Un entretien avec le Dr Uwe Hilpert, chef de produit CT
La tomodensitométrie industrielle (TDM) fonctionne comme la TDM médicale, avec des rayons X. Pendant le processus de scannage, le patient, ou l'objet à mesurer, est traversé par des rayons X sous différents angles. Des images radiographiques bidimensionnelles sont enregistrées par un détecteur plan situé en face de la source de rayons X et stockées dans la mémoire d'un ordinateur.
La principale différence entre la tomodensitométrie industrielle et la tomodensitométrie médicale réside dans le fait que l'objet est tourné au lieu que l'ensemble du système de tomodensitométrie tourne autour du patient. Le grand avantage de ce système est qu'il est beaucoup plus compact. Ici, l'objet à mesurer est simplement placé sur une table tournante, au lieu qu'un patient soit poussé à travers l'ensemble du scanner.
Dans les deux cas, le tomographe fait office de scanner pour l'acquisition de données, qui numérise l'objet à mesurer. Après le scanner, le résultat de la mesure est stocké dans la mémoire de l'ordinateur. Il s'agit d'images bidimensionnelles qui ont été assemblées (reconstruites) en une pile d'images tridimensionnelles. Le logiciel permet de découper virtuellement cette pile d'images dans n'importe quelle direction et d'afficher les images en coupe. Ces images en coupe donnent un aperçu détaillé de l'intérieur de l'objet à mesurer.
Pour l'analyse et l'évaluation des données, des logiciels spécifiques sont utilisés en fonction de l'application. Le logiciel exact dépend de l'application respective. WENZEL soutient les utilisateurs par son propre logiciel. Selon le cas d'application, le logiciel WM | PointMaster 4 CT, ou le logiciel WM | Quartis conviennent individuellement ou en complément. En outre, l'utilisation d'interfaces standard permet de prendre en charge tous les logiciels courants du marché.
Le point fort du WM | PointMaster 4 CT de WENZEL réside dans la visualisation et l'évaluation des données CT, le point fort du WM | Quartis dans l'évaluation technique de mesure des tolérances de forme et de position tout au long de la production. La particularité du logiciel WENZEL est que chaque logiciel WENZEL fonctionne avec n'importe quel matériel WENZEL . Cela permet des solutions d'automatisation inter-matériel en utilisant le matériel et le logiciel WENZEL. Les avantages de cette solution sont une formation réduite et une prise en main rapide par les utilisateurs.
L'utilisation de la TDM industrielle est très variée. Dans le domaine de ce que l'on appelle le contrôle non destructif des matériaux, le rôle du scanner est d'obtenir des informations sur la structure interne d'un matériau. L'analyse des matériaux est notamment importante pour détecter à temps les défauts dans le matériau d'un composant avant qu'ils n'entraînent une défaillance mécanique de ce dernier lors de son utilisation. - Un gain de sécurité énorme !
La détection des défauts et leur analyse dans les matériaux ne sont toutefois pas les seules applications de la TDM, loin s'en faut. Une fois qu'un composant complexe est assemblé à partir de pièces individuelles, d'autres défauts peuvent apparaître dans l'interaction des pièces individuelles et être détectés grâce au scanner.
Les applications de la TDM ne sont toutefois pas épuisées, loin de là. D'autres possibilités s'ouvrent grâce à des appareils de TDM spéciaux, conçus pour une précision maximale. Le rôle de la métrologie dans l'assurance qualité des entreprises de production est d'évaluer la précision dimensionnelle des composants. Les pièces produites défectueuses peuvent ainsi être évitées avant d'être intégrées dans des pièces plus complexes. Un aspect extrêmement important pour la réduction des coûts dans la production.
L'avantage unique de la tomodensitométrie dans le domaine de la métrologie est que, par rapport aux techniques de mesure traditionnelles, elle permet de saisir non seulement la surface accessible, mais aussi toutes les zones à l'intérieur du composant. Toutes les technologies traditionnelles utilisées dans la métrologie, comme les scanners optiques ou tactiles, ne peuvent pas détecter et évaluer les zones à l'intérieur des composants. Dans le cas de composants géométriquement plus complexes, ou de composants à éviter, ou de matériaux transparents, pratiquement seuls les scanners peuvent être utilisés comme systèmes de mesure.
Enfin, ce type de système CT de mesure, combiné à d'autres technologies de fabrication, permet de développer de nouveaux domaines d'application. Une fois que la géométrie de la pièce a été numérisée dans la mémoire de l'ordinateur après un scanner, les données peuvent être réintégrées dans la conception au moyen d'un logiciel spécial. Ce processus est connu sous le nom de "rétro-ingénierie".
Pour tous les cas d'application dans le domaine du contrôle non destructif, WENZEL utilise son propre logiciel 'WM | PointMaster 4 CT'. Grâce à sa structure modulaire, ce logiciel est souvent la solution la plus flexible et en outre très facile à utiliser. Il existe des modules axés sur l'évaluation et la visualisation des données CT, ainsi que sur l'analyse des inclusions et des fuites. WM | PointMaster permet aussi bien le traitement de nuages de points triangulés que celui de données CAO. Le module de métrologie permet d'effectuer des comparaisons théorique/réel avec une représentation en fausses couleurs. Il en va de même pour l'analyse de l'épaisseur des parois ou les cotations. Des modules pour la rétro-ingénierie des données CT ainsi que la compensation du retrait et de la déformation des moules dans le domaine de la fonderie ou de la fabrication additive complètent les fonctionnalités du logiciel.
