À l’ère du numérique, il est surprenant d’apprendre que le monde regorge d’objets dépourvus de plan numérique ou d’historique CAO, mais il s’agit d’un défi courant dans le domaine de la conception de produits. Lorsque cela se produit, les fabricants de pièces se tournent vers la rétro-ingénierie, un processus notoirement chronophage. Cependant, les fabricants innovants chargés de produire ou de fabriquer des pièces de rechange sans fichier numérique associé s'appuient sur les technologies de numérisation 3D pour accélérer considérablement le flux de travail de ces projets, tout en garantissant la précision et la qualité de la pièce finie.
Alors que la numérisation 3D devient de plus en plus répandue, de nouveaux domaines, notamment le développement de produits et la rétro-ingénierie, commencent à adopter la technologie de mesure numérique. En fait, selon les prévisions de MarketsandMarkets, le marché de la métrologie 3D, dans son ensemble, devrait passer de 10,6 milliards de dollars en 2022 à 15,9 milliards de dollars en 2027, grâce notamment aux applications de rétro-ingénierie.
De plus en plus d'utilisateurs appliquent la numérisation 3D aux projets de rétro-ingénierie, car la possibilité de numériser efficacement et précisément les mesures, les caractéristiques et les détails au cours des différentes itérations de conception réduit considérablement les délais de commercialisation par rapport aux méthodes de mesure traditionnelles. Conscients de ce fait, les fabricants de pièces automobiles, aérospatiales, militaires et autres ont commencé à utiliser la métrologie 3D pour effectuer une rétro-ingénierie rapide et précise d'objets existants lorsqu'ils sont chargés de produire des pièces personnalisées et de rechange, des pièces dont la production a été interrompue ou des pièces sans fichier CAO associé.
En plus de réduire la boucle de rétroaction entre les étapes de conception, de prototypage et d'essai dans les projets de rétro-ingénierie, les données fournies par la numérisation 3D donnent également des indications sur la faisabilité des étapes suivantes du processus de fabrication et garantissent que la pièce produite correspondra à l'intention finale de la conception.
Les scanners 3D fournissent plus de détails dans les applications de rétro-ingénierie
La rétro-ingénierie d'un objet physique nécessite la mesure de sa hauteur, de sa largeur, de sa profondeur, de son diamètre et de sa circonférence, ainsi que d'autres données géométriques telles que la forme de l'objet, qui peut inclure des bords et des angles non linéaires. Il peut également être nécessaire de capturer des détails complexes tels que le rayon de certaines caractéristiques ou des caractéristiques qui peuvent se produire sous ou entre diverses entités.
Alors que les techniques de mesure traditionnelles, telles que les pieds à coulisse et les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT), permettent de mesurer les simples dimensions physiques d'une pièce, la numérisation 3D acquiert avec efficacité et précision toutes les données associées à la pièce entière, ce qui permet aux concepteurs de mieux comprendre la pièce dans son intégralité, y compris ses surfaces, ses détails et ses caractéristiques complexes. Sans l'avantage de la numérisation 3D détaillée, les concepteurs doivent s'appuyer sur des hypothèses concernant les détails de la pièce, plus difficiles à obtenir, et ces hypothèses conduisent souvent à un produit mal conçu qui ne correspond pas précisément aux besoins du client. C'est l'exhaustivité des données fournies par la numérisation 3D qui présente des avantages considérables pour l'application générale et le flux de travail.
En général, le processus de mesure 3D comprend plusieurs étapes : Tout d'abord, l'objet est scanné et un nuage de points, qui identifie les formes, les contours et les dimensions de la pièce, est créé. Ensuite, les données collectées sont converties en un fichier CAO, ou une réplique 3D de la pièce. Enfin, à l’aide d’un logiciel, la pièce peut être modélisée pour générer un « blueprint » qui sera utilisé pour le traitement de la pièce.
Pour réaliser la première étape de la collecte de données, une variété de technologies de balayage 3D sont disponibles. Cependant, les scanners laser montés sur un bras présentent généralement moins de limitations que les autres technologies et sont plus avancés lorsqu'il s'agit de capturer des géométries lisses et organiques jusqu'à un certain niveau de détail. Une précision accrue peut être obtenue grâce à l’utilisation d’une sonde dure, qui capture des caractéristiques géométriques précises, ainsi que des lignes usinées nettes. Il existe des scanners 3D pour mesurer des pièces de quelques centimètres de diamètre ou des objets aussi grands qu'une coque de bateau, ainsi que des scanners pour différents niveaux de complexité.
Grâce à ces technologies de numérisation 3D, les concepteurs de produits peuvent entamer le processus de rétro-ingénierie pour créer des composants sur mesure ou des pièces de rechange. Par exemple, dans l'industrie automobile, un scanner laser peut être utilisé pour numériser une porte de voiture et capturer les caractéristiques plus organiques et plus façonnées de la porte, tandis que la sonde tactile peut être utilisée pour capturer les données associées aux pièces usinées de la porte. Les données collectées pourraient ensuite être utilisées pour créer des fichiers et des modèles de CAO pour des produits tels que des composants de remplacement pour une voiture qui ne serait plus produite.
La même technologie peut être appliquée à la rétro-ingénierie de pièces de rechange pour lesquelles il existe un fichier CAO, mais qui ne tient pas compte du fait que la pièce peut s'être usée avec le temps ou à force d'être utilisée. Dans ces cas-là, la numérisation 3D permet non seulement d'accélérer le processus de conception, mais aussi de s'assurer que les pièces de rechange sont plus efficaces du point de vue de leur utilisation, puisqu'elles sont conçues en fonction de l'état réel d'une pièce ou d'une machine particulière.
