Numérisation 3D avec MMT
La numérisation 3D avec une MMT (Machine à Mesurer Tridimensionnelle) est une méthode utilisée pour créer une représentation numérique détaillée d’un objet physique en capturant sa géométrie. Ce processus combine la précision d’une MMT avec les capacités de la numérisation 3D pour fournir des mesures tridimensionnelles extrêmement précises et permettre la rétro-ingénierie de pièces ou d’outils complexes.
Applications de la numérisation 3D
La numérisation 3D est devenue un outil crucial à chaque étape du processus de gestion du cycle de vie du produit (PLM). Ceci est particulièrement vrai pour la nouvelle génération de scanners véritablement portables et auto-positionnants.
La capacité de la numérisation 3D à combler le fossé entre les objets physiques dans le monde réel et l’environnement de conception numérique est devenue extrêmement précieuse dans un large éventail d’industries qui utilisent le PLM – aérospatiale, automobile, produits de consommation, fabrication et industries lourdes parmi les principales.
Ces industries bénéficient d’un temps de mise sur le marché plus rapide, d’une qualité améliorée, de coûts de stockage réduits et d’une meilleure compréhension des performances des produits.
Ingénierie inverse
L’ingénierie inverse est un processus qui consiste à mesurer un objet physique et à le reconstruire sous forme de modèle 3D pour récupérer l’intention de conception – une reconstruction parfaite du design original – en termes de surfaces analytiques simples (plans, cylindres, etc.) et de surfaces libres (NURBS) afin de produire un nouveau modèle CAO de référence.
En tant qu’ingénieurs CAO et designers industriels, vous avez la tâche cruciale d’adapter et de maintenir des pièces avec des formes souvent organiques et complexes. Comme les modèles CAO sont souvent indisponibles ou difficiles à trouver, vous devez reconstruire les modèles 3D et les intégrer dans la conception.
Les raisons de l’ingénierie inverse sont multiples : remplacer des composants endommagés (pour lesquels les modèles CAO n’existent pas), mettre à jour des pièces obsolètes, adapter de nouvelles pièces dans un assemblage ou un environnement existant, générer de nouveaux plans de fabrication ou simplement analyser les caractéristiques des produits concurrents. Les scanners 3D sont généralement la technologie préférée pour extraire des informations dimensionnelles et les représenter sous forme de nuage de points ou de maillage automatique et instantané.
SRSC utilise le MetraSCAN Black EliteTM haute performance de Creaform, permettant à nos ingénieurs CAO de créer des modèles 3D à partir d’objets physiques existants. De plus, le logiciel VXelement scan-to-CAO offre à nos clients la flexibilité de nettoyer, aligner et optimiser les données numérisées et de permettre d’extraire des informations dimensionnelles du maillage avant de les transférer dans un logiciel CAO.
- Niveau de détail élevé: Avec une haute résolution pour les détails complexes et une prise en charge complète des couleurs, la qualité du scan est impeccable pour modéliser les surfaces libres et montrer les plus petits détails.
- Polyvalence: Avec des technologies laser et optiques avancées et des volumes de numérisation illimités, les scanners 3D peuvent mesurer n’importe quelle pièce, quelle que soit sa taille, sa forme, son matériau, sa finition de surface et sa complexité.
- Simplicité: Avec un appareil plug-and-play et une interface conviviale, scanner des objets sans préparation n’a jamais été aussi facile, quel que soit le niveau d’expérience de l’utilisateur.
- Vitesse: Contrairement à un nuage de points, le maillage généré est déjà allégé et traité, prêt à être intégré parfaitement dans votre logiciel préféré d’ingénierie inverse, CAO ou impression 3D.
La numérisation 3D dans le PLM : concept
La numérisation 3D est utilisée à l’étape conceptuelle du PLM pour une grande variété de processus, y compris la détermination des exigences et des spécifications, la conception conceptuelle (y compris l’ingénierie inverse) et le prototypage conceptuel.
Comment concevoir des pièces pour le marché secondaire automobile sans accès aux fichiers CAO ?
Défi
D’innombrables marques et modèles de voitures et aucun fichier CAO
Concevoir des pièces pour le marché secondaire automobile peut être un défi en raison de la multitude de marques et de modèles en circulation. De plus, chaque année, de nouveaux modèles sont lancés. Alors, comment concevoir une pièce, comme un tapis intérieur, qui s’adapte à chaque type de voiture, modèle et année disponible sur le marché ? Comment concevoir efficacement ces pièces quand les fichiers CAO de l’intérieur des voitures sont rarement accessibles ? Comment réussir la conception de pièces lorsque les mesures doivent être prises sur des géométries complexes et que les méthodes traditionnelles manuelles sont trop restrictives et ne permettent pas d’obtenir des données précises ?
