Intégration d'un contrôle 3D automatisé sans contact de structures soudées
By Rodrigo Alfaia, Associate Director Laser Tracker, Hexagon’s Manufacturing Intelligence division
Engineering Reality 2024 volume 1
Accelerate Smart Manufacturing
Pour augmenter l'efficacité de fabrication et réduire les coûts, le groupe Vlassenroot a investi dans une solution de mesure d'atelier basée sur la technologie de laser tracker à scanning direct d'Hexagon
Avec ses unités de fabrication en Belgique, Allemagne et Pologne, le groupe Vlassenroot est un fournisseur leader de structures et composants en acier complexes sur mesure. Ses compétences résident dans la découpe, le pliage, le soudage, l'usinage, l'assemblage et la mise en peinture d'éléments de pointe en acier pour différents secteurs, comme le levage, le ferroviaire et l’énergie. Fournissant au départ principalement des demi-coques pliées à l'industrie des grues, l'entreprise familiale a étendu ses activités et livre aujourd'hui des flèches télescopiques, plateformes tournantes et châssis complètement soudés qui répondent aux besoins des clients.
La fabrication de flèches télescopiques pose des défis particuliers à Vlassenroot. Pouvant atteindre 16 mètres de long, les flèches doivent être parfaitement ajustées entre elles pour remplir les hautes exigences des constructeurs de grues en relation avec le comportement élastique de la structure télescopique et la capacité de charge.
Afin d'augmenter le rendement de production et d'accélérer la cadence, l'usine allemande de Vlassenroot a fait appel à ARGON Measuring Solutions pour mettre au point une solution de contrôle 3D fiable pouvant être intégrée dans le processus de fabrication.
La solution proposée par ARGON comprend le laser tracker à scanning direct Leica Absolute Tracker ATS600 de la division Manufacturing Intelligence d'Hexagon, qui est monté sur un trolley de mesure, et un empileur électrique standard de palettes adapté à la métrologie.
La fabrication de flèches pose des défis particuliers au constructeur
La production de longues flèches télescopiques pour l'industrie des grues mobiles est constituée de plusieurs phases. Les éléments principaux sont les demi-coques en acier venant de l'usine belge, à Bruxelles, et assemblées avec un soudage hybride en tube unique commé élément de la flèche télescopique.
« Bien que nos soudeurs soient des experts dans leur travail, nous voulions renforcer la routine d’inspection et la rendre moins dépendante de la précision de chaque opérateur », explique Philippe Dudzik, directeur industriel chez Vlassenroot. Les détails à vérifier avec précision englobent la qualité de la soudure et l'effet de la chaleur induite sur les déformations du matériau.
« Nous ne comprenons pas entièrement les effets de la déformation des matériaux, c'est-à-dire les paramètres des étapes de production précédentes qui ont une influence sur ce défaut », explique Philippe Dudzik. « Les données numériques que nous recevons désormais de l'ATS600 au cours de plusieurs phases de production, nous permettent de définir des paramètres importants et d'éviter une déformation des flèches. »
La fabrication de grands composants d'acier génère de la poussière et des vibrations. L'équipement utilisé dans l'usine de Vlassenroot doit donc supporter un environnement de production difficile.
Un opérateur expérimenté relève des erreurs de forme le long de la flèche à l'aide de calibres, de pieds à coulisse et d'un contrôle visuel.
La flèche est ensuite fixée dans la machine à redresser et un actionneur hydraulique est utilisé pour la rectifier selon le degré de déformation plastique qui dépend de l'écart mesuré.
« Tout ce processus demande beaucoup de temps et un personnel expérimenté », indique Philippe Dudzik. « Mettre en place un processus qualité avec des stations bien définies permettra d'identifier les flèches qui n'ont pas besoin d'être redressées. Pour celles qui doivent être rectifiées, nous saurons immédiatement à quel endroit cela est nécessaire. Nous pourrons ainsi réduire le temps de traitement et les coûts. En outre, grâce à des mesures plus rapides et plus fiables, nous pourrons mieux comprendre les causes profondes des écarts et donc mieux les anticiper et les éviter. »
Gain d'efficacité grâce à l'installation de stations d'assurance qualité
En collaboration avec ARGON, Vlassenroot a établi plusieurs stations qualité lors du processus de fabrication. Sur cette base, ARGON a développé une solution clé en main pour le constructeur, comprenant un Leica Absolute Tracker ATS600 à scanning direct monté sur un trolley de mesure ARGON. 
