Moderniser les méthodes d’inspection pour suivre le rythme des affaires
Grâce à InnovMetric et à 3D Scan IT, Eifel inc. a coupé de moitié ses délais de livraison de moules à injection tout en maintenant ses marges de profit.
Eifel est un chef de file en matière d’outillage de fabrication et de prototypes pour des garnitures intérieures d’automobiles. L’entreprise fabrique aussi des outils pour les industries médicale et aérospatiale, en plus de se spécialiser dans le développement de produits au moyen d’outillage de fabrication. Elle fabrique entre autres des moules pour des volants, des boîtiers de coussins gonflables, des consoles centrales, des phares, des panneaux arrière de sièges et des pièces de rechange.
Des fournisseurs de premier plan font souvent appel à Eifel lorsqu’ils ont besoin d’assistance en ingénierie, en conception et en outillage pour démarrer rapidement la production à la suite de discussions techniques ou d’interminables négociations avec le fournisseur, mais aussi pour fabriquer des outils de rechange lorsqu’il est impossible de corriger des erreurs de fournisseurs outre-mer par le réusinage.
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Le défi
Avant l’inspection par balayage et par nuage de points, les fabricants de moules devaient composer avec des méthodes point par point conçues pour les constructeurs. Ces méthodes n’ont jamais été appropriées pour les outils et les pièces moulées, car plus de 99 % de leur surface échappaient à l’inspection.
Dans le cas de la méthode du palpage, on utilisait des machines de mesure tridimensionnelle (MMT) qui recueillaient des données 3D un point à la fois. Il fallait des jours pour obtenir des résultats à partir de MMT. « Avec seulement quelques centaines de points palpés, il est absolument impossible de déceler tous les problèmes de surface dans la cavité d’un moule, comme des bosses, des creux et des lignes inégales entre des surfaces adjacentes », a expliqué Richard Hecker, président de Eifel inc. Il a ajouté : « c’est pour cette raison que j’ai vendu ma MMT; j’utilise désormais 3D Scan IT et PolyWorks® pour effectuer mes inspections de surfaces de classe A. »
Eifel et ses clients portent une attention particulière à ce que l’industrie automobile appelle les « surfaces de classe A », qui sont les surfaces facilement visibles dans les salles d’exposition des concessionnaires. Sur le marché très concurrentiel de l’automobile, le style est la clé de la réussite. Pour l’usinage de pièces à finition immédiate, on utilise des machines-outils de haute précision et des commandes numériques par ordinateur (CNC) pour couper le métal avec précision conformément au modèle mathématique, c’est-à-dire les données de conception assistée par ordinateur (CAO) qui définissent la pièce. Le polissage, ou « meulage », à la main a été pratiquement éliminé.
« Ce qui a changé dans la fabrication de moules, c’est qu’il est maintenant possible de mesurer les surfaces de classe A. Puisque le fabricant de moules pouvait désormais vérifier ces caractéristiques, l’usinage de pièces à finition immédiate s’avérait donc une solution pratique pour la fabrication de moules », a souligné M. Hecker. Pour Eifel, il s’agissait d’un avantage de plus. L’entreprise a donc décidé d’élargir sa gamme de services à la conception et à l’ingénierie, de se concentrer principalement sur les coussins gonflables et les volants, et d’élaborer des techniques d’inspection par nuage de points haute densité pour chaque aspect des activités quotidiennes.
L’inspection par balayage permet à Eifel de faire tout cela.
La solution
La solution d’Eifel pour Autoliv
Eifel fournit à Autoliv des services d’ingénierie et de conception d’outils, en plus de fabriquer l’intégralité des moules pour les six composants du système de coussin gonflable du côté du conducteur. Chaque programme d’outillage comprend le boîtier du coussin gonflable, le support des ornements (enjoliveurs) du volant et les boutons de commande de la chaîne audio et du régulateur de vitesse.
