C 'est sous un soleil radieux que s'est déroulée, du 25 au 28 septembre derniers à Besançon, l'édition 2018 de Micronora, le salon des microtechniques et de la précision. Inaugurée par Bruno Grandjean, le nouveau président de l'Alliance Industrie du Futur (AIF), cette manifestation biennale a attiré quelques 15 220 visiteurs (dont 14,5 % d'étrangers) venus découvrir les innovations de 629 exposants (dont 35 % d'étrangers) repartis sur les 25 000 m² de surface d'exposition et les cinq halls du centre d'exposition de Besançon. Thème très en vogue dans les salons dédiés à l'industrie, l'industrie du futur, appelée aussi industrie 4.0, a tenu une place de choix dans cette édition 2018 de Micronora, notamment dans les thématiques des tables rondes et conférences organisées en parallèle de l'exposition, mais aussi et surtout avec la mise en place au cœur du salon, d'une unité autonome de production (UAP) en fonctionnement permettant la fabrication d'une pièce complexe associant deux technologies, à savoir l'usinage et l'impression 3D.

Une unité de production autonome au cœur du salon

L'édition 2018 de Micronora a attiré quelque 15 220 visiteurs (dont 14,5 % d'étrangers) venus découvrir les innovations de 629 exposants. Pour son cinquantenaire, la prochaine édition se déroulera du 22 au 25 septembre 2020.

L'UAP présentée comporte six postes de travail différents (conception, usinage, contrôle, fabrication 3D, assemblage et marquage laser) comme autant d'étapes dans la fabrication de la pièce en question. À cela, il faut ajouter un chariot mobile autonome ou AGV ( Autonomous Guided Vehicule ), équipé d'un bras robotisé collaboratif et piloté par un logiciel superviseur, qui assure la liaison et l'acheminement des pièces entre les différents postes et constitue, de ce fait, la colonne vertébrale de l'UAP. L'unité a ainsi mis en avant différentes solutions proposées par différents acteurs de l'industrie pour assurer le bon déroulé de la fabrication des pièces. Le poste conception est ainsi pris en charge par AJ Solutions (environnement Solidworks) qui, dans un premier temps, conçoit la pièce en 3D sur ordinateur, puis transmet le fichier de CAO au centre d'usinage de haute précision 701S de Willemin-Macodel, qui constitue le deuxième poste de travail de l'UAP. La pièce réalisée est ensuite posée, par un robot intégré à la machine, sur un plateau qui est confié à HelMo, la solution robotique mobile collaborative signée Stäubli, qui a été choisie pour acheminer les pièces d'un poste à l'autre. Présentée pour la première fois en France à cette occasion, HelMo associe un AGV et un bras motorisé collaboratif TX2-90 et peut se mouvoir de manière autonome, y compris en présence d'opérateurs dans son espace de travail (dans ce cas, il réduit sa vitesse ou s'arrête lorsque des « collègues » humains s'approchent de lui, puis reprend son trajet vers son objectif), grâce à une surveillance permanente de son environnement par le biais de trois scanners laser intégrés. C'est HelMo qui rythme l'ensemble de la production en assurant le transfert des pièces d'un poste à l'autre en temps masqué. « En fait, nous ne voyons pas HelMo comme un robot, mais davantage comme un assistant capable de travailler de manière flexible au fur et à mesure des besoins », précise Gerald Vogt, directeur de Stäubli Robotics. La qualité de l'usinage est ensuite contrôlée sur un troisième poste de travail constitué du système avancé de métrologie de surface InfiniteFocusG5 d'Alicona.

Parallèlement, le fichier 3D de la pièce a également été envoyé aux imprimantes 3D de Frenchmakers, qui réalisent les pièces en résine et composent le quatrième poste de travail. Quant au cinquième poste de travail, son rôle consiste à graver au laser un QR code sur la pièce usinée par le LEM Quartz de Laser Cheval (Groupe IMI).

Une Unité autonome de production (UAP) placée au cœur du salon a procédé à la fabrication de pièces associant un élément usiné (avec un QR code gravé en son centre) et un élément réalisé en impression 3D (résine noire en périphérie de la pièce).

