Une solution progressive pour des moules progressifs
En combinant le numériseur Leica au logiciel PolyWorks®, Majestic Industries réduit de moitié le temps d’essai de ses moules.
Majestic Industries, inc. fabrique des moules d’estampage en tôle pour des produits industriels, automobiles et de consommation. Afin de se démarquer sur ce marché très concurrentiel, Majestic se spécialise dans les moules progressifs à haute vitesse pour estampages de grande taille. L’entreprise se dote de technologies avancées pour la fabrication de ces outils à la fine pointe de la technologie, qui présente d’importants défis et des difficultés accrues.
Le défi
Ces moules progressifs sont difficiles à inspecter et à mesurer en raison de leur grande taille. Puisqu’ils peuvent mesurer jusqu’à 5,5 m (18 pi) et peser jusqu’à 45 359 kg (100 000 lb), ils peuvent être trop gros pour une machine de mesure tridimensionnelle (MMT) et trop encombrants pour qu’on les transporte dans un laboratoire d’inspection. L’entreprise a donc investi dans une MMT portable et un système de numérisation 3D pouvant être transportés à l’emplacement des moules.
La solution
Composé d’un numériseur T Scan et d’un palpeur T Probe portables de Leica Geosystems ainsi que du logiciel PolyWorks d’InnovMetric, le système de numérisation 3D réalise la majeure partie des inspections de l’estampage et de l’outillage. D’après Mike Reed, directeur du contrôle de la qualité, le système fonctionne très bien pour l’inspection d’entrée ainsi que le contrôle des articles en cours de fabrication et des premiers articles produits, et l’entreprise est très satisfaite de ce système. Majestic a toutefois constaté que les fonctions du système de numérisation ne se limitaient pas à l’assurance de la qualité. « Nous découvrons toujours de nouvelles utilités au système », a ajouté M. Reed.
Majestic a d’ailleurs constaté que la combinaison du numériseur Leica et du logiciel PolyWorks réduisait de moitié le temps d’essai des moules.
Essai de moules progressifs
Avant de soumettre au client, à des fins d’approbation, les estampages en tôle, chaque moule progressif passe par un processus d’essai exhaustif. Après la conception et la fabrication, les moules sont chargés sur des presses d’échantillonnage et les premiers estampages sont mesurés. Le moule est ensuite usiné, ajusté et rechargé sur la presse pour une autre série d’échantillonnage. Ce processus itératif prend beaucoup de temps, en plus d’être fastidieux.
En raison de la taille et de la complexité des moules progressifs, Majestic consacrait plus de deux mois à la phase d’essai des moules. M. Reed a expliqué que, selon la pièce, il pouvait y avoir de cinq à huit itérations avant d’obtenir le bon résultat. Les échantillons étaient mesurés à l’aide d’une machine de mesure tridimensionnelle (MMT), qui produisait seulement quelques centaines de mesures que la talentueuse équipe de conception de Majestic devait ensuite analyser. Sans vue d’ensemble, les concepteurs du moule comptaient sur leur expérience et leur intuition pour déterminer là où des ajustements étaient requis et le degré de compensation du retour élastique à appliquer.
M. Reed a précisé que, puisqu’il n’est pas souhaitable de retirer trop d’acier du moule, son équipe procédait à des ajustements prudents pour être certaine de ne pas enlever trop de métal. Étant donné que chaque itération prend près d’une semaine, l’approche prudente adoptée lors de l’essai des moules retardait la livraison, augmentait les dépenses et diminuait les profits.
M. Reed a ajouté : « Nous sommes très enthousiastes à l’idée d’utiliser le système de numérisation pour faciliter le processus de compensation du retour élastique lors de l’essai des moules. Grâce au numériseur Leica et aux logiciels PolyWorks, le temps nécessaire pour cette étape est réduit de moitié. » Cette économie de temps est possible grâce à la production accélérée de rapports et à la collecte de données de qualité supérieure, ce qui permet aux fabricants d’outils d’être plus téméraires lors de chaque série d’ajustement des moules.
Mike Reed, dans les locaux de Majestic, procède à la numérisation d’un estampage en tôle directement dans PolyWorks au moyen du numériseur laser T-Scan de Leica.
