Numérisation 3D de Champ Complet d’une Pièce de Fonderie de Grand Volume pour l’Évaluation de la Surépaisseur d’Usinage

Le contrôle rigoureux de la surépaisseur d’usinage est déterminant pour garantir la précision des opérations d’usinage des pièces de fonderie. Une surépaisseur insuffisante complique l’élimination des matériaux résiduels issus des procédés antérieurs, tandis qu’une surépaisseur excessive augmente la charge d’usinage et engendre une consommation accrue de matériaux, d’outils et d’énergie.

SCANOLOGY est un fabricant de technologies de numérisation 3D de pointe, proposant des solutions telles que les scanners 3D laser, les scanners corporels 3D et les systèmes automatisés de mesure 3D. Notre mission est de renforcer la performance de votre activité grâce à des solutions 3D innovantes et efficaces.

Dans cette étude de cas, nous démontrons comment acquérir des données de champ complet sur une pièce de fonderie de grande dimension et évaluer avec précision sa surépaisseur en vue des opérations d’usinage. L’équipement utilisé est le TrackScan-P, un scanner 3D sans contact spécialement conçu pour les objets de grande taille.

Optimisation de l’Usinage des Pièces de Fonderie

Dongfang Turbine Co., Ltd., filiale de Dongfang Electric Corporation, est une entreprise de haute technologie spécialisée dans la recherche, la conception et la fabrication d’équipements de grande puissance pour les centrales électriques. Les produits de la société comprennent des turbines à vapeur pour centrales à charbon, des turbines à vapeur nucléaires, des turbines à gaz, ainsi que des services de modernisation, de maintenance, des turbines industrielles et des produits en nouveaux matériaux et énergies renouvelables.

Le client recherchait des solutions pour optimiser l’usinage des pièces de fonderie. Grâce à la numérisation 3D de la pièce de fonderie et à la comparaison avec le modèle CAO, l’objectif était d’évaluer si une surépaisseur suffisante était présente pour les opérations d’usinage à venir. En l’absence de surépaisseur sur certaines surfaces, une analyse était nécessaire pour déterminer la faisabilité d’un ajustement, afin de garantir que ces surfaces puissent être usinées ultérieurement. Si cette approche s’avérait non applicable, il devenait essentiel d’identifier les zones plus fines que la surépaisseur et d’évaluer le volume nécessaire pour les réparations par soudure. Une fois l’inspection réalisée, les données capturées serviraient de référence pour le marquage virtuel et la localisation du repère d’usinage sur la machine CNC.

La pièce de fonderie concernée dans cet exemple est un capot d’échappement de vapeur, d’un diamètre d’environ 6 mètres. Il est nécessaire de réaliser une numérisation de champ complet et de déterminer les repères pour le point de référence d’usinage ainsi que pour l’implantation de 20 trous.

Problématiques du Marquage Manuel Traditionnel

Le client utilisait auparavant le marquage manuel des pièces de fonderie basé sur une estimation empirique afin de vérifier la présence d’une surépaisseur suffisante et localiser le repère de référence.

Cette méthode traditionnelle et manuelle s’avère inefficace et ne permet pas d’identifier le repère optimal. À chaque ajustement de la position de la pièce, les opérateurs doivent recommencer et définir un nouveau repère, ce qui entraîne une perte de temps considérable.

En utilisant le marquage virtuel sur un modèle 3D précis, il est possible d’identifier la surépaisseur exacte des pièces à marquer. Comparativement au marquage manuel, cette approche est nettement plus précise. Par conséquent, certains produits conformes peuvent être erronément classés comme non conformes ou défectueux, ce qui génère une augmentation des coûts de production.

Comment la Numérisation 3D Optimise la Fabrication des Pièces de Fonderie

Dans le but de réduire son temps de cycle, l’entreprise a sollicité l’expertise de SCANOLOGY pour identifier la surépaisseur, optimiser le marquage et accélérer l’usinage des pièces de fonderie.

Les étapes suivantes illustrent la manière dont la solution 3D de SCANOLOGY a été appliquée dans ce projet.

Étape 1 : Numérisation (environ 1 heure)

En utilisant le scanner 3D à suivi optique TrackScan-P, l’ingénieur a numérisé l’ensemble des données de la pièce de fonderie et a obtenu son modèle 3D réel, permettant ainsi une analyse précise et rapide.

