Comment Volvo rend ses opérations de mesures plus flexibles

Implantée à Olofström, l’usine Volvo Car Body Components (VCBC) de 2 400 employés fabrique des millions de pièces de carrosserie chaque année. Afin d’optimiser le contrôle de ses pièces embouties pour les véhicules (capots, toits, portes et autres sous-ensembles), l’entreprise suédoise a fait appel aux solutions d’Hexagon MI avant de les expédier assemblées (en totalité ou en partie) aux usines Volvo du monde entier. 

C’est en 2018 que, dans cette usine vieille de près de 300 ans, l’équipe Tool & Die à Olofström a décidé d’introduire une solution de métrologie moderne pour le prototypage et la fabrication d’outils, afin d’améliorer la productivité. Déjà utilisatrice de plusieurs systèmes Absolute Tracker dans les principales zones de production de pièces à Olofström, elle décide de renforcer la partie contrôle par scan afin d’améliorer le moulage initial. Or le moulage n’est pas une opération précise, et la pièce moulée contient habituellement un excès de matière brute devant être fraisé à la taille et à la forme spécifiées à l’aide d’une fraiseuse à commande numérique. 

Comme la fraiseuse et la pièce usinée se déplacent avant le fraisage, l’absence de collision entre les deux est une étape de préparation clé de l’usinage. « Les données de scan initiales permettent d’éviter une perte de temps, indique Kim Tingstedt, opérateur dans le service Tool & Die de l’usine VCBC à Olofström. Optimiser le programme de fraisage pour obtenir la taille voulue de la matière offre un gain de temps car la vitesse de traitement est la même lorsque la machine tourne à vide ou usine la matière. Nos fraiseuses présentent maintenant un meilleur temps de traitement et nous permettent d’accepter plus de pièces et d’outils ». Si cette optimisation était déjà effectuée auparavant, les données de scan complètes fournies par le LAS-XL simplifient les processus. « Lors du scanning, nos constructeurs ont la possibilité d’exploiter ces données avec la machine et d’optimiser plus facilement le fraisage parce qu’ils voient vraiment la pièce. » 

Ces données de numérisation des moulages peuvent être utilisées d’une autre manière pour améliorer la production. Les moulages d’outil sont lourds et difficiles à déplacer. En utilisant les données de scan après le moulage, on peut affiner le moulage de prototypes et d’outils finaux consécutifs, afin de limiter le plus possible le poids et l’utilisation de matière brute, sans diminuer pour autant l’intégrité structurelle de l’outil. Cela permet aussi à la fraiseuse d’usiner la pièce à une distance plus proche à chaque itération, et les opérateurs gagnent ainsi du temps à chaque étape. 

Le Leica Absolute Scanner LAS-XL est l’outil adapté à ce scanning. Sa ligne de scan large et sa grande distance de travail permettent de scanner la pièce moulée très rapidement. Le scanning est ainsi une solution intéressante, plus rapide que la simple prise en compte d’un grand facteur de sécurité lors du fraisage. Grâce à la distance de travail du LAS-XL, la plus grande sur le marché, il est possible de mesurer des points à l’intérieur des cavités d’outil, qui permettent de réduire la matière utilisée et le poids final. Un scanner à grande distance de travail, comme le LAS-XL, permet une mesure précise de ces cavités, si bien que l’équipe Tool & Die peut continuer à diminuer la matière brute utilisée et le poids, sans compromettre la fonctionnalité de l’outil. 

Assurance qualité de l’outil final 

Après la phase de fraisage, il faut contrôler la précision de l’outil final. Cette étape demande des mesures plus fines qu’avec le LAS-XL. Mais comme l’Absolute Tracker AT960 offre de nombreuses solutions de scanning compatibles, l’équipe a pu se contenter d’investir dans un scanner ultra dynamique afin de satisfaire ces besoins. Le Leica T-Scan 5 permet de vérifier rapidement aussi bien la précision de la zone de moulage de l’outil fraisé que celle de tout emboutissage d’essai, en comparant les données avec un modèle CAO. Ce processus beaucoup plus rapide que par le passé réduit la phase de prototypage en garantissant une production conforme à la conception dans un délai bien plus court. 

