La discipline suprême de la technologie de mesure de la longueur

L'économie mondialisée exige de plus en plus que les pièces de production soient interchangeables. Pour y parvenir, les producteurs, les négociants et les utilisateurs doivent toutefois "mesurer à la même aune". Afin de garantir cela, les équipements de mesure et d'essai sont ramenés aux normes nationales grâce à un étalonnage dans des laboratoires d'essai et d'étalonnage certifiés et accrédités (2). Les instruments de mesure de précision utilisés dans la production industrielle, tels que les pieds à coulisse et les micromètres extérieurs, ainsi que les équipements de mesure tels que les jauges et les cales étalons, doivent être étalonnés régulièrement (généralement une fois par an) dans des laboratoires d'étalonnage accrédités par la DAkkS. Les entreprises qui ne disposent pas de leurs propres laboratoires DAkkS font appel à des prestataires de services externes à cette fin.

L'un de ces prestataires de services est le laboratoire d'essai et d'étalonnage de la PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren), basé à Kassel. La PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) étalonne à la fois ses instruments de mesure et les masses finales pour le compte d'un grand nombre d'entreprises. L'entreprise, gérée par son propriétaire, est accréditée par la Deutsche Akkreditie-rungsstelle GmbH (DAkkS) pour la longueur et le couple des mesurandes (numéro d'accréditation D-K-17519-01-00) et propose l'étalonnage ISO de presque tous les instruments de mesure de longueur conformément aux normes, directives (VDI/VDE/DGQ 2618), spécifications du fabricant et instructions d'étalonnage de la PMK correspondantes. Les calibrations ISO de qualité de la PMK sont optimisées dans le cadre de l'assurance qualité selon la norme DIN EN ISO 9000ff. Bien entendu, tous les équipements de test utilisés par la PMR sont traçables aux normes nationales et internationales. "Nous calibrons les équipements et les appareils de mesure de manière à ce qu'ils aient un état clair après le calibrage. Cela permet au client de savoir si l'équipement de test est conforme aux spécifications du fabricant ou aux spécifications standard", explique l'ingénieur diplômé Uwe Schmahl, associé gérant de la PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren).

Bloc de jauge Challenge
L'étalonnage des appareils de mesure utilisés dans la production est effectué à l'aide de jauges et de cales étalons spéciales. Les cales étalons sont disponibles sous différentes formes, notamment des cales étalons parallèles, angulaires, sphériques ou cylindriques, ainsi que dans les quatre classes de précision K, 0, 1 et 2 (voir encadré). Les cales étalons parallèles sont principalement utilisées pour l'étalonnage des appareils de mesure de longueur. Il s'agit de corps de mesure cubiques standardisés, généralement en acier avec une surface rodée de la plus haute qualité, souvent aussi en métal dur, en céramique ou en verre. Les masses terminales parallèles incarnent, dans le cadre de leur classification, la précision à 100 % d'une longueur donnée. Ils sont généralement proposés en ensembles de 32 à 121 blocs de jauge individuels de différentes longueurs et gradations.

Pour calibrer un micromètre ou un micromètre extérieur ou un calibre à coulisse, le technicien de calibrage pousse ensemble le nombre de cales de calibrage nécessaires pour obtenir la mesure souhaitée. Comme les cales de calibrage sont soumises à une certaine usure en raison de leur utilisation permanente, elles doivent également être calibrées régulièrement. La PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) utilise pour cet étalonnage la station d'essai de cales étalons EMP II de Feinmess Suhl (FMS), l'un des plus anciens fabricants de techniques de mesure de précision mécaniques et électroniques en Allemagne.

