La transition vers une nouvelle mobilité commence Fabrication

La mobilité durable ne commence pas sur la route, mais dès la phase d'Fabrication. Les moteurs électriques, connecteur, les systèmes d'injection, les piles à combustible et les cellules de batterie ne fonctionnent de manière durablement efficace et sûre que si les géométries pertinentes stable sont maîtrisées. Toute écart détectée à un stade précoce permet d’éviter les rebuts, les retouches et les conditions de processus dangereuses. technique de mesure contribue ainsi directement à la préservation des ressources, à une longue durée de vie et à un fonctionnement fiable. Cet article illustre, à travers cinq applications, comment les machines de mesure de coordonnées de Werth Messtechnik, dotées de optique, palpeur, tomographie assistée par ordinateur et multisensoriel, allient des temps de mesure courts, une grande résolution, une haute précision et des systèmes disponibles.

Quatre exigences, un modèle commun

Les tôles magnétiques minces, les contacts filigranes, les géométries de buses internes, les plaques embouties de grande surface et les cellules critiques pour la sécurité se distinguent considérablement par leur matériau, leur géométrie et leur nombre de pièces. Les exigences en matière d’ technique de mesure s suivent néanmoins un schéma commun. Des temps de mesure courts garantissent le débit de la production en série, une haute résolution rend visibles les structures fines et les défauts naissants, une grande précision préserve la tolérance de fabrication exploitable, et la disponibilité des systèmes évite les temps d’arrêt lors des contrôles en cours de fabrication. En matière de précision, la règle empirique issue de l’aptitude au processus de contrôle s’applique : l’incertitude de mesure doit être inférieure d’un facteur 10 à la tolérance. Plus l’incertitude de mesure est grande, plus la tolérance de fabrication exploitable se rétrécit et plus il faut rejeter à titre préventif de pièces limites, conformément aux règles de décision de la norme ISO 14253-1. En revanche, des appareils de mesure plus précis préservent la tolérance de fabrication, car la bande de tolérance reste à la disposition des machines de production et n’est pas épuisée par l’ technique de mesure. Ils réduisent ainsi les coûts liés aux rebuts et aux contrôles, même s’ils sont plus onéreux à l’achat. C’est toutefois grâce à des processus stables et maîtrisés que les coûts diminuent le plus fortement. En identifiant les tendances avant que les pièces ne sortent des limites de tolérance, on réduit les rebuts et les retouches à la source.

Tôles de rotor et de stator pour moteurs électriques

La production en grande série de tôles de rotor et de stator concerne des pièces sensibles et minces. Une tôle magnétique destinée aux moteurs de traction ne mesure généralement que 0,2 mm à 0,35 mm d’épaisseur, et la tendance à l’amincissement des lamelles réduit les pertes par courants de Foucault et augmente le rendement. Les bavures sur les bords d’estampage constituent bien plus qu’un simple problème esthétique. Elles peuvent traverser le revêtement isolant des tôles voisines et provoquer des courts-circuits entre les couches, entraînant une surchauffe et une perte de rendement. Par ailleurs, la formation de bavures est un indicateur précoce de l’usure de l’outil de découpage. En surveillant leur évolution, il est possible d’effectuer une maintenance des outils en fonction de leur état plutôt que de manière rigide selon des intervalles fixes. De nombreuses géométries récurrentes doivent être contrôlées en peu de temps, et comme les forces de palpage peuvent déformer les tôles minces, les nervures, les bavures, l’ planéité s et les déformations doivent être contrôlées sans contact et en haute résolution saisir. Le machine à mesurer tridimensionnelle ScopeCheck® FB DZ de Werth Messtechnik est conçu avec le balayage tramé HD pour ce contrôle en série. Lors du balayage par trame, le capteur de traitement d'images capture la pièce pendant le déplacement des axes sous forme de nombreuses images individuelles qui se chevauchent, lesquelles sont ensuite assemblées pour former une image image globale pouvant atteindre 20 000 mégapixels. Ce procédé est disponible aussi bien sur les séries VideoCheck® de haute précision que sur les appareils ScopeCheck® destinés à la production. Il est ainsi possible d’inspecter la tôle dans son intégralité sans changement de serrage saisir, et les variations de processus sont détectées à un stade précoce, avant qu’elles ne provoquent des rebuts ou ne compromettent la stabilité des processus en aval.