Auparavant, le contrôle des écarts sur la flèche était une tâche purement manuelle - à l’aide de jauges et de pieds à coulisse, un employé expérimenté saisissait les écarts de forme le long de la flèche.
À travers des contrôles qualité additionnels, Vlassenroot a l'intention de réduire considérablement le nombre de flèches nécessitant une rectification. Vérifier la qualité des deux demi-coques – la base de toutes les flèches – est la première station d'assurance qualité.
Un nouvel espace, dédié aux mesures de flèches à différentes étapes du processus de fabrication, a été aménagé dans l'unité de production.
Ici, l'ATS600 monté sur le trolley peut être positionné de manière flexible en fonction des différentes tailles de pièces.
Une deuxième station qualité vérifie la flèche soudée pour déterminer si le soudage a eu un impact sur le matériau et si la chaleur a provoqué des déformations, contribuant aux déformations du matériau mentionnées plus haut.
Avec le laser tracker ATS600 monté sur son chariot de mesure, ARGON a créé une solution d’atelier très mobile pour Vlassenroot.
Vlassenroot est spécialisé dans la fabrication de flèches de grue télescopiques d'une longueur maximale de 16 mètres. Image: ©Argon
La troisième station qualité a été installée directement avant le processus de redressement. « Cette disposition devait nous permettre d'obtenir les résultats de mesure dans une carte en couleur montrant toutes les déformations avec des données détaillées », ajoute Philippe Dudzik. « Nous utilisons ensuite ces données pour concevoir des fixations afin d’éviter les déformations pendant le processus de soudage. »
Le redressement est suivi de l'assemblage final et de la mise en peinture. Ici, l'ATS600 vérifie à une quatrième station qualité les caractéristiques telles que la position de fixation des disques de verrouillage et raccords hydrauliques.
Philippe Dudzik et son équipe voient déjà plus loin : « Nous prévoyons d'installer plus de stations qualité et de trouver de nouveaux modes d'exploitation des données recueillies. À l'issue du contrôle des demi-coques, nous pouvons partager ces données avec l'unité belge pour lui permettre d'ajuster ses plieuses et d'assurer une fabrication plus précise des flèches.
L'établissement des stations qualité et notre investissement dans la solution d'atelier ATS600 s'expliquent par notre volonté d'augmenter la fabrication parfaite du premier coup et d'éviter des reprises. »
Obtention nécessaire de mesures fiables en mode mobile
En collaboration avec ARGON, Vlassenroot a commencé à spécifier le nouveau système en évaluant les appareils de mesure qui étaient rapides, précis et avant tout adaptés à l'environnement de fabrication. « Dans nos installations, nous sommes confrontés à la poussière et aux vibrations », explique M. Dudzik. « Nous avions des doutes quant à la possibilité de trouver un appareil capable de fonctionner dans cet environnement.
L'évaluation d'autres technologies adaptées à l'environnement de production a montré des contraintes inacceptables, telles qu'une installation laborieuse ou une mesure chronophage et un post-traitement durant jusqu'à 90 minutes pour une seule flèche. Avec le Leica Absolute Tracker ATS600, Vlassenroot a trouvé une solution non seulement capable de supporter des conditions difficiles, mais aussi flexible dans sa configuration et son intégration et permettant d'obtenir rapidement des résultats exploitables.
Par rapport au passé, les mesures effectuées avec la nouvelle solution d’atelier basée sur l’ATS600 sont tout simplement beaucoup plus rapides, le temps d’inspection étant réduit de près de 80 %, et ce, sans erreur de mesure. « Les résultats étaient excellents », déclare Philippe Dudzik. « Et tout cela sans longue formation. »
