Après des années de croissance soutenue, et en présence d'une économie de consommation florissante et toujours plus tournée vers les voitures individuelles, l'épidémie de Covid-19 a frappé le plus grand des continents et a durement affecté ses 4,7 millions d'habitants.
De la Chine, premier pays à avoir subi les conséquences de la pandémie, à Taïwan, qui connaît actuellement une pénurie de circuits intégrés (en partie provoquée par la plus grande sécheresse qu'ait connu l'île depuis plus de 50 ans et des besoins très importants en eau des métaux extraits des carrières), juste au moment où le monde est en train de retomber sur ses pieds, nombre d'habitants de la zone souffrent d'épuisement.
Cependant, s'il faut trouver un bon côté à la pandémie, c'est au niveau des leçons à en tirer qu'il faut chercher. L'industrie automobile asiatique, un secteur manufacturier qui a subi une baisse de production de 10 %, l'illustre parfaitement. En prenant en compte le fait que l'Asie produit plus d'une voiture sur deux dans le monde, cette baisse est significative. Le principal enseignement à en tirer est le suivant : lorsqu'une menace extérieure pèse sur le monde, qu'il s'agisse de la Covid-19, du terrorisme, du changement climatique ou de tout autre phénomène, le contrôle qualité est plus que jamais essentiel à la réussite industrielle de l'industrie automobile. Les contrôles ne doivent pas uniquement être opérés sur les véhicules qui sortent des lignes de production, ils doivent également permettre de surveiller et de suivre les machines qui forment et estampent la plupart des 30 000 pièces qui constituent une voiture.
La gestion des écarts
En pratique, lorsqu'une machine ou une matrice à estamper découpe des milliers de pièces métalliques chaque jour, les écarts et les erreurs d'alignement sont inévitables. Il faut également être vigilant avec les nouvelles conceptions de produits consécutives au lancement d'un nouveau modèle de voiture (ou d'un véhicule entier) parce qu'elles sont susceptibles de générer de nouvelles erreurs d'alignement. Et lorsque l'écart devient trop important, les pièces produites ne sont plus conformes à leurs spécifications. Si cet écart n'est pas détecté suffisamment tôt dans le processus, ou lors de l'inspection de la première pièce, les erreurs risquent de se cumuler. Comme les chaînes d'approvisionnement sont déjà sous tension, l'industrie automobile et d'autres secteurs cherchent des solutions innovantes pour limiter ces erreurs tant coûteuses que chronophages.
Découvrez l'univers du matériel et des logiciels de métrologie en 3D performants et comment leur association permet d'obtenir des informations exploitables qui aident les fabricants de l'industrie automobile à répondre à leurs problématiques en matière de contrôle qualité. En fournissant plus rapidement des données numériques précises qui permettent d'améliorer la qualité et la cadence de production, la technologie de métrologie aide les fabricants à prendre des décisions éclairées pour effectuer des analyses prédictives plus fréquentes, vérifier la précision dimensionnelle et tester les tolérances. Les fabricants peuvent en tirer parti pour tout ce qui concerne la satisfaction client, mais aussi le contrôle réglementaire, la mise sur le marché ou même l'ensemble de ces différents éléments.
« Il y a longtemps, nous utilisions des méthodes de mesure traditionnelles et tous ces appareils, mètres-rubans, étriers, micromètres mesuraient une seule dimension », explique Jay Sakai, ingénieur superviseur des applications de terrain travaillant pour la division japonaise de FARO® Technologies. « Les technologies de mesure en 2D sont ensuite apparues. Et à l'heure actuelle, les machines effectuent des mesures en 3 dimensions à l'aide de produits tels que des scanners laser ou des bras de numérisation. Nous pouvons alors comparer la pièce mesurée au projet dans des programmes tels que CATIA, Siemens, Pro/ENGINEER [désormais PTC Creo] et SolidWorks® ».
Les technologies de ce type ont permis de vraiment simplifier le workflow d'estampage du métal, qui était jusqu'alors très fastidieux. Pour les applications automobiles, ce processus est par nature complexe et se compose de plusieurs étapes. Il est utilisé pour créer toutes sortes de pièces pour les automobiles, des composants de moteur aux portes et à d'autres tôles de carrosserie. Cet assemblage est souvent réalisé dans des usines spécifiques, puis les pièces estampées sont expédiées dans un atelier de traitement du métal où l'assemblage complet du véhicule sera effectué.