connecteur et les géométries fines des broches

connecteur représentent une tâche de contrôle typique dans le domaine de l’électrification. Avec des réseaux de bord de 800 V, des infrastructures de recharge et une « capteurs » croissante, le nombre de contacts par véhicule augmente, tout comme les exigences imposées à chacun d’entre eux. Les écarts d’Position s des broches augmentent les forces d’insertion et les résistances de contact, ce qui peut entraîner un échauffement inadmissible au niveau des connecteurs haute tension et, au niveau des contacts de signal, des défaillances des fonctions d’assistance et de recharge. Les géométries fines des broches nécessitent des résolutions structurelles de 20 µm ou mieux. Le balayage par trame HD permet de capturer en quelques secondes des pièces de grande taille comportant de nombreuses caractéristiques et est 50 fois plus rapide que le traitement d’image conventionnel. De nombreux contacts sont en outre surmoulés ou, une fois montés, ne sont plus accessibles de l’extérieur. C’est là que le TomoScope® de Werth ( tomographie assistée par ordinateur ) élargit la vision non destructif pour englober l’intégralité du volume de la pièce. Pour ce faire, la pièce est irradiée sous de nombreux angles à l’aide d’ rayons X s sur un plateau tournant, et le logiciel reconstitue à partir de ces projections un modèle volumique en trois dimensions comprenant toutes les géométries externes et internes. Les appareils Werth TomoScope® mesurent 10 fois plus vite que les systèmes de tomographie par ordinateur comparables. Le logiciel WinWerth® visualise les résultats, tels que les positions des broches ou les positions de montage, de manière à ce qu’ils puissent être directement utilisés pour le contrôle des processus.

injecteurs de carburant pour l'essence, le diesel et l'hydrogène

injecteurs de carburant restent d’actualité pour différents concepts de motorisation, du moteur à combustion optimisé à la motorisation à hydrogène. Les caractéristiques critiques se trouvent souvent à l’intérieur. Le diamètre des orifices d’injection des injecteurs modernes n’est souvent que de 100 µm à 200 µm, et l’ forme ainsi que l’ arrondissement des contours des alésages déterminent le profil de pulvérisation, la consommation et les émissions, ce qui prend encore plus d’importance avec le durcissement des normes d’émissions. Dans le cas de la propulsion à l’hydrogène, l’étanchéité et les nouvelles combinaisons de matériaux viennent s’ajouter à ces enjeux, car contrairement aux carburants liquides, ce gaz sec ne lubrifie pas. Les bavures et les tolérances de l’ domaine, de l’ordre de quelques micromètres, sont déterminantes pour le débit et la durabilité. Un contrôle purement extérieur ne suffit pas à cet effet. Le système « tomographie assistée par ordinateur » de Werth saisit de manière non destructif et exhaustive les géométries extérieures et intérieures, telles que les trous borgnes et les sièges d'aiguille. Les bavures ne sont pas seulement détectées, mais également mesurées et évaluées de manière neutre. Pour les tâches de mesure tactile particulièrement petit et de haute précision, allant jusqu’à l’ rugosité, le Werth palpeur de fibres ® WFP vient compléter la gamme. L’ micropalpeur, établi depuis environ 30 ans et doté d’une bille de 20 µm, fonctionne avec de faibles forces de palpage et atteint des caractéristiques difficilement accessibles aux palpeur de mesure conventionnels.

Plaques bipolaires pour piles à combustible

Les piles à combustible transforment directement l’hydrogène et l’oxygène en énergie s électriques, l’eau étant le seul produit de la réaction. Les plaques bipolaires en sont des composants fonctionnels essentiels. Elles séparent les différentes cellules de la pile les unes des autres, répartissent uniformément les gaz sur la surface active via de fines structures canalaires, acheminent le courant électrique d’une cellule à l’autre et dissipent la chaleur de réaction par le biais d’ canaux de refroidissement. Pour l’ technique de mesure, cela implique le contrôle sur toute la surface de pièces de grande taille et à structure fine. Les plaques bipolaires métalliques sont embouties ou hydroformées à partir de feuilles dont l’épaisseur est parfois inférieure à 0,1 mm. Les structures des canaux ne mesurent que quelques centaines de micromètres. Comme une pile est composée de plusieurs centaines de plaques, les écarts de planéité et d’épaisseur s’additionnent sur l’ensemble de la pile et influencent la pression d’appui, les résistances de contact et l’étanchéité à l’hydrogène. Les profondeurs d’estampage, les surfaces d’étanchéité et le décalage des outils ont également un impact direct sur le fonctionnement et la fiabilité du processus. Parallèlement, l’ mesure e ne doit pas exercer d’influence mécanique sur ces surfaces sensibles. Pour cela, Werth multisensoriel combine des procédés optiques rapides avec des capteurs de distance sans contact. Le balayage tramé HD contrôle les grandes surfaces des plaques en peu de temps, et le capteur de distance chromatique de haute précision Werth CFP (Chromatic Focus Point) mesure les profondeurs d’estampage, l’ planéité s et les déformations sans intervention mécanique. Grâce au système de réglage continu « articulation rotative et pivotante » WRT, il peut être aligné perpendiculairement à des surfaces inclinées. Cela permet d’accélérer les validations de série, de réduire les taux de rebut et d’obtenir des données de processus pour les corrections d’outils et des fenêtres de fabrication stables, notamment lors du démarrage de la production en série, lorsque les outils d’estampage sont corrigés de manière itérative.

