Un partenariat technologique et industriel pour accélérer les opérations de mesure en production

Fabricant de soufflets de transmission et de direction, Trelleborg Boots a investi dans un tomographe à rayons X – le ZEISS VoluMax 800-MF 130KV. Un projet de dix ans mené à bien grâce à la persévérance d’une équipe projet motivée soutenue par sa Direction et à la relation étroite avec la société ZEISS. Aujourd’hui utilisé pour la validation des pièces en développement, le VoluMax verra prochainement son utilisation étendue aux pièces de production.

Implanté sur la zone industrielle de ­Carquefou, près de Nantes, ce site historique de Trelleborg produit depuis de nombreuses années des soufflets de transmission et de direction. Fabriquées en élastomère thermoplastique, ces pièces protègent les organes métalliques des systèmes de direction et transmissions des véhicules des éléments extérieurs tels que l’eau ou la poussière. Sollicité en fatigue et soumis à des températures allant de -40°C à des pointes à 160°C ainsi qu’à l’attaque chimique de la graisse, le soufflet est l’organe sensible du système. Une rupture et c’est l’endommagement complet de la transmission ou de la direction de votre véhicule. Ainsi, pour cette entité du groupe suédois « Trelleborg Boots », le contrôle de ces pièces revêt un enjeu majeur de qualité. La phase de soufflage nécessaire à la fabrication d’un soufflet peut générer des différences d’épaisseurs préjudiciables au bon fonctionnement de ce dernier. L’opération de contrôle dimensionnel est le rempart majeur garantissant la conformité de la pièce.

Le rôle inconditionnel de la métrologie

Du point de vue de la qualité, comme le rappelle Frédéric Maitay, « il n’y a que la métrologie pour nous dire si la géométrie d’un soufflet est bien conforme aux exigences du client ».  Mesurer des pièces souples, comportant de fortes contre-dépouilles, était jusqu’alors destructif et nécessitait plusieurs moyens (comparateurs, projecteurs de profil,…). Très chronophages, ces techniques s’avéraient peu reproductibles et répétables. « Si deux personnes pratiquent le même essai, les résultats ont de grandes chances d’être différents car nous travaillons sur des pièces souples et déformables ».

Ainsi, à partir de 2006, un groupe de travail est créé. Ce groupe entame sa longue marche vers le « graal »… Et le terme n’est pas si galvaudé quand on pense que ce n’est que dix ans plus tard que Trelleborg Boots a validé le projet et passé commande pour acquérir une ZEISS VoluMax 800-MF 130KV ! Ce délai s’explique simplement par le fait que la technologie n’était pas encore au point. En 2006, Olivier Le Bras se rend au Cetim pour mesurer par rayon X des contacts entre une biellette de direction et le soufflet. Le technicien en charge de l’essai l’informe que les rayons X sont utilisés pour la mesure de pièces en décolletage ; c’est le début de l’aventure. Après avoir sollicité plusieurs fabricants de moyens de mesure, le groupe de travail se rend vite compte qu’on n’en est qu’aux balbutiements d’une technologie pourtant promise à une richesse d’applications. Principalement utilisée pour des applications de santé matière en 2D, la reconstruction d’une pièce en 3D nécessitait à l’époque 48h de calculs informatiques. Quand on sait que le but de Trelleborg Boots est de mesurer plus d’une centaine de pièces par jour, on est loin du compte.  En 2011,  ZEISS proposa une prémisse de solution mais avec des temps de mesure encore trop longs (8 minutes) ; « néanmoins, cela nous a permis de découvrir les nombreux avantages du logiciel Calypso », souligne Virginie Lebourdais. Ce n’est finalement qu’en 2015 que le fabricant allemand proposa une nouvelle solution à rayons X en divisant le temps de mesure par deux – soit 4 minutes. De plus, cette solution baptisée VoluMax est entièrement automatisée : il suffit de poser la pièce, lancer le programme et récupérer rapidement les résultats.

