Mesure de pointe

Réaliser des mesures de haute précision en 3 x 8 au moyen de procédures lentes et de techniques de mesure classiques laborieuses demande beaucoup de temps et de patience, et pose souvent des problèmes d'efficacité. En optant en faveur d'un système de mesure à la pointe du progrès, l'entreprise souabe Stihl a considérablement accéléré le contrôle qualité de vilebrequins et de bielles dans son usine principale, située à Waiblingen, en Allemagne. L‘utilisation de la machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) Leitz PMM-C 3D et d‘un logiciel hautement paramétré, permet un auto-contrôle de l‘opérateur, même dans le cas de mesures complexes.

Qu'il s'agisse d'une tronçonneuse puissante pour abattre des arbres, d'un outil fiable pour les adeptes du bricolage, d'un appareil multifonction pour l'armée et la police ou d'un système de secours pour les pompiers et les équipes d'aide sur le terrain, les tronçonneuses Stihl sont prisées dans le monde entier. Par moments, il était nécessaire d'affréter des avions entiers pour répondre à la forte demande en provenance d'exploitants forestiers au Canada et aux États-Unis.

Mais, le premier fabricant mondial de tronçonneuses a des ressources bien plus étendues que cela. Le groupe Stihl conçoit, réalise et vend divers outils motorisés pour l'industrie forestière et agricole, de même que pour les secteurs de la constructions, des paysagistes et des particuliers. Sa gamme englobe entre autres des souffleuses, des meuleuses d'angle, des tarières et des équipements de nettoyage et est subdivisée en plus de 10 groupes de produits.

Fondée en 1926 et établie à Waiblingen-Neustadt, en Allemagne, l'entreprise souabe emploie actuellement près de 15 000 personnes dans le monde et a enregistré en 2015 un chiffre d'affaires de plus de 3 milliards d'euros. En même temps, ses investissements mondiaux, à hauteur de 235 millions d'euros en 2015, marquent un nouveau record dans l'histoire de la société. Conformément à l'esprit entrepreneurial souabe, le fabricant a financé tous ses investissements lui-même. Il a minutieusement étudié la rentabilité, l'efficacité et la pérennité des solutions envisagées avant de prendre une décision.

Le plan d'investissement incluait l'usine 1 au siège de l'entreprise, à Waiblingen, où l'assurance qualité du centre des transmissions à manivelle s'est dotée d'une technologie de mesure avancée, avec l'acquisition d'une MMT 3D de très haute précision. Une initiative venue couronner le succès de Stihl en 2015.

Constituant le coeur des outils motorisés de Stihl, le vilebrequin et la bielle sont fabriqués au centre des transmissions à manivelle. Le parfait fonctionnement de ces pièces est à la base de la performance optimale des machines et de l'absence de vibrations. C'est aussi la composante clé de la durée d'utilisation légendaire des moteurs Stihl.

« Ce que nous réalisons ici sont des pièces maîtresses de haute précision, caractérisées par les tolérances les plus étroites, de l'ordre du micron », explique Stefan Baumert, directeur de la planification de l'assurance qualité des transmissions à manivelle dans l'usine 1 de Stihl, à Waiblingen.

Une augmentation de l‘activité demandant un changement de machine

« C'est ici que nous effectuons en général les tests accompagnant la production en série et l'inspection », ajoute l'ingénieur expert. « Cette procédure comprend des mesures de forme et de position, mais aussi le contrôle de la rotondité, du parallélisme et de la cylindricité, pour mentionner les caractéristiques les plus importantes. Elle impose un haut degré d'habileté et de patience, et c'est précisément le défi auquel nous étions confrontés, notamment en rapport avec les tests accompagnant la production en série. »

Comme ils sont trop complexes pour un auto-contrôle, il fallait confier aux spécialistes de l'assurance qualité le soin d'effectuer les mesures de vérification en plus de l'inspection dans le laboratoire de mesure de précision. Les relevés réalisés impliquaient aussi une certaine expérience et des connaissances techniques.
Il a fallu revoir tout le processus pour le rendre plus rapide, plus efficace et plus économique. « À cet effet, nous disposions d'un ensemble de machines à mesurer, telles que des systèmes de mesure de forme », précise Stefan Baumert à propos de l'équipement d'origine. « L'utilisation de nombreux équipements s'avère laborieux, ne serait-ce qu'en raison du bridage répété des pièces examinées lors de chaque cycle de mesure. Ces opérations représentent tout bonnement une perte de temps. »

La situation est devenue difficile lorsque les ressources humaines du laboratoire de précision n'ont plus été capables de répondre à la demande d'une exploitation continue sur six jours. « Pour éliminer ce goulot d'étranglement, nous devions de plus en plus faire appel au personnel de l'unité de production pour réaliser des tests dans le laboratoire », indique Stefan Baumert. Pour cela, il fallait former les collaborateurs, les doter des qualifications nécessaires et les superviser.

À cela s'ajoute le temps d‘intervention de l'opérateur. Les machines étaient très précises, mais une certaine perte de précision se produisait par exemple lors de l'orientation manuelle de vilebrequins en relation avec la représentation des courbes.

Tolérances très étroites, temps limité et rendement de mesure élevé : trois impératifs qui constituent un énorme défi même pour le responsable de l'assurance qualité le plus expérimenté. « Si vous devez en plus respecter les plus hautes exigences dans le domaine de la documentation et de la reproductibilité des résultats de mesure, vous vous heurtez rapidement à des limites », note le planificateur de l'assurance qualité au centre des transmissions à manivelle.

