La technologie de mesure est vivante !

Zour la cinquième fois, l'Institut de métrologie des matériaux et de l'optique de production (PWO) et son directeur, le professeur Claus Keferstein, ont organisé la conférence biennale, cette fois sous la devise "Prendre de nouvelles voies - créer de la valeur". L'organisateur s'est également aventuré sur un nouveau territoire avec un concept de conférence attrayant. Parallèlement aux conférences spécialisées, une exposition a été organisée, qui a presque approché l'importance de la foire de Bâle "Prodex". La liste des exposants comprenait 54 grands fabricants de techniques de mesure. Nouveauté cette année : le deuxième jour de la conférence, les exposants eux-mêmes ont fait de courtes présentations, organisé des réunions d'utilisateurs et présenté leurs produits - pour les visiteurs professionnels, les techniciens de mesure de Suisse, d'Autriche et d'Allemagne, une plate-forme idéale pour approfondir leurs connaissances

Les nombreuses présentations techniques ont porté sur des sujets tels que la métrologie des coordonnées et des surfaces ainsi que la métrologie des revêtements et l'optimisation des processus. Introduit par des rapports sur les tendances actuelles, des explications approfondies par des spécialistes suivies dans des ateliers parallèles.

Pratiquement en demande

Dans son introduction, le professeur Claus Keferstein est allé droit au but et a demandé : "Une mesure rapide et précise est-elle bon marché et une mesure axée sur le processus est-elle coûteuse ? Ou sont-ils complémentaires ? Avez-vous parfois besoin de mesurer rapidement, mais pas avec autant de précision" ? Des questions, en d'autres termes, qui occupent les praticiens au quotidien. Keferstein a doublé la

Un choix gâté

triangle magique de la QM après : "Vous ne pouvez pas tout avoir, si vous voulez que la qualité soit élevée, alors cela coûte de l'argent et vous avez besoin de temps. Si je fais baisser la qualité, je peux réduire les coûts ou raccourcir le temps. Ou si je dois mesurer plus rapidement, alors cela coûte, mais je ne peux pas avoir les trois".

Ces contradictions sont d'une importance considérable pour la technique de mesure dans les usines. Ils doivent constamment se demander : "Où avez-vous besoin de quoi ? Le client exige des pièces 100 % bonnes. Dans le même temps, la pression sur les coûts augmente en raison de l'accélération du changement et de la production, et les délais de livraison sont de plus en plus courts avec des lots de taille réduite. Tout cela a un impact énorme sur l'effort de mesure et d'inspection. En substance, selon Keferstein, c'est le type de processus d'inspection qui détermine comment le technicien en métrologie peut accomplir ses tâches. Aujourd'hui, il n'a plus le choix. Machines de mesure de coordonnées et multi-positions, machines de mesure de surfaces et de surfaces de référence, contrôle de longueur : elles couvrent un large éventail de possibilités entre précision, rapidité et rentabilité.

Que signifie "exactement" ?

Les tâches peuvent être abordées de manière plus détendue si le terme "précision" est examiné de près, a déclaré M. Keferstein. Il s'agit essentiellement d'assurer une fonction. On recherche une caractéristique d'essai appropriée pour cette caractéristique fonctionnelle. Les ambiguïtés sont désastreuses. À quoi servent les innombrables données de mesure si le produit ne fonctionne toujours pas ? Keferstein : "La corrélation entre la caractéristique du test et la caractéristique fonctionnelle doit être correcte, puis vient la deuxième question, à savoir comment puis-je mesurer cette caractéristique du test ?

Ici, la distinction entre précision absolue et répétabilité joue un rôle important. L'exactitude absolue est utilisée pour l'acceptation par le client, les propriétés du produit sont vérifiées. En plus d'un étalon traçable, cela nécessite une connaissance précise des conditions ambiantes telles que la température et les vibrations, car celles-ci ont une influence sur l'incertitude de mesure. Et c'est toujours "spécifique à la tâche", dit Keferstein. La barre est placée très haut pour les mesures absolues : elles doivent être reproductibles dans le monde entier, c'est-à-dire qu'elles doivent être aussi valables chez VW au Brésil qu'elles le sont à l'usine principale de Wolfsburg.