Bientôt en production

Livré en octobre 2017, le VoluMax 800-MF 130KV est utilisé par le laboratoire de métrologie afin de permettre aux différents utilisateurs de se familiariser avec la machine et de réaliser des opérations de mesure de la totalité des cotes des pièces en développement. Le but final reste l’utilisation de cette machine pour la mesure des pièces prélevées en production afin de vérifier leur conformité géométrique. « L’objectif était clair dès le départ : compte tenu de l’investissement important sur ce type d’équipement, la machine est avant tout destinée à la production ». En outre, le logiciel ZEISS Calypso permet de mesurer de manière robuste,  en compensant tous les défauts, précise Frédéric Maitay. ZEISS s’est démarqué en développant un logiciel qui nous donne la possibilité de faire du contrôle en automatique et de prendre en compte les problèmes de repositionnement car, ne l’oublions pas, nos pièces sont déformables et différentes d’une production à l’autre ».

Munie d’un générateur de tubes à rayons X, d’un manipulateur équipé d’un plateau tournant et d’un détecteur (récepteur), le VoluMax s’appuie sur deux logiciels, ZEISS METROTOM O.S. et ZEISS Calypso pour l’analyse et le contrôle. « On entre la valeur de référence et on lance la mesure », résume ­Virginie ­Lebourdais, métrologue en charge du VoluMax au sein du site de Carquefou. On obtient ensuite la pièce sous toutes ses formes en nuance de gris. Les résultats sont ensuite transférés vers Calypso pour les comparer au modèle CAO. « On obtient un aperçu impressionnant de la pièce et on lance une exécution pour mesurer tout seul. Cela nous procure un gain de temps en production déterminant : 4 minutes suffisent pour un prélèvement ».

Pour le moment, avant sa mise en place dans l’atelier de production, la machine est utilisée pour des développements, des réglages en matière de fonctionnement, la création de gammes les plus robustes et l’optimisation de son fonctionnement, une fois installée dans l’atelier. « Nous nous formons actuellement sur la machine afin d’augmenter les compétences du service de métrologie, en particulier pour le passage du 2D au 3D ; il s’agit d’une étape importante dans laquelle  ZEISS et ses équipes se sont beaucoup impliqués en mettant à notre disposition des experts du domaine ». Et ­Virginie Lebourdais d’ajouter : « auparavant, nous effectuions des tâches manuelles qui manquaient de répétabilité. Alors qu’aujourd’hui, tout est simplifié et automatisé ».

Montées en compétences

Passé au département Engineering en tant que technicien CAO, Olivier Le Bras regrette de ne pas avoir profité d’un tel moyen lorsqu’il était encore à la métrologie. Le ­VoluMax fait, aujourd’hui, le bonheur de Virginie et d’Hortense qui développent les gammes pour les nouvelles pièces et préparent le passage en production prévu pour début 2019. En plus d’offrir une prestation de meilleure qualité à ses clients, ce nouveau moyen permet à Trelleborg Boots de proposer de nouveaux services comme la mesure des pièces avant et après essais, l’analyse des défaillance,…. Moins gourmand en main d’œuvre, le VoluMax a aussi permis de faire monter en compétence 2 métrologues vers des postes de technicien de qualité et d’assistant chef de projet au sein du bureau d’études. Un argument de plus qui a convaincu la direction de ­Trelleborg d’investir dans cette machine, la première de ce type en France.

Reste aujourd’hui à l’équipe de la mettre en production et, pour ce faire de poursuivre avec l’équipe ZEISS, sous la bienveillance de Frank Thibault, responsable commercial de la solution X-Ray, des travaux sur l’interface homme-machine ainsi que des développements hardware afin de réduire encore davantage le temps de cycle ; « nous réfléchissons également à une intégration de notre logiciel PiWeb de reporting et de traitement de données », complète Frank Thibault. Une manière de boucler la boucle… et de finaliser un projet d’une décennie avant d’installer la machine dans l’atelier et dans les meilleures conditions, au cours du premier semestre 2019.

EQUIP’PROD  •  N° 101 juin 2018