Ce QR code permet de télécharger toutes les informations sur les équipements présentés dans l'UAP. Enfin, un sixième et dernier poste de travail assemble les deux éléments de la pièce (partie usinée et pièce en résine), une tâche qui revient au robot collaboratif YuMi d'ABB. Et pour « orchestrer » toute cette unité de production qui, rappelons-le, fonctionne de manière autonome (aucune intervention humaine n'est nécessaire), il ne faut pas oublier la partie logicielle qui permet de piloter et de synchroniser l'ensemble. Ce travail important d'ingénierie est revenu à la société MC Robotics, une start-up bisontine, et à son créateur Mathieu Charles, via le logiciel Kactus. En tout, du premier poste de l'UAP, celui de conception, au dernier poste, celui d'assemblage, 10 minutes suffisent à l'AGV pour effectuer l'ensemble des transferts de poste à poste et à l'UAP pour fabriquer ces pièces. Ceux qui se sont rendus au salon Global Industrie en mars dernier ont en mémoire l'usine autonome, grandeur nature, qui avait été présentée aux visiteurs sur une surface de plus de 1 000 m ² et qui mettait en avant les bienfaits de l'industrie du futur à l'échelle d'une grande usine. Mais dans le cas de Micronora, la démonstration de l'UAP décrite plus haut présente une « philosophie » différente, comme nous l'explique Michel Froelicher, vice-président de Micronora, à qui l'on doit l'idée de la mise en place de cette UAP sur le salon : « Cette installation de production a surtout pour objectif de démontrer que l'industrie 4.0 n'est justement pas réservée qu'aux seuls grands groupes industriels. On voit bien ici avec notre UAP, qu'une PME peut s'équiper à moindre frais et avec des moyens existants sur le marché pour entrer de plain pied dans la démarche Industrie 4.0 » . Pour franchir le pas, plutôt que le coût, Michel Froelicher identifie ce qu'il considère comme le seul véritable obstacle au développement de l'industrie 4.0. « La clé réside dans la maîtrise de cette démarche, ce qui suppose de disposer de bons spécialistes et, par conséquent, de mettre en place un effort de formation considérable qui doit commencer dès maintenant. C'est à ce prix, et seulement à ce prix, que nous pourrons répondre à la formidable mutation du marché du travail qui est en marche et avoir assez de candidats pour les milliers d'emplois qui seront créés demain », assène-t-il.

Des nouveautés en bras de mesure 3D

Mais revenons à ce qui demeure le cœur de Micronora, à savoir son exposition. Parmi les 629 exposants (auxquels il faut ajouter 291 sociétés ou marques représentées), plusieurs fournisseurs de composants ( nous reviendrons sur ce sujet dans un prochain numéro ) et d'instruments de mesures mécaniques avaient fait le déplacement. À commencer par les spécialistes des bras de mesure 3D. Ainsi, Faro a-t-il présenté une solution permettant d'enrichir l´ensemble de sa gamme de produits FaroArm d'un huitième axe distant. Le système de bras de mesure à huit axes Faro 8-Axis combine un bras de mesure 3D de la gamme Quantum FaroArm ou Quantum ScanArm, au choix, et une platine de rotation complètement intégrée, sur laquelle est positionné l'objet à mesurer. Cette platine constitue une extension naturelle du bras de mesure 3D auquel elle est connectée sans effort ni temps de configuration supplémentaires, selon son fabricant. Ce huitième axe permet la rotation de la pièce mesurée en temps réel, permettant ainsi aux différentes parties de la pièce à mesurer d'être « atteintes » facilement par le bras de mesure, sans que l'opérateur n'ait besoin de repositionner celui-ci pendant la mesure ou de tourner autour de la pièce. L'utilisateur peut ainsi numériser et mesurer les caractéristiques de pièces de petites et grandes dimensions à partir d'une seule position du bras de mesure. Ergonomie et gain de temps de mesure (gain estimé par Faro à 40 % maximum comparé à une solution 7 axes classique) constituent par conséquent les principaux avantages de la solution Faro 8-Axis dans des applications d'inspection de pièces, d'alignement, d'analyse dimensionnelle, de comparaison entre modèle CAO et pièce, de numérisation 3D de pièces prototypées, de rétro-ingénierie, etc.

L'Unité autonome de production (UAP) présentée sur Micronora comporte six postes de travail (conception, usinage, contrôle, fabrication 3D, assemblage et marquage laser), auquel il faut ajouter un robot mobile autonome équipé d'un bras robotisé collaboratif (au premier plan, à gauche) - et piloté par un logiciel superviseur - qui assure la liaison et l'acheminement des pièces entre les différents postes de travail.

La gamme XM de machines de mesure tridimensionnelle signée Keyence intègre une fonction de réalité augmentée destinée à aider l'opérateur à réaliser les mesures dimensionnelles de la pièce.