Outre les rayons X, les rayons neutroniques ou les rayons gamma peuvent également être utilisés pour la tomographie. Ces derniers ne sont toutefois utilisés que de manière isolée dans l'industrie, lorsqu'il s'agit d'objets de mesure extrêmement denses ou très grands.
La tomographie industrielle peut examiner une grande variété d'objets et de matériaux, y compris les métaux, les plastiques, les céramiques, les matériaux composites et plus encore. La taille, le poids et le matériau sont déterminants pour la résolution et la pénétration. Les composants de faible densité sont préférés dans la mesure où ils peuvent être scannés très rapidement et avec une bonne qualité.
Les tomographes peuvent détecter la porosité, les fissures, les inhomogénéités, les inclusions et les corps étrangers. La technologie distingue les défauts en fonction de leur densité, de leur forme et de leur position dans le matériau. Les matériaux peuvent être distingués les uns des autres par leurs niveaux de gris ou leur luminosité. Les zones plus denses sont représentées de manière plus claire que les zones moins denses.
Pourquoi opter pour cette méthode plutôt que pour une autre méthode de contrôle non destructif, comme le contrôle par rayons X ou le contrôle par ultrasons ?
Comparée à d'autres méthodes de contrôle non destructif comme le contrôle radiographique 2D ou le contrôle par ultrasons, la tomographie offre une représentation 3D complète du résultat de mesure avec la distinction des matériaux. Cela permet donc d'inspecter des géométries de composants complexes avec les méthodes et les logiciels de la technique de mesure tridimensionnelle. Aucune autre méthode d'inspection non destructive ne peut offrir cela.
Les systèmes CT de WENZEL peuvent atteindre des taux d'inspection élevés, compatibles avec les taux de production. Dans certains cas d'application, pour des pièces à faible densité, comme par exemple dans le domaine du plastique, il est possible d'effectuer des mesures en série / en cours de production à la même cadence. Le temps de cycle pour le CT-scan est alors de l'ordre de quelques minutes, le temps de cycle par pièce de quelques secondes. Les systèmes de palettes répondant aux exigences spécifiques des clients en termes de débit de pièces sont conçus sur mesure.
La solution logicielle de WENZEL permet d'utiliser tous les systèmes CT de WENZEL en cours de production pour la surveillance des processus. Il faut souligner un grand avantage pour les entreprises avec des produits dans le domaine médical. WENZEL soutient les fabricants de produits médicaux par une possibilité de certification du logiciel pour la surveillance des processus selon les réglementations américaines FDA ("Food and Drug Administration").
La société WENZEL Group GmbH & Co. KG, en tant que fabricant de longue date de machines à mesurer tridimensionnelles tactiles de haute précision et de scanners optiques rapides, propose des tomographes industriels à rayons X pouvant être calibrés du point de vue métrologique. C'est précisément pour cela que les différentsmodèles WENZEL exaCT ont été développés. Tous les modèles exaCT se distinguent par une performance radiographique maximale sur un encombrement minimal et convainquent par une utilisation simple et sûre. Selon les besoins, une solution est appliquée, de l'appareil de table exaCT S à l'appareil universel exaCT U de 300 kV.
Le modèle de table exaCT S est un appareil de CT microfocal facile à utiliser, équipé d'une source de rayons X stable à long terme et à haute résolution. Il convainc par une résolution maximale d'environ 3,5 µm, une capacité de calibrage métrologique avec une précision, MPEE, de 6,9 µm et une puissance radiographique impressionnante de 130 kV. Sans avoir besoin de raccordements secondaires tels que l'eau ou l'air comprimé, l'appareil trouve son application partout où les tomodensitomètres traditionnels sont tout simplement trop grands et trop lourds, pour des objets à mesurer de petite taille ou dans des espaces restreints. Une exploitation avantageuse avec des intervalles de maintenance d'un an complète les avantages de l'appareil.
Dans le domaine des systèmes exaCT de taille moyenne, les modèles exaCT M et exaCT L, dont l'équipement est flexible, permettent des configurations pour des tubes à rayons X de 150 kV pour une haute résolution, ou de 225 kV pour une haute puissance. Le système de microfocalisation exaCT L 150 atteint des résolutions de l'ordre de quelques micromètres, entre 3,5 µm et 4 µm. L'exaCT M 225 et l'exaCT L 225 convainquent par leurs puissances radiographiques extrêmement élevées, jusqu'à 225 kV et 1600 W maximum. Ces systèmes sont complétés par une gamme de détecteurs rapides allant jusqu'à une résolution de 3k.
L'appareil universel exCT U peut être équipé au choix de tubes à rayons X microfocus de 225 kV ou de 300 kV. La série de modèles peut être calibrée selon ISO 10360 / VDI2670 et atteint non seulement des résolutions de l'ordre du micromètre inférieur, mais aussi une précision calibrée dans la plage MPEE d'environ 10 µm. Différents détecteurs haute résolution ou rapides 4k-/3k- sont disponibles sur demande du client. L'exaCT U est également disponible avec deux portes pour les chargements et déchargements rapides.
Dr. Uwe Hilpert | Chef de produit CT | Phone : +49 6020 201-3803
uwe.hilpert@wenzel-group.com | www.wenzel-group.com
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