Cellules de batterie et contrôle à 100 %

C’est au niveau des cellules de batterie que les exigences sont les plus nombreuses. Les bornes, les débords, la géométrie « jelly roll », les délaminations et les particules doivent être contrôlés en quelques secondes et avec une grande pré résolution. Le débord de l’anode est à cet égard une mesure critique pour la sécurité. Si l’anode ne dépasse pas de manière fiable la cathode, il y a un risque de placage de lithium, entraînant une perte de capacité et un risque de court-circuit. Les particules métalliques et les délaminations à l’intérieur de la cellule peuvent provoquer des courts-circuits internes pouvant aller jusqu’à une surchauffe. Après l’assemblage, l’ tomographie assistée par ordinateur ie est la seule méthode permettant de visualiser et de mesurer ces caractéristiques internes non destructif. Le contrôle à 100 % devient ainsi un enjeu central de la production. Les systèmes Werth TomoScope® équipés d’une source de rayons X Werth HighResLonglife et d’une détection automatique des défauts assistée par IA répondent à ce besoin. Ils permettent de détecter des défauts de l’ordre de quelques micromètres, jusqu’à 35 fois plus rapidement et sur un quart de l’encombrement des solutions comparables. Les sources de rayons X haute résolution Werth, de 130 kV à 230 kV, permettent des mesures 5 fois plus rapides que les sources à réflexion conventionnelles, à résolution égale. Leur cycle de maintenance de douze mois coïncide avec la maintenance régulière de l’équipement. Le fonctionnement en parallèle de deux appareils dans une station de contrôle réduit de moitié le temps de cycle, par exemple de 30 secondes à 15 secondes, tout en assurant une redondance en matière d’entretien et d’ dérangement. Le règlement européen sur les batteries (UE 2023/1542) apporte également un soutien réglementaire, en exigeant une documentation et une traçabilité sans faille grâce au passeport batterie et à la déclaration d'empreinte carbone.

Mesures traçables, performantes vérifier

Dans toutes les applications, l'industrie automobile exige, conformément à la norme IATF 16949, des processus de contrôle dont l'adéquation est vérifiable et qui sont généralement évalués selon le volume 5 de la VDA. Les machines à mesurer tridimensionnelles équipées d’ tomographie assistée par ordinateur s sont spécifiées et réceptionnées conformément à la directive VDI/VDE 2617, feuille 13, et à la norme « ISO 10360, partie 11 ». En complément, Werth propose des machines de mesure de coordonnées CT dont l’étalonnage est conforme aux spécifications de l’organisme d’accréditation allemand (DAkkS), une exigence obligatoire dans l’industrie automobile depuis plusieurs années. La mesure de coordonnées par tomographie ( mesurer ) traçable sur l’ensemble du volume de la pièce repose ainsi sur la même base normative que la mesure tactile et optique classique ( technique de mesure à coordonnées).

Des processus maîtrisés : un avantage commun

Ces exemples montrent que la mobilité durable n’exige pas une technologie de mesure unique, mais la combinaison appropriée entre capteurs, rapidité, analyse et disponibilité. L’ optique, palpeur, tomographie assistée par ordinateur et multisensoriel se complètent lorsqu’il s’agit d’évaluer, au plus près du processus, les contours extérieurs, les géométries intérieures, les microstructures et les surfaces sensibles. Pour les responsables de la production, ce qui compte ici va au-delà de la précision dans l’ champ de mesure. Ce qui est déterminant, ce sont des validations fiables, des taux de rebut réduits, des systèmes disponibles et des données de mesure qui contribuent directement au contrôle des processus. technique de mesure devient ainsi un élément constitutif d’une Fabrication économique, sûre et respectueuse des ressources, et donc un pilier de la transformation de la mobilité.