Le cas est différent pour la répétabilité. Ici, on ne peut pas parler d'incertitude de mesure. Keferstein : "Ici, je ne regarde que le processus. Il s'agit de savoir si le processus est stable, ce qui est une question propre à l'entreprise". Une fois le processus établi, la répétabilité peut être utilisée pour déterminer facilement et à peu de frais si une pièce ou sa caractéristique fonctionnelle dérive.

Mesure dans la production

La tendance à rapprocher de plus en plus la technique de mesure de la production s'est énormément renforcée ces dernières années. La salle de mesure classique, éloignée du processus direct, ne jouera probablement qu'un rôle mineur à l'avenir. M. Keferstein a montré de nombreux exemples d'applications pratiques : Pour la technique de mesure dans le processus de fabrication, la mesure sur le processus, la mesure à proximité du processus pour les contrôles ponctuels et les spécifications.

M. Kefstein voit le défi des prochaines années dans les processus d'essai dans la fabrication, car dans ce domaine, on peut mesurer avec une précision absolue ou répétitive. De plus en plus, les méthodes de mesure modernes recherchent ici des solutions optimales. Qu'il s'agisse de capteurs optiques, de lumière diffusée ou d'équateur, de mesures hors rond sur des machines-outils ou de conceptions spéciales de machines de mesure de coordonnées orientées vers le processus, la conclusion de Keferstein est qu'une qualité élevée, des temps de processus extrêmement courts et un faible coût ne doivent plus être une contradiction flagrante : "Il suffit d'utiliser la bonne stratégie et les bonnes méthodes de mesure". Aujourd'hui, le savoir-faire en matière de métrologie est la clé de produits peu coûteux et de haute qualité.

Tactile ou visuel ?

Tobias Hercke, responsable de la métrologie des surfaces chez Daimler AG, a parlé des tendances de la métrologie des surfaces. Du point de vue de l'utilisateur, il est important que la surface d'un composant remplisse sa fonction. La tâche principale de la métrologie est donc de s'assurer que la surface a une relation fonctionnelle.

Sur la base de sa longue expérience, Hercke a développé sa "propre philosophie" : "Une surface est constituée par la somme de ses éléments structurels. Les élévations, les rainures et les dépressions se voient attribuer certaines propriétés, verticalement et latéralement, de l'ordre du µm. Il a souligné qu'il a toujours bien réussi dans ce domaine.

Dans sa conférence, il s'est concentré sur la question de savoir si la mesure basée sur le profil ou sur la surface, c'est-à-dire tactile ou optique, est avantageuse. Dans un inventaire

Le profilé est la norme

il a comparé les forces et les faiblesses des deux méthodes. Du point de vue de l'utilisateur, la mesure basée sur le profil est une "méthode de mesure du pain et du beurre", la base de l'évaluation de la qualité et de la fonctionnalité dans de nombreuses branches de l'industrie. Les mesures tactiles sont universellement et solidement applicables et les entreprises peuvent compter sur un personnel bien formé. Les faiblesses de la méthode sont notamment le faible contenu informatif des mesures et les temps de mesure plus longs. La normalisation est mature, mais tellement compliquée qu'elle ne peut guère être négligée par le concepteur et l'utilisateur.

La grande quantité d'informations et les temps de mesure courts plaident en faveur des méthodes optiques aréolaires. Ils permettent de bonnes possibilités de visualisation et donc une meilleure évaluation des résultats des mesures. Par rapport aux méthodes tactiles, cependant, les méthodes optiques sont encore dans une "phase de découverte" et sont concentrées sur des industries spéciales. En termes de normalisation, la première génération de la norme ISO 25178 en est encore à ses débuts.