La nécessité d'agir était donc évidente, surtout face à la difficulté croissante de se procurer des pièces de rechange et des mises à jour de logiciel pour l'équipement de mesure existant.

« Il a fallu redéfinir l'ensemble du processus pour le rendre plus rapide, plus efficace et plus économique. Il était aussi impératif de diminuer le temps d‘intervention de l'opérateur sur le processus de mesure et d'obtenir des résultats reproductibles », déclare Stefan Baumert en résumant les spécifications requises de la nouvelle technologie de mesure.

De grandes attentes en matière de précision et de répétabilité

Au terme d'une étude étendue des produits du marché et d'une procédure de sélection rigoureuse, Stihl a choisi la compétence de Hexagon Manufacturing Intelligence et sa technologie de mesure tridimensionnelle de très haute précision.

« Les spécialistes de Hexagon étaient les plus compétents et les plus aptes à me renseigner sur les solutions dont nous avions besoin, également en rapport avec les fonctionnalités du logiciel. Nous avons tout de suite eu confiance », affirme Stefan Baumert.

« Nous avons vérifié nos capacités à remplir les spécifications de précision du client, de l'ordre du micron, au moyen de la MMT Leitz PMM-C de haute précision en accomplissant des mesures d'essai sur les composants prévus dans notre établissement à Wetzlar », explique Gerhard Ehling, responsable régional du soutien aux ventes chez Hegaxon Manufacturing Intelligence et coordinateur du projet Stihl. « Il était tout aussi important de vérifier la conformité de l'analyse de capacité pour la reproductibilité. Avec une valeur Cg de 1,33, nous pouvons également donner à Stihl toute l'assurance nécessaire dans ce domaine. »

La Leitz PMM-C est une MMT 3D dotée d'un pont fixe. Elle allie une très haute précision et une vitesse exceptionnelle, en fournissant des capacités de mesure optimales. Ces caractéristiques lui permettent de réaliser de façon rapide et économique toute tâche de mesure complexe, et elle peut même faire office de centre de mesure d'engrenages.

Le pont fixe en fonte et la base en granite garantissent une stabilité et une rigidité de longue durée des axes de mesure, ainsi qu'une précision rigoureuse dans tout le volume de mesure.

Le servomoteur et ses vis à billes permettent des vitesses de mesure très élevées et une forte accélération sur de courtes distances, tout en veillant à une détermination extrêmement fiable de la position. Les axes X et Y dissociés permettent des corrections et une remise en service rapides.

Dotée d'une tête de mesure LSP-S2 à scanning intégré de haute vitesse, la Leitz PMM-C se distingue aussi par son aptitude à acquérir de grands volumes de points. Cela la rend apte à réaliser des mesures de forme rapides, comme chez Stihl à Waiblingen.

Le scanning à haute vitesse variable garantit une vitesse de mesure optimale en fonction des tolérances et des caractéristiques géométriques. Le palpeur relève rapidement des zones légèrement courbées et droites. Les courbes prononcées et tolérances étroites par contre réduisent la vitesse du système.

Gain de temps important pendant l'inspection et les tests de série

« La Leitz PMM-C nous permet de réduire considérablement le temps d'inspection », observe avec grande satisfaction Stefan Baumert, planificateur de l'assurance qualité chez Stihl. « Avec l‘ancien équipement, la mesure complète d'un vilebrequin prenait environ 30 minutes, en raison des nombreux rebridages nécessaires. Aujourd'hui, cette procédure dure tout juste 7 minutes. Elle fournit une précision maximale et une répétabilité absolue. C'est vraiment impressionnant ! »

L'interface utilisateur basée sur le logiciel de mesure QUINDOS de Hexagon et adaptée aux besoins de Stihl était un facteur important dans la réduction du temps. Stefan Baumert le confirme. « Grâce au guidage utilisateur clair et à la configuration extensive des programmes de mesure, notre personnel maîtrise le système et peut effectuer facilement un auto-contrôle. Il est à même de réaliser des mesures fiables et précises après une seule session de formation. »

« À noter aussi que le temps d‘intervention de l'opérateurest pratiquement nulle et que le logiciel fournit des résultats de mesure presque automatiques en combinaison avec la
machine », ajoute Gerhard Ehling.

C'est aussi le cas lors de tests de différents types de composants. Les programmes de mesure QUINDOS configurés en différentes familles de produits, en combinaison avec un masque de saisie adapté, garantissent la reproductibilité des processus de mesure et limitent l'intervention de l'opérateur à l'introduction des données spécifiques des pièces.

Avantages additionnels grâce au calibrage de l'équipement d'inspection

L'équipe Stihl a découvert une autre possibilité d'application de la Leitz PMM-C de haute précision. Depuis la mi-2016, elle utilise cette machine pour calibrer l'équipement de test, tel que les gabarits, au centre des transmissions à manivelle.

Pour ce projet, Stihl a créé un dispositif permettant de brider jusqu'à 40 unités et de les évaluer lors d'un seul cycle de mesure. Hexagon, pour sa part, a élaboré le programme de mesure. Ce projet réussi, illustre bien le domaine d'application étendu et de la grande flexibilité de la Leitz PMM-C.

Plus rapide, plus efficace et plus précis – tout fonctionne sans heurts dans le service d'assurance qualité du centre des transmissions à manivelle de Stihl. Maintenant, plus rien ne peut altérer l‘efficacité.