Pour évaluer le processus d'estampage du métal, plusieurs facteurs doivent être pris en considération :
- Les effets de l'estampage sur la fonctionnalité de la conception : les pièces estampées respectent-elles les tolérances spécifiées dans le modèle de CAO ?
- La matrice produit-elle toujours des pièces selon les mêmes spécifications ? Les pièces sont-elles susceptibles de ne plus être conformes lorsqu'elles s'usent ?
- Toutes les exigences spécifiques au secteur : la pièce est-elle sûre et fonctionnelle ?
- Quelle est la durée de la production et du contrôle qualité ?
- La rentabilité : quel est le retour sur investissement ?
L'interopérabilité des machines
À chaque étape du processus, la numérisation en 3D permet de visualiser en temps réel des représentations virtuelles des données capturées. Les opérateurs de l'usine et les ingénieurs qui supervisent les systèmes disposent ainsi d'une vue directe sur la précision et la qualité des usines d'estampage automobile, mais aussi sur celles des pièces qui y sont produites.
« Dans les entreprises japonaises, et plus généralement les entreprises asiatiques qui suivent notre exemple, la qualité est primordiale », ajoute Hideaki Itakura, un ingénieur responsable des applications sur le terrain, qui travaille également au sein de la division japonaise de FARO. « La qualité de chaque pièce est importante. C'est pourquoi nous avons de plus en plus recours à ce type de machines. Elles nous permettent également de travailler plus rapidement et de réduire les coûts ».
Cette technologie offre bien d'autres possibilités qui ne sont pas encore exploitées. En dehors de l'estampage du métal, utiliser du matériel et des logiciels de métrologie en 3D performants permet également de déterminer quelle est la disposition la plus efficace pour la ligne de production, l'alignement optimal des machines encombrantes (estampeuses incluses), leur emplacement dans l'atelier de production et même l'espacement entre les machines. L'exécution de ces processus est désormais plus rapide et plus précise que jamais. Comme l'explique M. Sakai, quelques heures suffisent dorénavant pour effectuer des tâches qui mobilisaient fortement les équipes pendant des jours ou des semaines.
Deux autres objectifs restent à atteindre :
- L'intégration de plusieurs machines (scanners, bras, appareils de poursuite, traceurs, etc.) qui fonctionnent dans un écosystème logiciel unique de plus en plus automatisé ;
- Le développement continu de l'usine automatisée où des robots utilisent l'intelligence artificielle pour effectuer des inspections de pièces avec peu ou pas d'intervention humaine.
Même si le second objectif ne sera pas atteint prochainement, MM. Sakai et Itakura estiment que les efforts actuellement fournis par les fabricants d'automobiles asiatiques et leurs partenaires continueront à repousser les limites du possible, tant du point de vue matériel que logiciel.
« Imaginez : il y a bien longtemps, si vous aviez discuté avec M. [Henry] Ford et aviez vu sa ligne de production… Si vous l'emmeniez aujourd'hui dans une usine Nissan ou Honda, par exemple, dans lesquelles les robots effectuent énormément de tâches, il serait probablement fasciné par le niveau d'automatisation », explique M. Sakai. « Mais même à l'heure actuelle, certaines parties de la ligne de production ne sont pas encore très automatisées. Le contrôle qualité en fait partie. Nous avons besoin d'humains pour inspecter les machines et vérifier qu'elles sont bien alignées. Nous travaillons sur ce sujet et les concepteurs d'usine également. Nous aurons recours à de nombreuses technologies. L'une d'entre elles, à savoir l'intelligence artificielle, est déjà disponible. Nous progressons, mais ce n'est pas parfait. Pas encore. Je reste néanmoins persuadé qu'un jour, nous y parviendrons. »
À l'heure où le monde s'efforce de retrouver une certaine stabilité et de mettre fin à la pandémie, l'industrie automobile asiatique semble faire son grand retour, en partie grâce aux dernières générations technologies de mesure en 3D qui permettent d'améliorer l'efficacité dans son ensemble et de réduire les coûts ainsi que les délais.
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