Faro a par ailleurs profité de Micronora pour exposer ce qu'il présente comme la première sonde laser (ou tête scan-ner) 3D du marché de l'inspection manufacturière, capable de réaliser une numérisation 3D couleur en haute résolution. Baptisée Faro Prizm Laser Line Probe (Faro Prizm LLP), cette sonde s'intègre avec les bras de mesure de la gamme Faro Quantum ScanArm. La numérisation couleur permet la visualisation et l'utilisation d'un nuage de points 3D couleur très détaillé d'une pièce ou d'un assemblage, depuis un écran d'ordinateur. « La sonde Faro Prizm LLP trouve sa place dans la numérisation et la mesure des pièces moulées pour lesquelles la couleur et la texture de la surface numérisée constituent des critères essentiels pour une inspection exhaustive, ou pour identifier des fissures sur une tôle forgée qui ne sont pas détectables avec les technologies existantes », précise Pascal Burgain, senior account manager chez Faro France. Selon le fabricant, même les plus petits détails, comme la texture incluant des marques de soudure et de meulage, les modèles de sablage et d'usinage, ou encore des textes, peuvent être identifiés lors du processus d'inspection.

Toujours dans le domaine des bras de mesure 3D, Hexagon Manufacturing Intelligence a présenté la huitième génération de son bras de mesure Absolute Arm. Reprenant à son compte les caractéristiques qui ont fait le succès des générations précédentes (codeurs absolus supprimant les temps de référencement et de mise en température, rapports de diagnostic, poignées rotatives à faible friction, système d'équilibrage qui rend les mouvements et les mesures aisées, capacité à réaliser des mesures à pleine vitesse sans sacrifier la précision, etc.), la nouvelle gamme Absolute Arm y ajoute une conception modulaire du poignet, qui permet d'enlever complètement la tête laser (comme, par exemple, le nouveau scanner laser RS5) et la poignée-pistolet, facilitant ainsi les opérations de palpage dans un espace exigu. « De nombreux clients nous ont signalé qu'ils devaient effectuer des mesures dans des espaces de plus en plus réduits, tels que des cavités ou la partie intérieure de fixations complexes. Ces réflexions ont été à la base de ce nouveau développement, qui nous permet aujourd'hui de commercialiser la configuration de scanning la plus compacte du marché », précise Anthony Vianna, chef de produits Absolute Arm chez Hexagon. Le nouveau poignet est par ailleurs pourvu d'un écran qui apporte une vue d'ensemble des résultats de mesure et permet une commutation de profil et un calibrage au point mesuré directement, ce qui réduit l'utilisation de l'ordinateur de commande du bras de mesure.

Les nouveaux modèles Absolute Arm sont aussi disponibles en version 6 axes, pour des applications de palpage spécifiques. Et dans cette huitième génération, on trouve également le nouvel Absolute Arm Compact, qui a hérité des performances de l'ancien Romer Absolute Arm Compact, notamment en termes de précision (6 µm). Toute la gamme de bras de mesure Absolute Arm se décline en sept tailles, avec des rayons de mesure compris entre 1,2 et 4,5 mètres, et en trois niveaux de précision, soit au total 36 configurations pour un bras de mesure.

Une MMT compacte et modulaire

Dans le domaine des machines de mesures tridimensionnelles (MMT), Hexagon a exposé, entre autres solutions, sa MMT optique et multi-palpeurs Optiv Performance 322 qui combine en un seul système des mesures par contact et sans contact. La dernière-née de la gamme s'adresse à des applications telles que l'inspection des petits composants comme dans les secteurs du médical, de l'horlogerie et de l'électronique. Les pièces fabriquées par les industriels étant à la fois de plus en plus petites et complexes, cette MMT compacte, robuste, rapide à installer sur un plan de travail et pouvant être changée de place facilement sans nouveau recalibrage, propose aux industriels une précision conforme aux normes ISO 10360, une répétabilité à haute vitesse (300 mm/s), ainsi qu'une forte accélération, grâce à la rigidité de sa construction en granite pour la mesure de pièces de petites dimensions, que ce soit en salle de métrologie ou en atelier de production. Cette petite machine à pont fixe et plateau mobile, qui pèse moins de 180 kg, est par ailleurs dotée d'une technologie de compensation de température, qui calcule une valeur de correction pour les écarts de mesure, afin de fournir des résultats cohérents et répétables. Enfin, sa conception modulaire garantit une personnalisation simple des capteurs, du contrôleur, du PC et du logiciel de métrologie (PCDMIS) qui rend cette MMT évolutive.

