous très précis, qui sont fabriqués par millions… Cela peut leur donner une très bonne lecture », explique Schuetz. "C'est donc pratiquement un moyen infaillible d'effectuer des mesures de qualité de laboratoire très précises directement dans l'atelier."

Les métrologues soulignent un changement majeur :les outils sans fil. La plupart des jauges et outils portables les plus récents ont coupé le cordon, ce qui permet aux opérateurs d'économiser du temps et des efforts sans sacrifier la fonctionnalité.

Comment votre atelier évalue-t-il la qualité et la précision des pièces ? Quels sont vos appareils de métrologie préférés ou moins préférés et pourquoi ? Partagez sur le forum. [inscription requise]