« Eifel répond à un besoin croissant des fournisseurs de premier plan », a souligné M. Hecker. « Ils veulent des fournisseurs d’outillage pouvant réaliser rapidement un projet du début à la fin, de l’ébauche initiale, même dessinée sur un vieux bout de papier, jusqu’aux chaînes de montage. » Il perçoit son entreprise de conception-fabrication intégrée comme une entreprise de développement et de fabrication simultanés de produits (SPDM). « Nous ne sommes ni un simple atelier de moulage autonome ni une simple société de conception. Nous sommes un centre de développement de produits. »
Dans la fabrication de moules, l’essentiel est d’éviter les concepts d’outils impossibles à fabriquer. Pour ce faire, il doit y avoir une communication constante entre les concepteurs, les ingénieurs et les machinistes au sein des équipes interfonctionnelles pour chaque tâche. Cette communication est au cœur du SPDM chez Eifel.
Le SPDM nécessite la validation par inspection de chaque étape de fabrication des moules; 3D Scan IT joue donc un rôle essentiel dans l’ensemble du processus de conception et de fabrication. À l’aide d’un numériseur à lumière blanche et à deux caméras IScan d’Imetric, 3D Scan IT inspecte chaque tâche de fabrication de moules à toutes les étapes importantes :
- les prototypes d’outils en aluminium;
- les essais de moules et la faible production initiale;
- l’outillage en acier prêt pour la fabrication à volume élevé.
« Les inspections nous permettent de vérifier l’exactitude de toutes les dimensions; nous pouvons ainsi assurer à nos clients que tout est dans l’ordre. »
Vern Phillips, ingénieur principal de la division des coussins gonflables et des volants chez Autoliv, en Amérique du Nord
La solution de 3D Scan IT pour Eifel
L’inspection par balayage à lumière blanche et par nuage de points permet de renforcer la stratégie SPDM de Hecker à chaque prise de décision. Ces inspections fournissent les données sur lesquelles les ingénieurs chez Eifel et leurs clients fondent leurs décisions cruciales en matière d’outillage. « Chaque étape de vérification accélère le processus de fabrication des moules et accroît sa fiabilité. Le fait de résoudre immédiatement les problèmes, avant même la fabrication des pièces, permet de vous assurer que vous ne tournez pas en rond. Vous savez que le moule n’a aucune imperfection et qu’il n’y a pas de problème dans le processus », a souligné Bob Squier, président chez 3D Scan IT.
La solution d’InnovMetric pour 3D Scan IT
En moins d’une minute, le balayage couvre la surface inspectée avec des millions de points 3D. « PolyWorks convertit toutes les données de numérisation qui se chevauchent en un seul modèle polygonal », a expliqué M. Squier. « En quelques minutes, les données de points 3D sont réduites d’au moins 95 % afin que le fichier créé ait une taille permettant de le traiter. Le modèle polygonal est ensuite inspecté et comparé au modèle mathématique du système CAO des clients. »
Des millions de points pour évaluer la qualité des moules
Les données ont été recueillies à l’aide de l’IScan V d’Imetric, un système de numérisation à lumière blanche. Le système de numérisation a été étalonné pour un volume de 150 mm, ce qui donne une résolution/un espacement entre les points de l’ordre de 0,080 mm. Il y a donc plus de 150 points par millimètre carré.
Le numériseur IScan V fonctionne comme une caméra 3D. Pour chaque pixel de la caméra, un point de référence 3D est calculé. Ainsi, pour chaque photo ou image numérisée 3D, il est possible de mesurer 1,3 million de points. Puisque toutes les caractéristiques d’une pièce ne peuvent être observées à partir d’un seul point de vue, plusieurs numérisations sont recueillies et recalées à l’aide de points de navigation communs.
L’inspection par nuage de points dans PolyWorks
Après la numérisation complète de l’objet, les données ont été fusionnées pour former un modèle polygonal. La fonctionnalité IMMerge permet de réduire considérablement la taille des nuages de points, ce qui accélère et simplifie l’inspection. Puis, ce modèle polygonal a été inspecté et comparé au modèle CAO fourni par IGES. On a utilisé une technique de recalage best-fit conjointement avec le schéma de recalage de données des pièces. Grâce à la polyvalence ajoutée de la fonction macro, une macro d’inspection interactive a été exécutée pour toutes les pièces afin de garantir la répétabilité du processus d’inspection et de l’accélérer.