La réalité augmentée au service de la mesure

Pour sa part, Keyence a exposé sur son stand sa gamme XM de machines de mesure tridimensionnelle lancée il y a environ un an. Compact et facilement transportable compte tenu de son gabarit, ce système sans portique repose sur un principe original. Il associe une sonde portable et une caméra infrarouge placée au-dessus d'un écran LCD de 15 pouces. Présentée comme insensible aux variations de température, cette sonde en quartz embarque un stylet, qui pointe les éléments de la pièce à mesurer, et est pourvue de sept émetteurs dont la position est repérée par la caméra infrarouge pour réaliser des mesures avec une précision de ± 8 µm et une répétabilité de ± 3 µm. Contrairement à un bras de mesure ou à une MMT classique, la sonde manuelle n'est liée à aucun élément mécanique, ce qui offre à l'opérateur une grande liberté de mouvement de la sonde et d'accostage du stylet. Autre originalité du système, le stylet de la sonde embarque en son extrémité une petite caméra qui permet de visualiser sur l'écran l'image de la pièce à mesurer en y superposant des informations sur la mesure, notamment les points où l'opérateur doit positionner le palpeur, mais aussi les valeurs mesurées en temps réel par la machine, ou bien encore le nom et le numéro de chaque élément de la pièce mesurée, ainsi que la page de mesure utilisée. Cette fonction de réalité augmentée permet à l'opérateur de visualiser d'un simple coup d'œil les sections mesurées et surtout de faciliter l'interprétation des résultats grâce à la génération automatique de rapports d'inspection contenant les images en réalité augmentée qui auront été enregistrées par la machine, le tout sans se servir d'un ordinateur.

Faciliter la vie de l'utilisateur

Faro a dévoilé une solution permettant d'enrichir l'ensemble de sa gamme de bras de mesure FaroArm d'une solution à huit axes (Faro 8-Axis) combinant un bras de mesure 3D et une platine de rotation complètement intégrée, sur laquelle est positionné l'objet à mesurer.

Dans le domaine des mesures de haute précision, la société japonaise Accretech a profité du salon Micronora pour annoncer le lancement européen de sa gamme d'appareils de mesure de surface Surfcom Touch. Présentés sur le stand de Trimos Sylvac Métrologie, distributeur en France des équipements portables d'Accretech, les Surfcom Touch se composent de cinq modèles dont la particularité est d'être mobiles et flexibles pour aller facilement de l'atelier à la salle de mesure. L'ergonomie et la facilité d'utilisation sont également les maîtres mots de ces machines. Ainsi disposent-elles d'une interface intuitive pour la prise de mesure et l'analyse des résultats. Lorsque l'opération de mesure est terminée, l'utilisateur peut tout de suite visualiser sur l'écran couleur des Surfcom Touch les courbes de profil et de rugosité. Les résultats sont immédiatement évalués en Go/NoGo à l'aide du paramétrage prédéfini. Qui plus est, ces machines peuvent sauvegarder les conditions de mesure, de réglage et de paramètres pour chaque pièce et les activer à tout moment. « L 'ensemble du process de mesure – du calibrage jusqu'à l'impression des résultats – a été pensé pour être simple et fiable », argumente Jordi Roméa, account manager chez Accretech Europe. La gamme Surfcom Touch est compatible avec les normes internationales DIN/ISO, JIS, ASME, CNOMO ainsi que l'ensemble des paramètres de profil, de rugosité, d'ondulations ou de texture.

Accretech La société japonaise Accretech a profité du salon Micronora pour annoncer le lancement européen de sa gamme d'appareils de mesure de surface Surfcom Touch. La machine était présentée sur le stand de Trimos Sylvac Métrologie, distributeur en France des équipements portables du japonais.

Accretech a également annoncé le lancement de l'ATC, une machine de détection de faux-ronds, conçue pour améliorer la productivité des machines-outils, spécialement celles dédiées à l'usinage à haute vitesse de matériaux tendres comme l'aluminium. Pouvant s'installer sur n'importe quelle machine-outil grâce à son fonctionnement sans contact et à sa conception adaptée aux environnements de production dif-ficiles, ce système breveté prévient ainsi les erreurs de process dues aux copeaux qui se logent dans le mandrin, entre le porte-outil et la broche lors du changement d'outil. L'ATC peut ainsi éviter un faux-rond anormal en détectant une erreur dès 5 µm à 600 tr/min et en stoppant la machine en seulement 0,3 s, limitant ainsi les rebuts coûteux. Robuste et étanche, le capteur fonctionne dans une plage de température de 0 à + 40 °C et présente une résistance aux vibrations maximale de 3,66 g dans les axes X,Y et Z.

