Comment optimiser l’inspection des moules pour les pièces automobiles

Au lancement du processus de fabrication, un moule est conçu sur la base d’un modèle nominal. Cependant, un écart peut exister entre le modèle théorique et les réalités de la production industrielle. La fabrication d’un moule conforme est donc essentielle pour garantir que les pièces produites respectent les exigences techniques.

Dans le cadre de la production de véhicules à énergie nouvelle, les moules sont utilisés pour fabriquer diverses pièces automobiles, telles que les éléments d’habitacle, les couvercles de boîtes à batteries, les surfaces de classe A et les composants électroniques de précision. Pour gagner en compétitivité, les fabricants doivent adopter des méthodes d’inspection plus efficaces, permettant de réduire les délais et les coûts.

Fabricant de pièces pour véhicules à énergie nouvelle

Le client est spécialisé dans la conception, la transformation, la fabrication et la commercialisation de produits en matériaux composites. Il se distingue par son savoir-faire dans la production de pièces pour véhicules à énergie nouvelle, qu’il fournit à des constructeurs de renom.

Dans le cadre de ce projet, le client utilise le scanner 3D portable SIMSCAN de SCANOLOGY pour mesurer les moules utilisés dans la fabrication des couvercles de boîtes à batteries, afin d’obtenir l’ensemble des données 3D et de garantir leur conformité aux spécifications techniques.

Inspection des moules pour la production de pièces automobiles fiables

Le pack batterie, élément central des véhicules à énergie nouvelle, requiert un couvercle supérieur à la fois robuste et léger, destiné à le soutenir et à le protéger des impacts extérieurs. Dans ce cadre, les moules des couvercles de boîtes à batteries sont réalisés en plastique renforcé de fibres de verre (FRP), un matériau composite innovant offrant un excellent rapport résistance/poids, particulièrement adapté à la fabrication des enveloppes de batteries pour véhicules à énergie nouvelle.

Le client a pour objectif d’inspecter les tolérances géométriques et dimensionnelles (GD&T), notamment la planéité, de différents moules en FRP destinés à l’industrie automobile. Cette démarche permet de s’assurer de la conformité des moules aux spécifications techniques et de garantir que les couvercles de boîtes à batteries respectent les exigences de livraison. Ce contrôle rigoureux favorise la fabrication de composants fiables et performants.

Challenges liés à la numérisation 3D des moules complexes

Déformation — Le plastique renforcé de fibres de verre (FRP) se caractérise par une faible rigidité, ce qui engendre des risques de déformation des moules lors de leur fabrication. Par ailleurs, les pièces en FRP présentent une sensibilité accrue à la déformation comparativement aux pièces métalliques.

Grande dimension — En raison de leur taille importante et de leur complexité, la mesure des moules s’avère chronophage et demande une mobilisation conséquente de ressources humaines. La grande dimension des moules constitue un obstacle significatif pour le processus de contrôle.

Accès restreint — Les moules comportent de nombreuses zones difficiles d’accès, telles que les angles vifs, les surfaces verticales et les espaces confinés, qui sont incompatibles avec les méthodes de mesure traditionnelles. Cela complique la collecte de données exhaustives et précises.

Limitations des méthodes traditionnelles de contrôle dimensionnel

L’utilisation du niveau à bulle pour l’inspection des surfaces de moules, bien que répandue par le passé, présente plusieurs inconvénients majeurs :

Cette méthode se limite à la détection de la planéité ou non de la surface, sans fournir de mesures précises quant à la taille, la position ou l’étendue des défauts tels que les creux ou déformations. Cette absence de précision complique les opérations de réparation et peut conduire à la mise au rebut totale du moule, engendrant des coûts importants.

Elle ne produit aucun rapport d’inspection ni de représentation visuelle des défauts, contraignant ainsi les opérateurs à s’appuyer exclusivement sur leur expertise et leur jugement, ce qui nécessite un niveau élevé de compétences.

Le contrôle manuel de chaque pièce requiert un investissement conséquent en temps et en ressources humaines, ce qui impacte négativement la productivité globale du processus de fabrication des moules.

Scanner laser 3D portable

 Équipement utilisé : Scanner 3D SIMSCAN

 Méthodologie de numérisation : L’opérateur positionne plusieurs cibles de référence sur les surfaces du moule, puis procède à la numérisation à l’aide du scanner laser 3D portable SIMSCAN, capturant rapidement un nuage de points dense et précis. Les données acquises sont traitées via un logiciel spécialisé, puis comparées au modèle CAO. Enfin, l’opérateur génère des rapports d’inspection détaillés, facilitant l’identification intuitive des écarts éventuels.

 Durée de numérisation : 8 minutes pour le moule le plus petit (environ 60 cm × 25 cm) et 15 minutes pour le moule le plus grand (environ 200 cm × 100 cm × 50 cm).

Avantages de la numérisation 3D des moules

Scan rapide pour une haute efficacité

Grâce à ses 17 croisements laser bleus et à un algorithme performant, le scanner SIMSCAN offre une vitesse de numérisation élevée, atteignant jusqu’à 2,8 millions de mesures par seconde. Il est capable de couvrir une large surface de mesure, jusqu’à 700 × 600 mm, ce qui le rend particulièrement efficace pour l’inspection de grandes pièces.

Performance optimale pour la capture des détails fins

Grâce à une résolution élevée et une précision de l’ordre de 0,020 mm, le scanner SIMSCAN permet l’acquisition de données 3D de très haute qualité, assurant une restitution précise des moindres détails géométriques. Par ailleurs, l’écartement réduit de seulement 130 mm entre ses deux caméras garantit une capture fiable et précise des données même dans les zones confinées et difficiles d’accès.

Portabilité, compacité et flexibilité

Le scanner laser 3D portable SIMSCAN, au format réduit et ergonomique, offre aux ingénieurs la possibilité de réaliser des sessions de mesure prolongées avec un effort physique minimal. Sa conception légère et maniable facilite son transport et son utilisation sur site, y compris dans des environnements exigeants ou confinés, garantissant ainsi une grande flexibilité opérationnelle.

Rapport en temps réel pour une analyse intuitive

Les données acquises peuvent être intégrées dans un logiciel d’inspection 3D permettant leur comparaison et analyse avec le modèle CAO d’origine. Ce logiciel génère des cartes couleur explicites, facilitant la visualisation des écarts et fournissant des indications précises pour les opérations de réparation du produit ou de modification du moule.