Scan 3D laser pour la maintenance et la réparation industrielles
Introduction
Les scanners 3D ont de nombreuses applications, dans des domaines aussi variés que l’arpentage et le médical. Mais l’une des utilisations les plus importantes de la technologie de scan 3D – et du scan 3D laser en particulier – est la maintenance et la réparation industrielles.
Bien que les scanners 3D ne puissent pas réparer les pièces et les machines industrielles par eux-mêmes, ils peuvent faciliter grandement la maintenance et la réparation. Ils permettent en effet aux opérateurs d’effectuer des inspections, des analyses et de la rétro-ingénierie : le processus de numérisation 3D précise d’une pièce existante de manière à pouvoir la reconstruire, la redessiner ou la réparer. Ce processus est crucial lorsqu’un fabricant ne dispose pas des conceptions originales d’une pièce, ce qui peut être le cas si la pièce a été fabriquée il y a longtemps ou par une autre entreprise.
Cet article examine comment les scanneurs laser 3D portables, en particulier les modèles comme ceux de la série FreeScan UE de Shining 3D, jouent un rôle crucial dans la métrologie industrielle, la rétroconception et la maintenance des pièces.
| Accuracy | 0.02 mm |
| Précision volumétrique | 0.02 mm + 0.015 mm/m |
| Vitesse d’acquisition | 1,850,000 points/s |
| Poids | 0.84 kg |
| Prix | 22 000 € |
Le FreeScan UE Pro est une version plus puissante du FreeScan UE. Il s’agit d’un scanner 3D portable de qualité métrologique pour des cas d’usage professionnels et industriels. Shining 3D est un important fabricant de scanners 3D basé en Chine et possédant des bureaux en Allemagne.
L’importance de la rétroingénierie
De manière générale, la rétroconception est le processus qui consiste à extraire la conception numérique d’une pièce en analysant une version physique de celle-ci. La plupart du temps, les pièces sont conçues sur papier ou sur ordinateur, puis transformées en objets physiques ; la rétro-ingénierie inverse ce processus.
L’ingénierie inversée est très utile car elle permet aux entreprises de comprendre comment une pièce physique a été fabriquée sans avoir accès aux dessins techniques originaux. C’est le cas, par exemple, pour les pièces anciennes et les pièces fabriquées par des entreprises concurrentes. L’analyse de la conception par rétro-ingénierie permet à l’entreprise de refaire la pièce, de la réparer, d’en faire une variante ou de fabriquer une nouvelle pièce qui fonctionnera en interface avec cette pièce.
Le balayage laser industriel peut jouer un rôle crucial dans la rétroconception, car il permet aux opérateurs d’obtenir rapidement et avec précision les dimensions d’une pièce et de créer un modèle numérique 3D de l’objet physique. Mesurer manuellement la pièce prendrait beaucoup plus de temps et serait sujet à des erreurs humaines.
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Équipement de qualité métrologique pour le scan 3D industriel
Tous les scanners 3D ne sont pas capables de réaliser des numérisations industrielles de qualité métrologique. Pour réparer ou reconstruire une pièce à usage critique, les ingénieurs doivent pouvoir la mesurer avec un haut niveau de précision et de répétabilité. Un écart d’une fraction de millimètre seulement peut entraîner une mauvaise interface entre les composants ou une défaillance de la pièce.
De nombreux scanners à lumière structurée sont capables d’effectuer un balayage de qualité métrologique, mais une technologie plus adaptée à un usage industriel est le scan 3D à laser. Bien que légèrement plus lent que le balayage à lumière structurée, le balayage laser offre une précision supérieure pour un seul balayage et une meilleure précision volumétrique. Le Shining 3D FreeScan UE, par exemple, a une précision impressionnante de 0,02 mm pour un seul balayage et une précision volumétrique de 0,02 mm + 0,04 mm/m.
À l’aide d’un appareil comme ceux de la série Freescan UE (UE7, UE11 ou UE Pro avec 14, 22 ou 26 lignes laser respectivement), les ingénieurs peuvent saisir la forme et les dimensions d’une pièce avec un haut niveau de précision, puis utiliser les données de numérisation pour créer un modèle 3D précis de la pièce. À l’aide du modèle numérique, les ingénieurs peuvent concevoir et évaluer la faisabilité de réparations ou de composants supplémentaires avant d’effectuer les réparations physiques et d’autres tâches telles que l’entretien des surfaces.
Une autre option viable pour la numérisation industrielle est le Shining 3D EinScan HX, qui combine la lumière structurée et la technologie de numérisation laser pour offrir à la fois des numérisations rapides et des numérisations de haute précision. Les ingénieurs peuvent utiliser le mode lumière structurée pour prendre des scans 3D en couleur (via les caméras RVB du scanner) à des fins visuelles, tout en utilisant la fonction laser pour obtenir les mesures les plus précises pour les réparations.
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Étude de cas en génie maritime
La viabilité du FreeScan UE a récemment été démontrée lorsqu’une société de génie maritime a dû inspecter et réparer une grande pompe de quai, une sorte d’énorme pompe centrifuge utilisée pour maintenir le niveau d’eau dans les formes de radoub.
Les deux options disponibles dans une telle situation étaient la mesure manuelle et la photogrammétrie. Cependant, la mesure manuelle aurait demandé énormément de temps – et aurait encore posé un défi en termes de création d’un modèle numérique 3D – tandis que la photogrammétrie aurait nécessité de nombreux équipements et n’aurait peut-être pas donné des résultats suffisamment précis. Le balayage par lumière structurée aurait été pratiquement impossible en raison des conditions d’ensoleillement extérieur dans lesquelles les ingénieurs ont dû travailler.
Au lieu de cela, la société a utilisé le scanner 3D laser portable Shining 3D FreeScan UE pour numériser en 3D le grand objet incurvé, ce qui n’a nécessité que 20 minutes de numérisation pour capturer sa forme complète. Une heure supplémentaire a été nécessaire pour transformer le maillage du scan en un modèle 3D complet, que les ingénieurs ont ensuite pu utiliser pour analyser la pièce et planifier le moyen le plus efficace de la réparer.
La pièce numérique étant désormais enregistrée, les propriétaires du quai pourront également commander le remplacement de la pièce lorsqu’elle atteindra la fin de sa durée de vie, ou même la faire fabriquer si le fournisseur d’origine ne la produit plus.
Plus de détails sur cette étude de cas dans la vidéo ci-dessous :
Galerie
La gamme de solutions de Shining 3D
Outre la gamme FreeScan UE, Shining 3D propose un large éventail de solutions de numérisation 3D, allant des appareils portatifs multifonctionnels comme le EinScan HX jusqu’aux scanners de bureau comme le EinScan-SP. Parmi les autres produits de sa gamme de métrologie figurent le FreeScan Trak pour l’inspection sans marqueur et le système d’inspection automatisé RobotScan E0505.
