Un taux de rebut plus faible grâce à une géométrie de siège optimisée

KENDRION

Kendrion Portraet

Stefan Steimle,
Responsable qualité chez Kendrion

« Lorsque nous avons acquis le système de mesure InfiniteFocus, notre objectif était de réduire nos coûts de production et nous y sommes arrivés. Nous avons pu réduire considérablement le taux de rebut de notre production puisque les problèmes d’étanchéité ont pu être mis en corrélation avec les non-conformités géométriques des composants impliqués et ont donc pu être corrigés »

Une grande justesse de mesure ainsi qu’une réduction significative du taux de rebut ont convaincu Kendrion GmbH de choisir Alicona. Grâce à la technologie de mesure optique par Variation Focale d’Alicona, KENDRION (Villingen) GmbH contrôle la circularité de ses sièges de soupape de manière répétable et raccordée afin d’obtenir une étanchéité parfaite. Ceci s’applique même aux soupapes comportant des angles d’ouverture réduits avec des tolérances de l’ordre du micron.

Les exigences en matière de précision dimensionnelle et de tolérance d’écart de forme sont particulièrement élevées dans l’industrie automobile. Le groupe KENDRION développe, produit et distribue des solutions électromagnétiques et mécatroniques haut de gamme dédiées aux applications industrielles et automobiles. Sur son site allemand de Villingen-Schwenningen, les deux divisions dédiées aux produits destinés aux véhicules de tourisme et aux systèmes d’entraînement industriels sont réunies sous le même toit. La gamme de produits de Villingen regroupe les composants et les systèmes high-tech dans le secteur automobile, y compris les systèmes d’injection essence et diesel, ainsi que les systèmes de gestion et d’assistance des moteurs.

Dans le cadre du système qualité de KENDRION, les microcomposants de régulation des valves haute-pression font partie des éléments les plus complexes à contrôler en termes de tolérance dimensionnelle et d’état de surface. Pour réaliser ces contrôles, KENDRION utilise le système de métrologie 3D optique Alicona afin de détecter les non-conformités et de réaliser le suivi de production.

Kendrion Valve Inspection

Grâce à l’utilisation d’Alicona, Kendrion est capable de mesurer les sièges de soupape de manière répétable et raccordée afin d’assurer une étanchéité optimale.

Réduction des coûts de production et diminution du taux de rebut

« Lorsque nous avons acquis le système de mesure InfiniteFocus, notre objectif était de réduire nos coûts de production et nous y sommes arrivés. Nous avons pu réduire considérablement le taux de rebut de notre production puisque les problèmes d’étanchéité ont pu être mis en corrélation avec les non-conformités géométriques des composants impliqués et ont donc pu être corrigés », explique Stefan Steimle, Responsable Qualité de KENDRION.

En plus de la génération de très fines gouttelettes de combustible, les systèmes d’injection remplissent une fonction de régulation indispensable lors de l’injection du combustible dans la chambre de combustion d’un moteur diesel. Les vannes de régulation haute-pression produites par KENDRION régulent la pression du système au niveau requis dans une gamme allant jusqu’à 2 700 bars.

La justesse de la circularité des valves, ainsi que l’uniformité de leur état de surface sont décisives pour le bon fonctionnement de la soupape. Pour que la pression régulée par le dispositif d’asservissement soit conforme aux spécifications, les écarts de forme des sièges doivent pouvoir être mesurés et analysés, même s’ils sont minimes. Ceci nécessite donc des solutions de mesure flexibles et haute résolution, qui doivent également être appropriées pour mesurer des géométries difficiles d’accès sur des pièces de très petite dimension et permettre l’analyse de structures de surfaces critiques.

« Naturellement, nous avons consulté plusieurs fabricants lorsque nous cherchions un système de mesure. D’autres technologies nous ont également semblées séduisantes dans une première approche, mais elles n’ont finalement pas pu répondre à nos exigences après une étude plus approfondie », explique Stefan Steimle. « Les mesures doivent être rapides, mais pas au détriment de la précision. C’est pour cela qu’Alicona fournit la solution de mesure la plus efficace, avec une justesse impressionnante, même quand les tolérances sont très contraignantes. »

Le système de métrologie haute résolution permet également de mesurer des écarts de circularité sur des sièges de soupape dans une gamme de 1 à 2 μm. Ceci constitue un défi à cause du faible angle d’ouverture du cône du siège (< 45°). Sur ce type d’application, les systèmes de métrologie optique classiques, qui mesurent généralement le long de l’axe du cône, atteignent alors leur limite de détection sur les pentes. La technologie de Variation Focale d’Alicona, permet quant à elle de mesurer des flancs abrupts jusqu’à 87° et des rayons de faible dimension.

Kendrion Valve Inspection

Mesure 3D du siège de soupape en couleurs réelles et en pseudocouleurs

Stefan Steimle, Responsable Qualité, explique : « Alicona nous permet de réaliser des mesures de forme et de géométrie 3D sur des zones difficilement accessibles au moyen d’un palpeur à contact. Par exemple, nous sommes maintenant capables de mesurer la coaxialité de l’axe du cône du siège par rapport à l’axe du cylindre extérieur ». Une bonne coaxialité évite une usure unilatérale des surfaces d’étanchéité, et pour ce faire, les écarts entre les axes doivent pouvoir être évalués de manière juste et répétable dans une gamme inférieure à 0,0100mm. Le système de métrologie InfiniteFocus G5 permet de mesurer la pièce sous différents angles. Cette mesure de forme complète est réalisée au moyen de l’unité de rotation de haute précision Advanced Real3D. Les différentes mesures obtenues sont alors combinées pour former un fichier 3D complet haute résolution.

Enfin, le système permet de mesurer les paramètres de rugosité 2D et 3D (ISO 25178) du siège de soupape. Pour pouvoir déterminer si les conditions optimales de flux du fluide au travers de la vanne sont réunies, le diamètre du cylindre interne et le rayon de l’arête, ou l’absence de bavure entre le cylindre intérieur et le cône de la soupape, sont contrôlés. Il est essentiel ici que l’ensemble du procédé de mesure puisse être intégré dans un programme pour être ensuite répété, afin de limiter l’influence de l’opérateur.

Solutions de mesure optique pour l’ensemble du procédé de la ligne automobile

Outre les pièces clés de ses valves de régulation de pression, KENDRION mesure également, avec le même moyen de mesure optique, des petites pièces en plastique ou en élastomère. Auparavant, ces pièces ne pouvaient pas être mesurées avec les moyens tactiles, en raison de la déformation des composants. « La possibilité d’analyser des zones des surfaces fonctionnelles, telles que les surfaces portantes et les zones d’étanchéité, nous a fourni de nouveaux renseignements précieux. Nous avons été impressionnés par les capacités d’analyse 3D en général de l’équipement et par ses capacités de mesure d’écart de forme 3D », résume Kendrion.