Les avantages de la rétro-ingénierie avec la numérisation 3D
Le processus de développement d'un produit étant souvent long et coûteux et comprenant de multiples itérations, le temps est crucial, si bien que toute réduction des délais est un facteur de valeur essentiel dans les applications liées à la conception. La possibilité d'utiliser la numérisation 3D pour effectuer avec précision et efficacité la rétro-ingénierie d'un produit existant représente un gain de temps considérable, les estimations suggérant que la technologie peut réduire le processus de développement d'analyse des données et de validation de la conception jusqu'à 80 % par rapport aux méthodes traditionnelles.
En outre, une fois le premier prototype construit, l'utilisateur se rendra compte de la possibilité de fabriquer la pièce ou le produit et pourra déterminer dès le début du processus de conception s'il est possible de le fabriquer. Et, une fois le premier prototype construit, les scanners 3D peuvent à nouveau être utilisés pour déterminer si la pièce correspond vraiment à l'intention de conception. En d'autres termes, il est peut-être possible de le fabriquer, mais fait-il ce qu'il doit faire, s'adapte-t-il où il doit s'adapter et réagit-il aux contraintes et à l'usure comme il le devrait ? Étant donné que de multiples itérations sont probables au cours des projets de rétro-ingénierie, la capacité à reconnaître ces problèmes dès le début du processus grâce à une numérisation 3D efficace et précise permet aux utilisateurs de gagner un temps considérable sur la phase de développement. Et, plus la boucle de rétroaction est courte, plus la mise sur le marché d'une pièce ou d'un produit de haute qualité qui fonctionnera comme prévu sera rapide.
Parmi les autres avantages, citons la réduction des débris et des déchets associée à la diminution du nombre d'itérations de conception inutilisables et à l'élimination des pièces finies qui ne correspondent pas à l'intention de conception, ainsi que la possibilité de produire des pièces et des produits finis de meilleure qualité, car la numérisation 3D garantit une compréhension complète de la pièce et de toutes ses complexités.
La métrologie 3D permet à Pratt Miller d'être en tête du peloton
Pratt Miller, une société d'ingénierie et de développement de produits qui a ses racines dans les sports mécaniques, peut se targuer d'avoir remporté de multiples victoires et championnats dans des programmes tels que Corvette Racing. La société a affronté et vaincu des adversaires redoutables, dont Ferrari, Porsche, BMW, Aston Martin et Lotus. Le record de Corvette Racing, avec huit victoires aux 24 heures du Mans, témoigne d'une entreprise qui comprend le pouvoir de la vitesse et de la précision, ainsi que l'importance d'une inspection minutieuse et de l'analyse des données avant, pendant et après une course.
L'équipe utilise FARO® ScanArms tout au long de son processus, en s'appuyant sur la précision des données, la portabilité des bras de mesure et la facilité de configuration pour obtenir des informations qui lui permettent de rester sur la piste aux 24 heures du Mans. Alors que l’équipe s’est associée à FARO pour quatre générations de voitures de course, plus récemment, Corvette Racing et Pratt Miller ont utilisé les technologies FARO pour revenir sur la piste avec la Corvette C8. R à la poursuite d’une nouvelle victoire au Mans.
« La course est une question de précision et d’exécution. Gagner commence par la préparation avant même que la voiture n’entre sur le circuit et par la mise à disposition des bons outils et processus pour que notre équipe puisse réussir », déclare Frank Wilson, responsable de la qualité chez Pratt Miller. « Pratt Miller conçoit, construit et fait courir les voitures de Corvette Racing depuis plus de 20 ans et notre équipe est enthousiaste à l'idée de retourner aux 24 heures du Mans dans l'espoir de remporter notre neuvième victoire. »
Wilson poursuit : « Nous avons fait confiance à FARO Technologies pour numériser mieux, plus rapidement, et davantage lors du développement de quatre générations de voitures de course Corvette. Et maintenant, nous l’avons fait pour la Corvette C8.R, qui participera à sa première course au Mans cette année. »
Pratt Miller utilise une variété de FARO ScanArms tout au long de son processus. La précision, la portabilité et la capacité de recueillir et de rassembler rapidement des données sont inestimables dans le monde trépidant des sports automobiles professionnels. « Les solutions de métrologie fournies par FARO sont utilisées dès les premières étapes de notre développement aérodynamique, en rétro-ingénierie, en soutien à la conception et en inspection des fixations et des moules avant de commencer la fabrication, ainsi qu’au cours des inspections finales des composants des voitures de course et pour la corrélation des données de test avec les résultats sur piste », explique Wilson.
Qu'elle utilise le FARO ScanArm pour le balayage avec contact, le balayage sans contact ou une combinaison des deux, l'équipe de Pratt Miller peut utiliser le bras dans son laboratoire, dans l'atelier de fabrication, dans le garage ou sur la route grâce à la portabilité, la fiabilité et la polyvalence de l'équipement.
« Notre équipe est impatiente de voir la C8.R faire ses débuts au Mans et de la voir concourir dans la classe GT Pro lors de la plus grande course de notre sport, contre les meilleurs constructeurs et équipes de voitures de sport d’endurance », déclare Wilson.