La révolution industrielle a permis l’apparition de nouvelles machines indispensables pour le quotidien des humains. De la machine à écrire jusqu’à la fusée, la fabrication de pièces mécaniques toujours plus complexes nécessite de prendre en compte des mesures fiables. Il devient donc important pour les concepteurs et fabricants de différents secteurs de technologie de disposer d’équipements de métrologie efficaces et adaptés. De quels types d’outils et méthodes de mesure peut avoir recours une entreprise de fabrication mécanique ? Nous vous proposons de faire un tour dans cet univers aussi complexe qu’indispensable pour l’industrie.

Des éléments produits sur mesure : une assurance de qualité

Avec le développement de la mécanique, les machines ont gagné au fil des siècles en puissance, mais aussi en complexité. Beaucoup de secteurs se sont littéralement transformés et on observe un engouement toujours plus grandissant pour les machines. Le domaine de la fabrication mécanique de pièces a le vent en poupe.

Les acteurs de ce secteur ne manquent pas d’imagination pour proposer des appareils toujours plus à la pointe de la technologie, permettant de faciliter la production au quotidien. L’usinage demande aujourd’hui un très haut niveau de précision voulu par un ensemble de normes et permettant une meilleure standardisation de la production. La qualité des produits étant tributaire de la qualité des équipements de contrôle ayant pour rôle de s’assurer de leur similitude avec les modèles à obtenir, la métrologie se positionne alors comme un outil de vérification de la conformité.

Il est dès lors important pour l’entreprise d’implémenter en son sein un système de norme qui rassemble toutes les exigences en matière de maîtrise des procédés de mesure ayant un impact décisif sur la conformité finale du produit, en accord avec les exigences de l’entreprise ou avec une réglementation. Cette réglementation peut être spécifique à un fournisseur ou commune à un ensemble de firmes soumises au respect d’un ensemble de règles et procédés. Pour se faire, les entreprises ont à leur disposition plusieurs types de machines de mesures parmi lesquelles les appareils de mesure conventionnelle et machines à mesure tridimensionnelle, ou MMT. Ces dernières se positionnent comme des alternatives beaucoup plus fiables. Pourquoi est-il important d’utiliser des systèmes de mesure tridimensionnelle ?

Le système de mesure tridimensionnelle

La métrologie industrielle fait intervenir plusieurs systèmes de mesure qui utilisent les appareils de calcul simple et des instruments plus avancés. Ce système est utilisé en métrologie dimensionnelle, encore appelée métrologie par coordonnées. Cette technologie est de plus en plus présente dans les industries mécaniques. Elle consiste à mesurer un ensemble de points sur une pièce mécanique à des fins d’obtenir des coordonnées. Les valeurs numériques issues de cette mesure sont ensuite comparées à des grandeurs du modèle de référence, afin de déterminer l’écart avec les valeurs de référence.

De quoi sont composées les machines de mesure tridimensionnelle ?

Une machine de mesure tridimensionnelle est constituée de :

  • Un support sur lequel est placée la pièce à mesurer, également appelé marbre.
  • Trois guidages d’axe et des règles graduées qui peuvent être électriques ou optiques, permettant la localisation exacte de chacun des axes.
  • Une commande numérique qui contrôle tout le système. Certaines machines peuvent être à commande manuelle, mais elles sont de plus en plus rares.
  • Un système de palpage tactile ou optique.

Par ailleurs, on distingue quatre types d’architectures de MMT : les portiques, les trusquins, les ponts et les cols à cygne ou cantilever.

Comment fonctionnent les machines de mesure tridimensionnelle ?

L’appareil mesure la pièce et obtient des coordonnées à trois dimensions (X, Y, Z). Ces données sont transmises à un ordinateur connecté à la machine et disposant d’un logiciel chargé de les interpréter. Ce progiciel fait une simulation des formes géométriques issues du prototype de référence et compare ensuite les données avec celles de la machine, afin d’effectuer un calcul rapide d’un défaut de tolérance géométrique.

Pour effectuer ces mesures, l’appareil dispose de plusieurs capteurs qui palpent la pièce à mesurer. Le signal de détection de la machine détermine les points de mesure sur l’objet par rapport aux positions des axes de l’appareil de mesure des coordonnées. La machine peut utiliser un capteur à déclenchement pour des prises de points individuellement, un capteur mesurant pour des prises de points en continu ou un capteur optique avec analyse d’images.

Les différents types de machines

L’évolution au fil des années des techniques de fabrication a induit l’évolution des MMT. On en distingue trois principaux types qui sont :

  • Les MMT optiques : nouvelles dans le paysage, elles connaissent néanmoins un essor important. Elles sont associées à un capteur à double caméra externe, qui permet de prendre des mesures 3D grâce à un appareil plus petit et sans fil.
  • Les MMT pour pièces microtechniques : elles ont connu un développement fulgurant à partir des années 2000. Leur spécificité est qu’elles rassemblent les caractéristiques des MMT conventionnelles et celles des microscopes à force atomique. Avec des palpeurs de 1 mm à 50 µm, elles permettent de palper des objets de très petite taille sans risque de déformation.
  • Les MMT portables : moins chères que les MMT classiques, elles sont dotées de bras articulés et équipées de codeurs rotatifs absolus à la place des axes linéaires. Avec leurs caméras matricielles ou linéaires, elles sont très compactes et permettent de réaliser la numérisation 3D de tout type d’objets. Les MMT portables ne peuvent fonctionner que manuellement et leur précision peut être légèrement inférieure aux MMT classiques.

Présentation de la MMT pour l’atelier gamme Xtreme de ABERLINK

La machine Xtreme est une gamme de MMT de la marque ABERLINK utilisant la technologie palpeur. Elle est principalement destinée aux ateliers de fabrication de pièces mécaniques pour l’industrie automobile et les secteurs similaires. Cette machine offre des capacités de mesure allant de (300, 300, 200) mm à (400, 400, 270) mm avec une précision de 3 µm. Elle est conçue pour fonctionner à température ambiante et ne nécessite donc pas de salle spéciale climatisée.

L’avantage est qu’elle peut être disposée directement en atelier et être à portée de main des utilisateurs à tout moment, ce qui réduit les longs déplacements et augmente la productivité. Cette prouesse est due à la présence de 7 capteurs de température qui va, grâce au progiciel associé, mesurer à chaque fois la température ambiante, de même que chaque axe de mesure pour corriger la dilatation en temps réel.

Ses 6 axes de déplacements à moteurs linéaires lui procurent une grande vitesse de déplacement, et ne nécessitent aucun raccordement au réseau d’air comprimé.

L’ergonomie a elle aussi été pensée pour rendre l’ensemble des outils de la machine facilement accessibles à l’opérateur. Sa faible emprise au sol facilite également son transport et son emplacement en atelier, afin d’être toujours plus près de l’endroit où elle est le plus utile.