Solution
Utilisation de la technologie de numérisation 3D portable pour générer des fichiers CAO très détaillés
La solution pour concevoir des pièces sur mesure pour chaque modèle de voiture est un scanner 3D portable. Cet outil de numérisation nécessite peu de préparation et peut être utilisé pour scanner rapidement l’intérieur d’un véhicule directement chez le concessionnaire. De plus, il permet au concepteur de pièces du marché secondaire de créer un accessoire pour n’importe quel modèle, année et marque de voiture. Enfin, cela permet à l’entreprise de proposer un catalogue complet à ses clients et d’être à la pointe du marché avec de nouveaux accessoires disponibles dès la sortie d’un nouveau modèle.
Bénéfices
Développement produit plus rapide, facile et efficace
Avec un scanner 3D portable, la conversion scan-to-CAO devient un jeu d’enfant, permettant un développement produit plus rapide, facile et efficace. C’est plus rapide car le développement est fait correctement dès la première fois. C’est plus facile grâce à l’outil plug-and-play qui génère automatiquement des surfaces STL et produit directement des fichiers maillés. Enfin, c’est plus efficace car le coût du développement est optimisé et moins cher que les méthodes manuelles traditionnelles. De plus, la qualité du design est supérieure car l’outil mesure toutes les surfaces à plus d’un demi-million de points par seconde pour obtenir de meilleures spécifications et propriétés du produit. Enfin, l’utilisateur qui a opté pour un scanner 3D portable comme outil de conception a été le premier fournisseur à proposer cette offre à ses clients, ce qui lui donne un avantage compétitif sur le marché.
Numérisation 3D dans le PLM : conception
La numérisation 3D est utilisée à l’étape de conception du PLM pour la conception assistée par ordinateur (CAO), le prototypage rapide et les tests, simulations et analyses (CFD, FEA).
Prototypage rapide lors de la conversion précise des modèles en argile en fichiers CAO
Défi
Numérisation d’objets physiques complexes pour les prototypes
Lors de la conception d’un premier prototype, il est judicieux de fabriquer d’abord un modèle physique afin de pouvoir le manipuler et l’essayer. En effet, la réalité physique diffère souvent des modèles CAO. Ainsi, un premier prototype permettra aux concepteurs de modifier les lignes de style et d’assurer un design parfait. De plus, il est intéressant d’étudier l’offre du marché afin de garantir que le design envisagé soit meilleur que celui des concurrents. Cependant, quelles phases du prototypage rapide doivent être surveillées ou archivées numériquement ? Comment récupérer ces informations et les intégrer dans un logiciel CAO ? Comment numériser des objets physiques complexes ? Comment réaliser une preuve de concept ?
Solution
Modèles en argile et numérisation 3D
Lors de la conception de formes complexes, l’approche la plus simple est souvent d’utiliser des modèles en argile, qui peuvent être facilement convertis en modèles 3D. Les concepteurs et ingénieurs disposent ainsi de la flexibilité et de la liberté nécessaires pour modifier les prototypes jusqu’à obtenir la forme parfaite. La numérisation 3D permet de numériser rapidement des formes complexes en haute résolution, assurant une conversion rapide et précise des modèles en argile en fichiers CAO.
Bénéfice
Accélérer le time-to-market des nouveaux produits
La technologie de numérisation 3D offre une solution polyvalente et conviviale qui fournit rapidement des mesures précises tout en éliminant les longues sessions de mesure et les prototypes coûteux. L’analyse de la concurrence est rapide, la conception de la pièce est efficace, et les modifications sont intégrées facilement dans le modèle CAO. Ainsi, beaucoup de temps est gagné, permettant aux concepteurs d’accélérer la mise sur le marché de leurs nouveaux produits.
Numérisation 3D dans le PLM : fabrication
La numérisation 3D est utilisée en phase de fabrication du PLM pour des applications telles que la conception, l’assemblage et la production d’outillages, ainsi que le contrôle qualité.
Accélérer le processus itératif de conception d’outillages grâce à des contrôles qualité intermédiaires
Défi
Réduire le nombre d’itérations lors de la conception d’un outillage
Lors de la conception d’un outillage, un processus itératif de contrôle qualité garantit que la pièce fabriquée à partir du moule, du gabarit ou de l’outil de moulage est correctement construite et répond aux exigences techniques. Ce processus comprend la production d’une pièce, sa mesure, l’analyse des écarts et la réalisation d’itérations sur l’outillage. Cette méthode, impliquant de nombreuses itérations, peut être longue, surtout si les inspections sont effectuées sur une MMT. Comment réduire le nombre d’itérations pour le développement de l’outillage ? Comment accélérer le processus d’inspection ? Comment passer rapidement les PPAP et FAI afin de lancer la production sans délai ?
