La numérisation 3D convient-elle aux pièces avec structures internes complexes ?
La limitation fondamentale de la numérisation 3D optique
Pour les pièces présentant des structures internes entièrement fermées et complexes, les méthodes traditionnelles de numérisation 3D optique — telles que la triangulation laser et la numérisation à lumière structurée — ne sont pas adaptées. Ces technologies fonctionnent en capturant la géométrie de surface externe directement visible par la caméra et le projecteur du scanner. Elles ne peuvent pas « voir à travers » un matériau solide pour capturer les canaux internes, les cavités ou les contre-dépouilles cachés. Elles sont donc idéales pour inspecter les dimensions externes et les contours de surface de composants issus du service d’usinage de précision ou du service d’usinage multi-axes, mais inefficaces pour l’inspection des caractéristiques internes.
La solution : la tomographie industrielle par rayons X (CT)
La technologie de référence pour capturer de manière non destructive à la fois les géométries internes et externes est la tomographie industrielle par rayons X (CT). Cette méthode repose sur le même principe que les scanners médicaux, mais elle est spécifiquement conçue pour la métrologie industrielle, offrant une résolution et une précision nettement supérieures.
Principe de fonctionnement : La pièce est placée sur une table rotative entre une source de rayons X et un détecteur. Pendant la rotation, des centaines voire des milliers d’images 2D (radiographies) sont capturées. Un logiciel puissant reconstruit ensuite ces images en un modèle volumétrique 3D précis, souvent appelé « jeu de données voxel ».
Capacités : La tomographie CT permet de révéler :
Les canaux internes et les conduits de refroidissement.
La porosité et les vides présents dans les pièces moulées ou issues de la fabrication additive.
La géométrie précise et l’épaisseur de paroi des moules d’injection complexes.
L’analyse d’assemblage sans démontage.
Applications pratiques et cas d’utilisation industriels
La capacité d’observer l’intérieur d’un composant sans le découper révolutionne de nombreux secteurs et procédés :
Inspection du premier article de pièces complexes : La tomographie CT est indispensable pour valider la géométrie interne d’une première pièce issue du prototypage CNC, comme un injecteur de carburant comportant des canaux internes complexes ou un collecteur médical, garantissant sa conformité parfaite au modèle CAO.
Validation de la fabrication additive : Elle représente la norme d’excellence pour vérifier l’intégrité interne des pièces fabriquées par impression 3D, en détectant les vides internes, la fusion incomplète et la porosité que les scanners externes ne peuvent percevoir.
Analyse de défaillance et rétro-ingénierie : La tomographie permet aux ingénieurs d’étudier les défaillances internes — comme une nervure fissurée ou un canal obstrué — sans sectionnement destructif. Elle rend également possible la rétro-ingénierie de caractéristiques internes pour lesquelles aucun modèle CAO n’existe.
Contrôle du processus de moulage : Pour les pièces produites par moulage rapide, la tomographie CT permet d’identifier rapidement le retrait interne ou la porosité gazeuse, facilitant ainsi les ajustements rapides du procédé de moulage.
Combiner les technologies pour un jumeau numérique complet
Dans de nombreux processus de contrôle qualité, la numérisation optique et la tomographie CT sont utilisées conjointement pour créer un enregistrement numérique complet :
La tomographie CT capture la géométrie interne et externe complète.
La numérisation optique haute résolution (par exemple, à lumière bleue ou laser) est ensuite employée sur les surfaces externes pour capturer la texture fine et la couleur, ou pour inspecter les détails de surface où la CT peut avoir une résolution légèrement inférieure.
Cette approche hybride fournit la validation la plus complète possible, cruciale pour les composants à haute valeur ajoutée dans des secteurs tels que l’aéronautique et l’aviation ainsi que les dispositifs médicaux.
En conclusion, bien que la numérisation 3D traditionnelle soit limitée aux surfaces externes, la tomographie industrielle (CT) est parfaitement adaptée et extrêmement efficace pour les pièces aux structures internes complexes. Elle offre une méthode non destructive, complète et dimensionnellement précise pour inspecter, analyser et rétroconcevoir les complexités cachées d’un composant.