Étape 2 : Analyse comparative (environ 10 minutes)

Les données recueillies ont permis d’identifier avec précision les écarts présents sur la pièce de fonderie. L’ingénieur a rapidement comparé les données de numérisation avec le modèle CAO et a procédé à une analyse approfondie des résultats à l’aide d’un logiciel 3D :

• Vérification de la suffisance de la surépaisseur ;
• Pour les zones où la surépaisseur était adéquate, les données ont permis de localiser le repère d’usinage optimal.
• Pour les zones où la surépaisseur était insuffisante, les zones nécessitant des réparations ont été localisées, et la quantité de soudure de réparation requise a été déterminée.

Étape 3 : Marquage (environ 2 heures)

À l’aide du logiciel, ils ont simulé le marquage avant de tracer les lignes sur les pièces de fonderie. Cette approche a permis au client de déterminer avec précision l’emplacement des repères et d’identifier d’éventuels problèmes. L’ingénieur a ensuite procédé au marquage de la pièce de fonderie ainsi que des trous devant être usinés, en se basant sur l’analyse effectuée.

Étape 4 : Usinage

Établir le repère précis pour l’usinage ainsi que les positions des trous.

Caractéristiques de la Solution 3D de SCANOLOGY

Le système de mesure optique TrackScan-P de SCANOLOGY comprend un scanner de mesure laser 3D, conçu avec une technologie innovante de numérisation laser bleu-rouge, et un traceur optique sans marquage ni autocollants. Ce système permet de mesurer la géométrie réelle de la pièce brute, garantissant ainsi une surépaisseur suffisante pour l’usinage en production et remplaçant les méthodes de marquage traditionnelles. Il fournit également la base de données nécessaire à l’usinage adaptatif, en optimisant le chemin d’usinage à partir des données capturées.

Conception Ergonomique du Scanner 3D

• Le scanner 3D portable permet de numériser les pièces sous n’importe quel angle souhaité, offrant ainsi une grande simplicité d’utilisation.
• Le scanner 3D est intégré à un cadre sphérique, garantissant une répartition uniforme des contraintes. Les repères placés sur ce cadre de type « ballon de football » permettent au système E-Track de positionner le scanner 3D dans toutes les directions avec une grande précision.
• Conçu à partir de fibres aérospatiales, il est particulièrement léger. Grâce à son design ergonomique, le scanner 3D permet à l’utilisateur de réaliser des sessions de numérisation prolongées tout en minimisant la fatigue au niveau du poignet.
• Il est peu sensible aux variations de température, assurant ainsi des performances stables et fiables.

Conception Pratique de l’E-Track

• L’E-Tracker est doté d’un système à double caméra avec un écart de 900 mm entre les caméras, permettant un suivi précis sur de grands volumes.
• Grâce au suivi dynamique de l’E-Track (traceur optique du système de mesure TrackScan-P), le système peut déterminer librement la position du scanner 3D par rapport à la pièce, ce qui optimise considérablement l’efficacité de la numérisation 3D sans contact. Il garantit également des performances fluides, indépendamment des vibrations ou des perturbations.

Palpeur CMM Sans Fil T-Probe

• Le palpeur sans fil T-Probe est fourni avec des sondes de différentes longueurs. Grâce à sa portabilité, il permet d’effectuer des mesures de contact avec une grande précision et d’obtenir rapidement des données 3D de haute qualité. Cela permet également de vérifier l’exactitude du marquage simplement en effectuant une palpation.

Signification du Projet

• Le scanner laser 3D permet d’obtenir des données complètes et détaillées de la pièce. Les utilisateurs peuvent analyser rapidement la surépaisseur d’usinage et ajuster la configuration de l’usinage en fonction, ce qui optimise l’efficacité de la production.
• Cette solution facilite l’identification des zones nécessitant une soudure de réparation, réduisant ainsi le taux de pièces défectueuses et minimisant les coûts de production.
• L’efficacité du marquage est améliorée grâce à l’intégration du marquage virtuel dans le logiciel.
• Le repère d’usinage est ajusté en fonction des analyses réalisées, garantissant que chaque surface à usiner dispose d’une surépaisseur adéquate. Cela contribue à la réduction du taux de rejet des pièces de fonderie.
• Cette solution a permis aux fabricants de garantir que les pièces usinées respectent précisément les spécifications techniques requises.

Autres Cas

Comment Accélérer l’Inspection des Pièces de Fonderie en Aluminium dans l’Industrie Automobile ?

Inspection 3D des Pièces de Fonderie de Grande Taille pour Réduire les Coûts et Augmenter l’Efficacité