Planéité hors tolérance : un chemin de dépannage qui fonctionne vraiment

La défaillance la plus fréquente en matière de planéité n'est pas un manque de capacité. C'est que tout le monde sait que la pièce a échoué et que personne ne peut dire quelle étape en est la cause, si bien que la discussion se délite en trois monologues parallèles : le plan est-il raisonnable, la machine est-elle exacte, et le dernier lot se comportait-il de la même façon ?

La cause première est généralement une affaire de séquence. La plupart des investigations déraillent parce que quelqu'un se met à débattre de l'exactitude de l'instrument avant que quiconque ait confirmé quelle région de la pièce a réellement échoué. Voici un chemin ordonné dont chaque étape repose sur des preuves que l'on peut réellement obtenir, afin que les progrès puissent être cochés au fur et à mesure.

D'abord, identifiez le type d'échec auquel vous avez affaire

Une chose doit être réglée en premier : la capacité de l'équipement est connue. Pour le montage de mesure flash confocal spectral ponctuel intégré utilisé ici, l'exactitude de mesure atteint 2 μm : l'investigation ne porte donc pas sur le point de savoir si l'équipement est exact, mais sur la zone qui échoue et sur ce qui la provoque.

Consacrez cinq minutes à cela avant de toucher à quoi que ce soit. Ces trois motifs conduisent à des réponses totalement différentes.

Les données réelles à l'origine de cette série correspondent au deuxième motif : la zone 001 a échoué six fois sur six pendant que la zone 002 réussissait six fois sur six, et les deux séries de relevés ont convergé. Dans cette situation, concentrer les efforts sur « la machine est-elle exacte » revient à commencer au mauvais endroit.

Étape un : localiser la géométrie (ne sautez pas cette étape)

La toute première chose à établir est la région physique que couvre la zone défaillante et ce que cette région fait dans le produit. Cela paraît évident, et c'est l'étape le plus souvent sautée.

Ce dont vous avez besoin : la position et la frontière exactes de la région défaillante ; le fait qu'elle s'accouple, assure l'étanchéité, se colle ou reprenne des efforts contre un autre composant ; et le fait que sa déformation se propage vers une opération en aval ou vers l'assemblage final. Ces réponses déterminent si la décision est reprise, utilisation en l'état dans l'attente d'une revue de conception, ou rebut.

Si le schéma de mesure n'a jamais consigné la correspondance entre chaque zone et chaque région physique, cette étape s'enlise indéfiniment. Archivez une carte des zones annotée chaque fois qu'un programme de mesure est créé.

Étape deux : s'agit-il d'un événement géométrique ou d'un événement temporel

Une fois l'emplacement confirmé, décidez si l'échec était ponctuel ou s'il est installé. Lisez la forme des données, pas une valeur isolée.

Un point mérite d'être souligné à propos des plastiques. La relaxation des contraintes après moulage et l'absorption d'humidité modifient toutes deux la forme une fois la pièce sortie de l'outil : une même pièce peut donc renvoyer des relevés différents selon le jour. Toute comparaison entre lots doit par conséquent consigner le temps écoulé depuis le moulage, sans quoi la comparaison elle-même n'est pas valide.

Étape trois : classer les causes possibles sous forme de liste vérifiable

Ce n'est qu'après ces deux étapes que l'on en vient à l'attribution au procédé. Parcourez la liste dans l'ordre et testez chaque élément de manière mesurable, plutôt que d'en choisir un à l'intuition.

Procédé de moulage

Une pression de maintien ou un temps de maintien insuffisants produisent un retrait irrégulier. Une température d'outil hétérogène fait solidifier un côté avant l'autre et produit un cintrage directionnel. La position et le nombre des attaques déterminent où s'arrête le front de matière et, partant, où se situent les régions fragiles. Une éjection mal conçue applique un effort alors que la pièce est encore chaude. Chacun de ces points est vérifiable : modifiez un paramètre, rééchantillonnez et consignez la façon dont les relevés évoluent. Le livrable doit être « modifier ce paramètre a déplacé le relevé dans ce sens », et non « le procédé est mauvais ».

Conception et outillage

Les transitions d'épaisseur de paroi abruptes concentrent le retrait différentiel. Les grandes surfaces non soutenues s'affaissent sous leur propre poids pendant le refroidissement. Les dispositions de nervures asymétriques tirent la pièce de côté. Ce groupe se valide autrement : généralement en comparant la répartition spatiale entre empreintes et entre lots. Si une empreinte reproduit sans cesse la même morphologie de déformation, la mise en cause devient sans ambiguïté.

Opérations en aval

Le couple de serrage à l'assemblage, le retrait de polymérisation de l'adhésif et la manière dont les pièces sont manipulées ou gerbées modifient tous la forme d'une pièce déjà moulée. Le test est simple : mesurez une fois après chaque opération et notez à quelle étape l'échec apparaît ou s'aggrave. Une bonne part des « défauts de moulage » est introduite après le moulage.

La métrologie elle-même (en dernier, mais pas en second plan)

Ce n'est qu'une fois les points ci-dessus écartés que l'on ajuste le schéma de mesure : la densité d'échantillonnage représente-t-elle correctement la région, la règle d'ajustement concorde-t-elle avec l'exigence technique, la posture de la pièce introduit-elle une flèche sous poids propre, le bridage déforme-t-il élastiquement la pièce, et la température ambiante se situe-t-elle dans la plage spécifiée par l'équipement.