« L’outil est amené dans l’atelier de fabrication pour usiner la première pièce, déclare Johanna Persson, du département Assurance qualité. Nous scannons la pièce pour vérifier si elle est correcte et, si ce n’est pas le cas, pour déterminer la cause du problème. Le tracker et le scanner nous permettent d’identifier très facilement le problème. Ces données de scan nous donnent plus de renseignements à un stade précoce et nous évitent d’avoir à reconstruire un élément ». Le scanner peut aussi être utilisé dans d’autres phases de fabrication afin de contrôler la précision de la pièce et pour la maintenance des outils. L’équipe Tool & Die vérifie périodiquement l’assurance qualité des pièces en utilisant le T-Scan 5 afin d’obtenir des scans rapides. Et si une autre équipe est responsable de la maintenance continue des outils, elle s’appuie désormais sur le nouvel équipement de l’équipe Tool & Die pour diagnostiquer les  problèmes : un outil qui a déjà été sur la ligne de production et qui ne produit pas de pièces satisfaisantes peut être rapidement inspecté dans l’atelier grâce à la portabilité de l’Absolute Tracker et du T-Scan 5. 

Cette identification rapide des causes de défauts de fabrication fait gagner beaucoup de temps par rapport à une installation fixe dans le laboratoire d’assurance qualité, en particulier lorsqu’il s’agit de pièces aussi difficiles à déplacer que des outils d’usinage de pièces automobiles en tôle. La possibilité de commuter entre des scanners différents et d’utiliser ces systèmes pour de nombreuses applications d’inspection fait partie des avantages clés qui ont poussé l’équipe Tool & Die à Olofström à investir dans un Absolute Tracker. « Nous avons étudié de nombreux systèmes de scanning, et l’utilisation flexible était un critère important pour nous », observe Håkan Nilsson, directeur Informatique R&D et Achats au sein du groupe Volvo. 

L’équipe Tool & Die a même pu utiliser ­l’Absolute Tracker AT960 pour l’alignement initial de la grande presse. Ce processus unique était extrêmement facile à effectuer avec le tracker, les réflecteurs et la fonction verticalité de l’AT960. 

Apprendre par la pratique 

Après avoir reçu le tracker et les scanners, l’équipe était en mesure d’exploiter l’outil sans grande assistance de la part ­d’Hexagon. « L’Absolute Tracker est bien connu chez ­Volvo. Nous l’utilisons depuis très longtemps et avions donc l’expertise nécessaire », note Fredrik Sjöberg, ingénieur dans le service des prototypes chez Volvo Car. Hexagon est intervenu dans la formation de base, mais nous savions ce que nous faisions dès le départ. Nous avions déjà un scanner portatif avec PolyWorks, et cette acquisition supplémentaire était juste un nouveau système avec le même principe d’utilisation. » 

Depuis, les nouveaux membres de l’équipe ont été facilement initiés au système dans le cadre de formations exclusivement internes. Cet équipement est tellement facile à utiliser que l’équipe n’a pas besoin d’un système de formation codifié. Il suffit d’assister à une démonstration. Les débutants apprennent sur le tas en travaillant toujours avec des utilisateurs plus expérimentés qui surveillent les opérations et peuvent leur donner des conseils. 

L’avenir de la mesure 

L’équipe Tool & Die du centre Volvo Car Body Components à Olofström a été très impressionnée par les performances des nouveaux systèmes de scanner d’Hexagon, et envisage déjà d’introduire d’autres systèmes de mesure évolués dans le service. 

Elle se sert de plusieurs grandes MMT pour l’assurance qualité et voit un potentiel dans l’utilisation de systèmes automatisés programmables pour un certain nombre d’applications. Disposant entre autres de scanners à lumière structurée et de systèmes robotiques commandés par un Absolute Tracker, l’équipe a de nombreuses possibilités de réaliser des gains de productivité supplémentaires avec Hexagon. 

EQUIP PROD • N°126 Mars/Avril 2021