Étalonnage de la masse finale
La station d'essai comparative de cales étalons EMP II de FMS pour les classes de précision 0, 1 et 2 - la classe K est réalisée exclusivement par le Physikalisch-Technische Bundesanstalt à l'aide de méthodes d'essai au laser - se compose d'un socle lourd en fonte avec unité de positionnement et de mesure, d'une unité de commutation motorisée et d'une unité d'interface. Sa conception décentralisée minimise les influences thermiques sur le résultat des mesures. Le couvercle supplémentaire pour la ventilation arrière du support de mesure stable en température y contribue également. L'étalonnage de la cale étalon est effectué en comparant la cale étalon à étalonner avec une cale étalon de référence qui doit être au moins d'une classe de précision plus précise que la cale étalon à étalonner. Pour l'étalonnage, le bloc de jauge à calibrer est installé dans la station d'essai avant de l'EMP II. La station d'essai arrière prend le bloc d'étalonnage de référence. Les cales sont soulevées et non - comme pour les autres stations d'essai - poussées d'avant en arrière sur un rail de guidage. Le levage empêche l'abrasion mécanique et évite de rayer les surfaces des cales étalons.

L'incertitude de mesure de la station d'inspection finale de la masse FMS est de 0,03 µm + 0,002∙D (pour une différence de longueur de D ≤ 10 mm). "Une précision de seulement 30 nanomètres - c'est-à-dire de seulement 30 millionièmes de millimètre - dans un processus de mesure tactile est énorme", déclare l'ingénieur diplômé Uwe Schmahl. Cependant, avec ces précisions de mesure élevées, les conditions environnementales dans le laboratoire d'étalonnage doivent être exactement correctes et cohérentes. En outre, les objets d'étalonnage et les blocs de référence sont tempérés la veille. Enfin, la station de mesure doit être complètement protégée - même contre le souffle de l'opérateur. Comme le fait de toucher la jauge à la main la chaufferait et détruirait ainsi le calibrage, les jauges sont insérées et retirées de la station d'essai exclusivement avec la pince appropriée (fournie avec l'EMP II). De cette manière, la falsification des mesures peut être évitée.

Les dépenses en temps sont souvent sous-estimées
"L'effort d'étalonnage est souvent sous-estimé. Mais cela prend simplement du temps. C'est nécessaire pour obtenir les excellents résultats qu'exige l'industrie allemande", explique l'ingénieur diplômé Uwe Schmahl et poursuit : "C'est précisément parce que l'étalonnage prend autant de temps que de nombreuses entreprises sous-traitent cette tâche à des prestataires de services externes comme nous.

Au total, il faut prévoir deux jours et demi à trois jours pour l'ensemble du processus, en fonction de la taille de la masse finale fixée. Bien que la station d'essai des blocs de jauge EMP II soit la station d'essai la plus rapide à manipuler grâce à son guide diviseur précis et que l'étalonnage proprement dit ne prenne qu'une journée, la préparation des objets d'étalonnage exige beaucoup de temps et de soin. En effet, les masses finales sont généralement huileuses ou sales et doivent d'abord être nettoyées au cours d'un long processus avant d'être étalonnées. Ensuite, les masses finales sont entrées dans le système de surveillance des équipements d'essai, où le numéro d'identification de chaque masse finale individuelle est enregistré. Ce n'est qu'à ce moment-là que les blocs de jauge sont calibrés. Enfin, ils sont graissés et donc protégés contre la corrosion. Ainsi, selon la conception, environ 150 étalonnages par an sont possibles par station d'essai de bloc de jauge.

Manipulation simple et bon service
La PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) utilise depuis 2013 une station d'essai de jauge comparative FMS dans son laboratoire d'étalonnage, mais a déjà commandé un autre EMP II pour faire face au volume élevé d'étalonnages. Outre l'EMP II, le laboratoire d'étalonnage de Kassel utilise également d'autres systèmes d'étalonnage de FMS, notamment le testeur de masse des bandes BMG 3000, le comparateur à cadran et le testeur à aiguille fine entièrement automatiques MFP 30 BV et le petit calibre KLM 60. L'équipe de la PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) apprécie particulièrement la manipulation simple et sans complication des appareils, qui sont compatibles avec de nombreux logiciels courants de gestion des équipements de test, ainsi que le bon service de FMS.