Des caméras pour garantir la qualité des pièces plastiques dans l’automobile

Le soudage infrarouge (IR) est une technique relativement nouvelle utilisée pour assembler les pièces en plastique. Yanfeng Automotive Interiors, le leader mondial de la fourniture de tableaux de bord et d’habitacles, de panneaux de porte, de consoles au plancher et de consoles supérieures, a récemment adopté cette technique sur son site de Louisville, dans le Kentucky aux États-Unis, pour l’assemblage des pièces de la grille de dégivrage de la Ford Escape. Les caméras thermiques de Flir contrôlent l’ensemble du processus et veillent à ce que la qualité des soudures IR soit parfaite et reproductible.

Aujourd’hui, le plastique joue un rôle de plus en plus important dans l’industrie automobile. Ceci est notamment dû à sa légèreté, laquelle permet de réduire la consommation en carburant des véhicules, et au fait qu’il procure une certaine liberté et souplesse de conception. L’une des premières étapes du processus de production du plastique est la transformation des matières premières, comme les polymères, en pièces en plastique pour les éléments de l’habitacle, les tableaux de bord, les panneaux de porte, les consoles au plancher, etc.

Ensuite, ces pièces doivent être assemblées. Certaines doivent être ajustées avec soin, et l’une des meilleures technologies pour y parvenir est le soudage infrarouge. Cette technique de soudage relativement nouvelle est utilisée pour les matériaux complexes et les assemblages de grande envergure présentant des exigences d’étanchéité et de résistance élevées. Durant un processus de soudage infrarouge, les deux parties d’une pièce sont maintenues en position près d’une platine à énergie infrarouge afin de souder leurs surfaces d’assemblage. La platine est ensuite retirée et les moitiés sont assemblées et resolidifiées sous l’effet de la pression.

 

Évaluation de la qualité du produit

L’un des produits pour lesquels Yanfeng utilise le soudage IR est la grille de dégivrage du véhicule Ford Escape. Kevin Germain, ingénieur de fabrication à l’usine Yanfeng de Louisville commente la récente installation de la machine de soudage IR dans l’atelier de production : « la qualité des produits est primordiale chez Yanfeng, de sorte que nous mettons tout en œuvre pour l’évaluer au mieux ». Peu de temps après l’installation de la nouvelle machine de soudage IR, il n’y avait aucun moyen véritable de vérifier la qualité des soudures, à moins d’effectuer un contrôle visuel au terme du cycle thermique de la machine.

« Ce contrôle visuel impliquait également de stopper le flux de production et de retirer les pièces en plastique moulé, déclare Kevin Germain. Habituellement, nous prélevions une à deux pièces par heure afin d’inspecter des échantillons. C’était clairement insuffisant et cela ne garantissait pas la qualité parfaite du produit. C’est pourquoi nous devions trouver une solution alternative de contrôle de la qualité, une qui n’interrompe pas le flux de production et qui anticipe les problèmes potentiels ».

L’imagerie thermique pour le contrôle qualité


L’équipe Yanfeng a découvert les performances de l’imagerie thermique via Emitted Energy, un intégrateur système et un distributeur de caméras pour applications d’automatisation certifié par Flir. Les caméras thermiques peuvent être utilisées pour les essais non destructifs et l’évaluation des soudures infrarouges, car elles permettent d’inspecter les caractéristiques de sous-surface (par exemple des défauts, anomalies) des surfaces étudiées.

« Nous avions déjà testé les petites caméras thermiques portables de Flir, aussi nous connaissions les capacités de l’imagerie thermique, révèle Kevin Germain. Cependant, pour effectuer ce contrôle avec la caméra thermique, nous devions stopper la machine afin d’inspecter la pièce plastique au terme du cycle thermique du processus de soudage. La fiabilité n’était pas non plus suffisante. »

Heureusement, Emitted Energy a proposé une solution 100% fiable qui permet d’effectuer un contrôle continu de la qualité. Roy Ray, vice-président d’Emitted Energy déclare : « les caméras thermiques peuvent fournir une image précise en mode non-contact de la température des pièces en plastique pendant leur soudage dans la machine de soudage IR. Ces caméras déclenchent une alarme en cas de dépassement d’une limite thermique et utilisent un outil d’analyse avancé pour détecter les anomalies du travail de soudure. »

Contrôle de la soudure IR

Emitted Energy a été chargée par Yanfeng d’installer quatre caméras thermiques Flir A315 sur la machine de soudage IR programmée pour la grille de dégivrage Ford Escape. Les caméras contrôlent quarante zones d’intérêt sur les pièces en plastique une fois le cycle thermique terminé. En association avec le logiciel d’analyse dédié d’Emitted Energy, elles détectent les températures situées dans les limites supérieures et inférieures de contrôle.

Dans ce cas, un signal d’autorisation est envoyé au PLC de la machine et le processus de soudure continue. Dans le cas contraire, les outils d’analyse logiciels transmettent un « signal d’échec » au PLC correspondant à la machine défaillante, et le processus de soudage est stoppé. Un opérateur peut ensuite retirer la pièce rejetée, effectuer un contrôle visuel et redémarrer l’opération.

Kevin Germain s’exprime au sujet de l’installation des caméras Flir A315 : « Les caméras thermiques Flir nous permettent de constamment contrôler la qualité de la soudure IR sans interrompre le processus de soudure, même lorsque personne ne surveille la machine de soudage IR, et nous pouvons repérer les problèmes potentiels avant qu’ils ne se produisent. Étant donné qu’il n’est plus nécessaire de retirer les pièces en plastique moulé, nous avons aussi considérablement réduit le taux de rebut. »

Le logiciel d’analyse IR permet également à Yanfeng de suivre l’évolution des tendances thermiques, et même de combiner ces informations à des données supplémentaires générées par d’autres capteurs, comme la pression de serrage et la tension des systèmes de chauffage infrarouges.

N° 92 Septembre 2017