Un contraste pas si difficile

Pour le praticien, la question se pose de plus en plus : "La fin justifie-t-elle les moyens ? Selon Tobias Hercke, les méthodes de mesure de surface (optique) doivent de plus en plus aider à résoudre des problèmes qui ne peuvent pas être résolus avec les méthodes de mesure standard, ou seulement avec de grands efforts. Il est prévisible qu'en matière de normalisation et de pratique, le profil et la surface "se rapprochent". Même si l'avenir sera "souvent le même qu'avant" avec de nombreuses bonnes méthodes de mesure, Hercke voit les avantages de la métrologie optique des surfaces dans le fait que, par exemple, on peut s'attendre à de nouveaux progrès dans la durée de vie des moteurs et des composants avec des méthodes qui mesurent rapidement les surfaces.

Toujours un nouveau défi

Le professeur Nikolaus Herres du NTB a donné un aperçu des dernières techniques de mesure des revêtements. De très nombreux composants et produits fonctionnent grâce à des revêtements, des simples poignées de porte et des perceuses aux circuits imprimés compliqués, aux capteurs, aux lunettes et aux optiques. Des modifications peuvent améliorer considérablement leurs propriétés. "Le revêtement signifie la liaison des matériaux", a fait remarquer Nikolaus Herres, qui a ainsi immédiatement nommé les difficultés rencontrées par les méthodes de mesure appropriées. Après tout, les variables cibles sont multiples : composition chimique, rugosité, épaisseur de la couche, porosité, contrainte résiduelle, dureté et usure, pour n'en citer que quelques-unes.

Des conditions particulières s'appliquent lors de la mesure des revêtements : Selon la méthode utilisée, une sonde extrait des informations

La fin justifie les moyens

de différentes "profondeurs" de l'échantillon. La sensibilité de détection dépend du contraste du signal, et la suppression des effets parasites peut devenir un problème. Et une bonne "résolution spatiale" est importante si l'on veut localiser les défauts microscopiques

Les nombreuses variables cibles nécessitent une grande variété de méthodes de mesure. Herres : "Ils peuvent être "spéciaux" parce que le matériau de base joue toujours le jeu". Et comme les fabricants développent sans cesse de nouveaux revêtements, ils remettent toujours en question la technologie de mesure : "C'est une bonne chose", a déclaré le professeur Nikolaus Herres en conclusion.

De nombreux points forts

L'un des moments forts de la conférence a été la présentation du professeur Gerd Jäger (Université de technologie d'Ilmenau). Jäger est considéré comme l'un des meilleurs chercheurs au monde dans le domaine de la micro et de la nanométrologie. Il a présenté un appareil de mesure de la coordination 3D qui atteint une précision de quelques nanomètres. Les participants ont également pu se renseigner sur les dernières possibilités de financement de la recherche et ont discuté de l'avenir de la formation en métrologie en Suisse. On avait l'impression que l'État se retirait de plus en plus de la formation et que le monde de la métrologie devenait de plus en plus complexe. Cela entraînera de plus en plus de formations spéciales financées par les entreprises et adaptées à leurs besoins, selon les participants

Les généralistes des techniques de mesure, tels qu'incarnés par le professeur Claus Keferstein, pourraient ainsi devenir de plus en plus rares. Au cours de ses 19 années d'expérience en tant que conférencier et directeur d'institut à la NTB, le directeur de la conférence a fait de l'Institut de métrologie des matériaux et de l'optique de production (PWO) un centre de formation et de recherche qui compte aujourd'hui 20 employés scientifiques. Il a maintenant pris sa retraite et le professeur Andreas Ettemeyer lui succédera officiellement. La grande appréciation du travail de Claus Keferstein a été confirmée une fois de plus par le succès de sa conférence d'adieu.