Solution
Des résultats meilleurs et plus rapides grâce à la palette de couleurs
Choisir la numérisation 3D plutôt que le palpage permet d’accélérer le processus d’inspection. En effet, la technologie de numérisation 3D offre non seulement aux ingénieurs des procédés de production des résultats meilleurs et plus rapides, mais elle offre également la palette de couleurs, qui offre une meilleure vue d’ensemble de la pièce. Ainsi, les ingénieurs peuvent rapidement ajuster l’outillage, produire une première pièce et, ainsi, réussir le contrôle de la première pièce.
Bénéfice
MMT désormais accessible et nombre d’itérations optimisé
Les contrôles qualité effectués à chaque itération avec un outil de mesure alternatif réduisent les goulots d’étranglement au niveau de la MMT. Ainsi, la MMT est plus disponible pour les inspections importantes aux tolérances serrées qui nécessitent un haut niveau de précision, comme la réception finale ou les caractéristiques critiques. Choisir la numérisation 3D comme solution alternative au palpage permet également d’optimiser le nombre d’itérations afin d’obtenir l’outillage final plus rapidement et plus efficacement.
Développer, fabriquer et contrôler une pièce moulée de qualité supérieure en un temps record
Défi
Contrôler 100 % de la surface lors de la production d’une pièce moulée
Lors de la production d’une pièce moulée, de multiples modifications sont nécessaires pour corriger certains éléments du processus de fabrication et produire la pièce précisément selon les spécifications. Comment garantir la quantité de matière avant l’usinage ? Comment vérifier l’intégralité des profils de surface, et pas seulement des points discrets, afin de garantir que la pièce respecte les tolérances requises ? Comment obtenir rapidement des données fiables pour éviter de prolonger inutilement le temps de développement ?
Solution
Des résultats meilleurs et plus rapides grâce à la palette de couleurs
La production d’une pièce moulée pour l’industrie aéronautique nécessite non seulement un contrôle des dimensions critiques et des épaisseurs de paroi, mais aussi une vue d’ensemble des plans de surface. De plus, la technologie de mesure doit fournir rapidement des données fiables et de haute qualité à chaque inspection. Contrairement au palpage, la numérisation 3D offre une vue d’ensemble de la pièce inspectée et des profils de surface, et indique si la quantité de matière est suffisante avant l’usinage. De plus, toutes les données d’inspection sont fournies rapidement et sans délai.
Bénéfice
Inspections précises des pièces moulées et contrôle qualité irréprochable
Grâce à la numérisation 3D, le temps de développement d’une pièce moulée est réduit et la qualité de la pièce produite est irréprochable grâce à la possibilité d’analyser les causes profondes. Des informations de haute qualité sont rapidement disponibles. Les délais de configuration, de numérisation et de reporting sont accélérés. L’ensemble du processus de fabrication d’une pièce moulée est optimisé pour produire des pièces aux tolérances strictes.
La numérisation 3D est utilisée en phase de fabrication du PLM pour des applications telles que la conception d’outillages, l’assemblage, la production et le contrôle qualité.
Numérisation 3D dans le PLM : maintenance
La numérisation 3D est utilisée en phase de maintenance du PLM pour des applications telles que la documentation, la maintenance, la réparation et la révision (MRO), ainsi que le remplacement, le recyclage et la restauration de pièces.
Remplacement de collecteurs sur un réseau de tuyauterie de vapeur principal dans une centrale électrique
Défi
Concevoir sans fichiers CAO, en utilisant uniquement des pièces existantes
Le remplacement de collecteurs sur un réseau de tuyauterie de vapeur principal dans une centrale électrique est complexe. Souvent, les modèles CAO ne sont plus disponibles. Par conséquent, les ingénieurs doivent concevoir les pièces de rechange en ne s’occupant que des pièces physiques. De plus, les collecteurs sont souvent situés dans des espaces très confinés et difficilement accessibles. Vient ensuite le défi de l’alignement : les opérateurs doivent aligner le collecteur sphérique fabriqué avec les points d’interface requis, dans des tolérances strictes, sur site, chez le client. Comment entretenir ces systèmes de tuyauterie vapeur, fabriquer les pièces de rechange et, enfin, comment tout cela peut-il être réalisé dans les délais et le budget impartis ?
Solution
Capture 3D, modèle 3D, dessin 2D
La solution consiste à capturer les collecteurs sphériques à l’aide d’un scanner 3D et à créer des modèles 3D à partir des informations collectées. Des plans de fabrication 2D sont ensuite créés et utilisés pour la fabrication.
Bénéfice
Ajustement parfait
Grâce à un scanner 3D portable, les ingénieurs peuvent se rendre sur site et scanner les différentes pièces afin d’obtenir une évaluation globale de l’installation existante. La numérisation 3D leur fournit toutes les informations nécessaires à l’optimisation de la conception, ainsi que toutes les dimensions nécessaires pour visualiser l’environnement dans lequel leur conception doit s’intégrer. Dès le départ, ils savent que les pièces de rechange seront fabriquées avec précision et conformes à la conception. Ainsi, ils ont la garantie que, lors de la réinstallation, la pièce de rechange sera parfaitement ajustée.