Cette macro d’inspection a permis d’effectuer les éléments d’inspection suivants : le recalage best-fit, la comparaison avec les points de référence, la prise d’images pour les rapports (à partir de perspectives prédéfinies), l’inspection des éléments de GD&T (grâce au recalage de toutes les données pertinentes), ainsi que la vérification de points de comparaison (pour un point isolé ou un résultat d’inspection de type MMT) et des points limites et de bordure (à l’aide des fonctions d’annotation d’erreurs). Tous les résultats ont été transférés dans l’outil de génération de rapports EZLayout de PolyWorks.
La macro d’inspection a également intégré automatiquement tous les éléments d’inspection dans un rapport d’inspection normalisé à l’aide de l’outil EZLayout. Ce rapport a ensuite été imprimé et distribué sous forme de fichier PDF à des fins de révision.
Système de numérisation IScan V d'Imetric
Les avantages
Pour les entreprises de premier plan de l’industrie automobile dont le marché laisse peu de place à l’erreur, on ne saurait surestimer l’incidence de l’inspection par balayage et par nuage de points sur la stratégie SPDM d’Eifel. La stratégie SPDM repose sur des données de surface précises, et les autres systèmes et technologies d’Eifel seraient beaucoup moins efficaces sans ces données.
La rapidité, l’exhaustivité et l’exactitude de l’inspection par nuage de points permettent d’offrir des délais d’exécution difficiles à égaler par les fabricants de moules outre-mer.
Grâce aux méthodes d’inspection par balayage et par nuage de points, « nous avons toujours des données entièrement validées, c’est pourquoi nous sommes toujours confiants quant aux surfaces que nous fabriquons », a souligné M. Hecker. « Nous savons que nous fabriquons des outils identiques au modèle original, que les dimensions et les tolérances des pièces moulées seront exactes et qu’il n’y aura pas de lignes inégales là où les surfaces doivent être parfaitement lisses. »
Il a ajouté : « la numérisation facilite aussi l’intégration de modifications techniques. Une pièce modifiée peut rapidement être numérisée à nouveau et comparée à sa forme 3D précédente. Ces données de comparaison permettent d’améliorer notre planification de parcours critique. Nos clients et nous savons que le projet sera réalisé dans les délais prévus. »
Garantir le respect de la transformation des activités
Eifel profite grandement de la stratégie SPDM et de l’inspection : ses ventes connaissent une croissance constante, ses délais de livraison ont diminué de moitié et ses marges de profit se maintiennent malgré un marché très concurrentiel.
Selon M. Hecker, les avantages de l’inspection par balayage et par nuage de points comprennent notamment :
- Une augmentation du temps disponible pour la prise de décisions cruciales relatives à l’outillage (plus de temps pour réfléchir et agir);
- Une avancée fulgurante en ce qui a trait au contrôle de la qualité afin qu’aucun défaut de surface ne passe inaperçu;
- Un avantage concurrentiel indispensable sur les fabricants de moules employant de la main-d’œuvre bon marché qui font souvent des erreurs dans le calcul du retrait et du gauchissement et qui ratent d’autres détails importants;
- L’amélioration de la planification du parcours critique grâce à l’obtention rapide de données comparatives de qualité;
- Le renforcement de la crédibilité d’Eifel auprès d’Autoliv.
Les avantages pour Autoliv sont pratiquement aussi importants.
M. Phillips a résumé ces avantages comme suit :
- Être en mesure d’évaluer le retrait d’une pièce en comparant la pièce moulée finale avec le modèle original CAO à l’aide des données de qualité désormais disponibles sur la carte de couleurs de PolyWorks;
- S’assurer de l’exactitude de l’outillage quant au retrait des matériaux, et ce, grâce aux renseignements de l’inspection complète réalisée à toutes les étapes;
- Être en mesure d’inspecter les surfaces sans distorsion de serrage dans un gabarit de vérification, la méthode de prédilection de l’industrie automobile pour vérifier les dimensions;
- Maintenir un degré de crédibilité élevé auprès de ses clients.
La conclusion de M. Hecker est la suivante : « Eifel se tourne vers l’inspection par balayage et par nuage de points pour s’assurer que sa stratégie SPDM est respectée ainsi que pour profiter des avantages de cette technique. »