La température est chroniquement sous-estimée. POMEAS documente par exemple un environnement de fonctionnement de 20 +/- 1 C pour la série IMAGE 3. Dans les données à l'origine de cette série, il n'existe aucun relevé de température ni d'humidité : nous ne pouvons donc porter aucun jugement sur les conditions qui prévalaient. Cela est consigné ici comme une limite, non comme une réserve de style.

Étape quatre : figer le tout dans un critère réutilisable

Une fois la cause trouvée et vérifiée, figez-la, sinon le même problème réapparaît le mois suivant. Figez la définition et l'annotation de chaque zone ; la méthode et la densité d'échantillonnage par zone ; la règle d'ajustement et la base du verdict ; et le moment du prélèvement, par exemple le nombre d'heures écoulées après le moulage au moment où la pièce est mesurée.

Ce n'est qu'ensuite que les données deviennent comparables entre lots et utiles pour la surveillance de tendance et l'alerte procédé. Le livrable est un document que n'importe quel opérateur peut prendre en main, pas un fichier d'ingénierie qui vit sur un seul ordinateur portable.

À lire également

Les données du cas sous-jacent sont traitées dans le premier article de cette série ; les raisons pour lesquelles les zones divergent sont exposées dans le deuxième ; les indicateurs agrégés tels que le taux de NG sont traités séparément, de même que la transformation des données de contrôle en décisions.

Produits associes et notes de configuration

• POMEAS MX Automatic Vision Measuring Machine - Permet de réunir plusieurs méthodes de détection sur une même plateforme, utile pour vérifier une attribution par plusieurs techniques
• POMEAS IMAGE 3 Instant Vision Measuring System - Environnement de fonctionnement publié à 20 +/- 1 C et humidité de 30-80 %, sans condensation
• SFS-D1220 chromatic confocal displacement sensor - Distance de référence de 20 mm avec une plage de +/- 0.6 mm ; documenté pour la mesure liée aux marches et au gauchissement

Lectures associees

• Contrôle de planéité d'une pièce plastique transparente : ce que deux jeux de données montrent réellement
• Deux zones de planéité, deux verdicts opposés sur une même pièce
• Ce que la planéité signifie réellement, et avec quoi on la confond souvent
• Méthodes de mesure de la planéité comparées : marbre, machine à mesurer tridimensionnelle, vision, confocal
• La répétabilité n'est pas l'exactitude : lire étendue, sigma et Cpk en toute honnêteté
• Comment choisir un équipement de contrôle de planéité : une méthode inverse en cinq étapes
• Confocal spectral ponctuel pour plastiques transparents : atouts, limites et quatre erreurs
• Planéité multipoint ou à point unique : choisir la manière de collecter les points
• D'où vient le gauchissement des pièces injectées
• Transformer les données de contrôle en décisions : quatre stades d'affinage

Questions frequentes

Un verdict NG du logiciel signifie-t-il que le client a refusé la pièce ?

Non. Cela signifie que le relevé de zone est sorti de la limite haute configurée dans le programme à ce moment-là : un verdict automatique rendu au regard d'une règle. L'acceptation par le client suppose généralement aussi des marges de reprise, une vérification à l'assemblage et une revue de dérogation. Les deux ne sont pas interchangeables et ne doivent jamais se substituer l'un à l'autre dans la communication externe.

Faut-il examiner la machine ou le procédé en premier ?

Confirmez d'abord la géométrie défaillante et la forme des données, puis le procédé, et évaluez le schéma de mesure en dernier. Ce n'est que lorsque les relevés sont dispersés sans motif que les facteurs de mesure passent en tête de file. Inverser cet ordre fait brûler beaucoup de temps sur l'instrument alors que la cause loge dans l'outillage ou la conception.

Une pièce peut-elle changer après un certain temps de repos ?

Pour les plastiques, oui. La relaxation des contraintes après moulage et l'absorption d'humidité altèrent l'une et l'autre la forme dans le temps. Toute comparaison entre lots doit donc consigner le moment du prélèvement, sans quoi ce qui ressemble à une variation du procédé n'est peut-être que du temps écoulé.

Combien d'échantillons avant de pouvoir conclure quoi que ce soit ?

Cela dépend de la question. Pour décider si une pièce est hors tolérance, un seul suffit. Pour décrire la distribution d'un lot, il faut plusieurs pièces réparties entre empreintes et postes. Pour caractériser la capacité d'un procédé, il faut des données continues sur de nombreux lots en conditions stables. Adaptez la taille de l'échantillon à la question plutôt que de choisir un nombre dans l'abstrait.

Pourquoi ne pas assouplir la tolérance sans attendre ?

Parce qu'ajuster les limites avant de connaître la cause détruit la comparabilité avec tout ce qui sera mesuré ensuite et masque une tendance qui pourrait s'aggraver. Une fois la cause trouvée et corrigée, revenez sur la pertinence de la limite elle-même — et documentez le fait que ce changement a eu lieu.

La température a-t-elle vraiment de l'importance ?

Son importance dépend de l'échelle de mesure, du coefficient de dilatation thermique du matériau et de l'écart de température réel. L'équipement publie aussi ses propres exigences environnementales : POMEAS spécifie 20 +/- 1 C pour la série IMAGE 3. Aucun relevé environnemental ne figure dans les données de cette série : aucune affirmation quantitative sur les conditions du moment ne peut donc être formulée — c'est l'une des limites connues de ce jeu de données.