Cure de minceur en tomographie

La tomographie était également représentée à Micronora. Outre la présence de Nikon Metrology qui ne présentait toutefois pas de nouveaux produits, il fallait se rendre sur le stand de Werth Messtechnik pour trouver de la nouveauté avec son Tomoscope XS lancé au printemps dernier. Alors que ces dernières années, les développements dans la tomographie se sont surtout concentrés sur la mesure haute résolution pour les grandes pièces et les matériaux difficiles à pénétrer, le TomoScope XS prend le parti de la compacité et des coûts réduits. « Alors qu'habituellement, en tomographie, le ticket d'entrée se situe entre 500 et 600 k€, il est possible de s'équiper du TomoScope XS dès 250 ou 300 k€ », affirme ainsi Bruno Vetticoz, directeur de Werth Messtechnik France. Selon son fabricant, ce nouveau type de machine combine les avantages d'autres types d'équipements. En particulier, le tube par transmission – de conception monobloc – génère un petit spot même à haute puissance, ce qui permet de réaliser des mesures rapides en haute résolution. La conception monobloc combine la source, le générateur de tension et la pompe à vide dans une seule unité. La tension maximale est de 130 kV, mais une option à 160 kV est disponible pour les pièces nécessitant une plus grande longueur de pénétration ou pour des matériaux plus denses. Et comme toutes les machines Werth, le TomoScope XS reconstruit le volume pièce en temps réel et en parallèle durant l'acquisition des images, ce qui permet aussi l'utilisation du système pour le contrôle de production.

Une microscopie 3D ultrarapide

Enfin, la principale nouveauté en microscopie numérique était à chercher du côté du stand de Mitutoyo. Le japonais y a présenté le Tag Inspector, un microscope numérique 3D haute résolution et haute vitesse, dédié à l'inspection ultrarapide de petites pièces en mode télécentrique. Développé par la société Tag Optics rachetée en 2016 par Mitutoyo, le Tag Inspector offre la possibilité de générer des images de géométries complexes sans devoir recourir à une multitude de détecteurs ou de sous-systèmes. Il offre un contrôle électronique indépendant de la profondeur d'images sans modification du nombre f ni diminution de la résolution. Il s'agit par ailleurs, selon son fabricant, du premier microscope capable de générer simultanément des images de plans focaux multiples paramétrables par l'utilisateur. Cet appareil repose sur la lentille liquide adaptative commandée par ordinateur la plus rapide du monde, selon Tag Optics – une technologie brevetée et nommée Tag Lens – combinée à des objectifs d'inspection télé-centrique de haute résolution et à longue distance de travail. Grâce à une source lumineuse pulsée d'une résolution de l'ordre de la nanoseconde, à une caméra ultrarapide et à un logiciel d'analyse, le Tag Inspector offre la possibilité de générer des images de volumes avec une profondeur de champ près de 100 fois plus élevée que celle, native, des systèmes d'inspection télé-centriques standards, cela sans diminution de la résolution latérale native. « Pour notre lentille liquide adaptative ultrarapide Tag Lens, nous utilisons des piézoélectriques pour générer du son dans le liquide et ainsi modifier les propriétés optiques de ce dernier sans nécessiter une redistribution du liquide, d'où l'extrême rapidité de notre lentille. Ce faisant, l'objectif équipé de cette technologie peut numériser une gamme complète de distances focales en quelques microsecondes seulement, soit des ordres de grandeur plus rapides que les autres objectifs liquides du marché », explique Christian Theriault, président et CEO de Tag Optics. Par ailleurs, la nature asphérique du profil d'indice de réfraction signifie que la Tag Lens présente une aberration sphérique faible à nulle. À noter que l'objectif Tag Lens peut être utilisé avec la plupart des générateurs de fonctions ou directement à partir de la sortie USB d'un ordinateur portable, et peut fonctionner de manière synchrone ou asynchrone avec la source de lumière.

Notons pour conclure que, lors de sa prochaine édition, la biennale de la microtechnique et de la précision célèbrera ses 50 années d'existence du 22 au 25 septembre 2020.