Les premiers échantillons sont balayés par le numériseur portable T Scan de Leica. Le numériseur transmet directement à la trousse PolyWorks|InspectorMC jusqu’à 20 000 points par seconde. Peu de temps après la numérisation, PolyWorks produit une comparaison globale de la pièce avec ses données CAO. La carte de couleurs obtenue par cette comparaison représente très nettement l’estampage en tôle et met en évidence les zones qui nécessitent des modifications. Toujours d’après M. Reed : « Il s’agit d’une rétroaction pratiquement instantanée sur la qualité de la pièce. Je la numérise, et je peux informer précisément les concepteurs. »
Non seulement le logiciel montre les endroits de la pièce non conformes aux spécifications, mais il permet aussi d’éliminer les conjectures. « Grâce à PolyWorks, on a accès à un outil de transformation d’images qui nous permet de prédire et d’ajuster le retour élastique de l’estampage », a fait savoir M. Reed. « Voilà comment nous sommes en mesure de réduire le nombre d’itérations lors de l’essai des moules. »
« Même lorsque les délais de production d’une pièce complexe sont serrés, nous savons que nous pourrons bien accomplir la tâche. »
Mike Reed, directeur du contrôle de la qualité chez Majestic Industries, inc.
Les avantages
Pour Majestic, l’essentiel est de demeurer concurrentielle grâce à la réduction du temps d’essai des moules. Ses clients conçoivent des estampages complexes, mais s’attendent toujours à des échéanciers courts et à des coûts moindres. Pour répondre à la demande, Majestic tire parti du système de numérisation 3D pour accélérer le processus de fabrication des moules.
Relever le défi
Pour soutenir ses affirmations, Mike Reed a donné en exemple un projet qui consistait à fusionner deux pièces en un seul estampage. Ce projet était difficile à réaliser, car les pièces étaient très longues et tordues, et leur retour élastique était hautement imprévisible. De l’avis de M. Reed : « Sans la numérisation 3D, nous n’aurions pas été en mesure de mener ce projet à terme. Les itérations auraient été trop nombreuses, ce qui aurait été trop long et trop risqué. »
Parce qu’elle pouvait compter sur le système de numérisation 3D pour effectuer rapidement l’essai du moule, Majestic a accepté le défi qui consistait à fabriquer le moule progressif de cet estampage complexe. Les premiers échantillons ont été analysés à l’aide du logiciel PolyWorks|Inspector, dont l’utilisation est maintenant une pratique courante au sein de l’entreprise. Grâce à la fonctionnalité de collecte de données en temps réel de la MMT portable T Probe et du numériseur laser T Scan, les données étaient directement transmises au logiciel PolyWorks au fur et à mesure que l’échantillon était numérisé. Le modèle polygonal a ensuite été généré automatiquement à partir des données numérisées au moyen de la technologie de maillage de PolyWorks. Le modèle de référence (modèle polygonal CAO) a été importé, puis comparé à la pièce numérisée pour effectuer une analyse globale des écarts. Les fabricants du moule ont ensuite examiné la carte de couleurs produite pour déterminer avec exactitude les changements nécessaires à apporter.
Lorsque les modifications étaient liées à la compensation du retour élastique, Majestic a utilisé l’outil de transformation des images de PolyWorks|ModelerMC. Cette application apporte automatiquement les ajustements nécessaires pour que l’estampage respecte les spécifications du modèle. « L’outil de transformation des images me permet de verrouiller les points des données numérisées qui ne doivent pas être déplacés. Je peux ensuite sélectionner des points dans les zones que je souhaite ajuster dans le modèle CAO. PolyWorks les associe alors automatiquement aux points correspondants sur la pièce numérisée. Finalement, je fixe le pourcentage de compensation et PolyWorks effectue tous les calculs, procède à la compensation des points associés automatiquement et crée un nouveau maillage pour le modèle CAO », a expliqué M. Reed.
Une fois les changements apportés, les données ont été importées dans CATIA® afin d’être utilisées pour la modification de la conception du moule et pour la création de nouvelles trajectoires d’usinage des outils. Par la suite, l’équipe a pu commencer la deuxième ronde d’usinage, d’estampage et de numérisation 3D. « Même en utilisant le système de numérisation, nous avons dû effectuer six itérations du moule pour réussir cette étape », a précisé M. Reed. Toutefois, il n’a pas tardé à ajouter : « Sans ce système, le nombre d’itérations aurait plus que doublé. »
Une fois le travail accompli, l’équipe de Majestic était heureuse d’avoir accepté ce projet complexe, et son client était ravi du résultat. Selon Mike Reed, Majestic Industries a toujours su rester à la fine pointe de la technologie, et c’est en grande partie pourquoi l’entreprise continue de connaître du succès.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Modeler™