Numérisation 3D et comparaisons CAO de grandes pièces moulées

L’activité principale de la société Duisburger Modellfabrik GmbH est la fabrication de grands modèles de fonderie en bois, en blocs de plastique et en mousse, en vue de produire des turbines à vapeur et à gaz, des bancs de machines, des moteurs diesel et des composants d’éoliennes en acier, en fonte grise ou en fonte nodulaire.

De plus en plus souvent, les clients demandent une comparaison entre l’outillage du modèle fabriqué et les données CAO d’origine. Un outillage de modèle se compose d’un modèle et de boîtes à noyaux. On s’en sert ensuite comme outils dans la fonderie afin de créer un moule (pièces détachées, voir photo). Au cours de ses premières années d’activité, la société Duisburger Modellfabrik a fait appel aux services de mesure numérique d’une entreprise tierce. Peu de temps après, la société a décidé d’acquérir son propre système de mesure afin de réduire les coûts et d’éviter les pertes de temps entre le modeleur et le vérificateur. Comme l’entreprise fabrique des pièces de plusieurs mètres de long, de large et de haut, il était crucial de trouver un système de mesure permettant de numériser les grandes surfaces rapidement et facilement. Bien sûr, cela ne devait pas se faire au détriment de l’exactitude. Comme l’entreprise ne disposait pas de sa propre salle de métrologie, le système de mesure devait également être portable et pouvoir résister à des conditions environnementales difficiles (poussière, saleté, vibrations); bref on devait pouvoir l’utiliser partout.

Mise en œuvre du scanner 3D dans le flux de travail

Le choix s’est porté sur le MetraSCAN 3D de la société Creaform, scanner MMT optique spécialement conçu pour effectuer des mesures précises et répétables, de qualité métrologique, et pour des inspections géométriques de surface en 3D pendant la fabrication. L’adaptabilité du scanner, la possibilité de numériser les contre-dépouilles et la capacité d’assemblage virtuel ont été des facteurs déterminants dans le choix de la solution.

Il n’est pas nécessaire de mesurer optiquement chacun des outillages de modèle. Mais lorsque cela s’avère nécessaire, ils sont numérisés une fois les différents composants terminés. Cela n’était pas possible lorsque la société Duisburger Modellfabrik faisait encore appel à des fournisseurs externes. Pour rentabiliser le déplacement et les services de numérisation d’un expert en métrologie à l’usine sur trois jours, il fallait déjà avoir terminé une grande quantité de pièces. Aujourd’hui, les composants finis sont mesurés et expédiés directement avec le scanner 3D.

Herbert Schild, directeur général de la société Duisburger Modellfabrik GmbH, note que « le déploiement du MetraSCAN 3D dans [le] flux de travail ainsi que la formation [des] collaborateurs ont été des tâches très simples, car [le] personnel possédait déjà de l’expérience dans le domaine de la CAO/FAO et avait donc déjà des affinités pour le travail sur ordinateur. En scannant les pièces brutes, il est possible de programmer une trajectoire de fraisage optimale et, en conséquence, d’éviter de nombreux déplacements inutiles de la fraiseuse. »

Atelier de production pour les outillages de modèles. Les mesures 3D sont effectuées directement sur la pièce.

Mesure de la pièce brute et de la pièce finie

Dans le cas présent, il fallait numériser une pièce brute et, dans une étape ultérieure, la pièce finie pour l’outillage du modèle d’un moteur (voir photo ci-dessus). En principe, chaque projet de la société Duisburger Modellfabrik GmbH suit les étapes ci-dessous :

• Réception des données de la pièce finie du client
• Création des données de la pièce brute, mise en place des surépaisseurs d’usinage et des dépouilles ; celles-ci sont nécessaires pour l’obtention du modèle hors du moule ou du noyau hors de la boîte à noyaux
• Création de l’outillage de modèle en CAO
• Fraisage et construction de l’outillage de modèle
• Numérisation des composants individuels finis avec le MetraSCAN 3D
• Comparaison des données avec les données construites
• Comparaison des données avec les données de la pièce finie du client
• Numérisation de la pièce moulée finie
• Comparaison de la pièce moulée avec les données de la pièce finie du client

Données numérisées dans VXelements et dessin en CAO de l’outillage du modèle

Comparaison des couleurs aux données de la pièce finie du client avec PolyWorks Inspector

Quels processus le scanner MetraSCAN 3D prend-il en charge chez Duisburger Modellfabrik?

Contrôle qualité

Lors de la création des ébauches, le MetraSCAN 3D est utilisé pour une numérisation précise suivie d’une inspection géométrique par comparaison des couleurs dans le logiciel PolyWorks d’InnovMetric. Grâce à sa portabilité, le système de mesure peut numériser la pièce sur place, avec rapidité et précision, quelle que soit sa taille, et ce, même pour les zones difficiles à atteindre comme les poches et les surfaces réfléchissantes. L’utilisation d’un aérosol à base de craie n’est pas nécessaire.

Assemblage virtuel

Grâce à l’utilisation intelligente du modèle cible, il est également possible de mesurer des pièces à l’état assemblé après les avoir démontées. La comparaison avec les données réelles est ainsi grandement simplifiée.

Ingénierie

Certains prototypes doivent être adaptés en CAO. Les données de numérisation permettent d’adapter et de construire facilement en CAO, même les surfaces complexes de forme libre. Les données .stl le permettent, même pour les surfaces complexes de forme libre, en vue d’une rétro-ingénierie.

Programmation des machines à commande numérique

Bien sûr, le produit final est également numérisé et ses tolérances dimensionnelles sont inspectées. Mais les données 3D peuvent aussi être utilisées pour programmer la fraiseuse. Le fraisage ne se fait donc pas « à l’aveugle » et les coûts en sont donc considérablement réduits.

Satisfaction chez les dirigeants

“La numérisation avec le MetraSCAN 3D offre de grands avantages à notre entreprise. Des pièces de grandes dimensions peuvent être directement numérisées dans leur environnement de travail de manière très rapide et précise. L’adaptabilité, l’exactitude et la performance du système de mesure conviennent parfaitement à nos besoins et à nos composants qui changent tous les jours. Par conséquent, nous pouvons garantir une qualité et une exactitude élevées, même pour les outillages de modèle complexes. L’acquisition du système de mesure de Creaform nous a naturellement ouvert de nouveaux débouchés. Cela va de la rétro-ingénierie à la construction navale, en passant par l’art. Nous proposons aussi à nos clients des services de numérisation pour la géométrie de la fonte. Naturellement, un système portable comme le MetraSCAN 3D de Creaform nous aide beaucoup en ce sens.,” résume Mr. Schild.