Pour montrer l'intérêt de la métrologie 3D optique dans la production de dispositifs médicaux, Bruker Alicona a mis son système InfiniteFocusG5 à contribution dans le cadre d'une étude sur les surfaces d’étanchéité de composants de vannes utilisées pour le contrôle des flux de gaz ou de liquides.

Lorsqu’il s’agit d'effectuer des mesures sur des dispositifs médicaux, les technologies sans contact sont généralement privilégiées. Les pièces peuvent en effet être souples et se déformer sous l’action d’un palpeur à contact. Plus largement, il est souvent proscrit de toucher les pièces à mesurer afin de ne pas les rayer ni les contaminer.

Les capacités des systèmes de métrologie optique étaient jusqu’à présent assez limitées dans le domaine du médical, avec des équipements à la fois onéreux et peu polyvalents. Seuls les systèmes de vision ont été largement adoptés par les fabricants de dispositifs médicaux, pour réaliser des contrôles dimensionnels 2D sur leurs produits. Mais pour réaliser des mesures dimensionnelles 3D tolérancées ainsi que des mesures de rugosité, les ingénieurs n'avaient pas d'autres choix que celui des machines de mesure tridimensionnelles (MMT) et des rugosimètres classiques à contact.

Aujourd’hui, grâce au développement de sa gamme de systèmes de métrologie 3D optique, Bruker Alicona est à même de proposer aux fabricants de DM d’effectuer ces différents types de contrôles au moyen d'un seul équipement complet, avec la possibilité de mesurer les grandeurs dimensionnelles tolérancées, la position et la forme, ainsi que la rugosité.

Déjà largement adoptée dans les secteurs de l’aéronautique et de l’automobile, la technologie 3D optique est une alternative avantageuse à la métrologie classique et intéresse de plus en plus le secteur du médical. Elle permet en effet d’évaluer un grand nombre de points de manière rapide, répétable et raccordée sur des micro-géométries peu accessibles aux palpeurs à contact, même sur des pièces volumineuses.

Les technologies classiques à contact requièrent un grand savoir-faire de la part des opérateurs et sont très chronophages. De son côté, la métrologie 3D optique fournit une solution de mesure de haute précision et automatisable de façon simple. Elle peut apporter des gains de productivité et compétitivité importants en production.

Afin d’illustrer le type de mesures réalisées par les systèmes de métrologie 3D optique Bruker Alicona, l'entreprise a examiné les surfaces d’étanchéité de quatre composants de vannes (figure 1) composées de différents matériaux, utilisées dans l’industrie médicale pour le contrôle des flux de gaz ou de liquides.

Figure 1 : vues de pièces plastiques et métalliques montrant les zones d’intérêt pour la mesure d’étanchéité.

Le moyen de mesure utilisé pour examiner ces surfaces d’étanchéité est un InfiniteFocusG5 muni de son axe asservi en rotation et en inclinaison Advanced Real3D. Il permet de fixer la pièce dans le mandrin asservi ou bien de le poser sur la plateforme, afin de permettre au capteur d’accéder à toutes les surfaces d’intérêt.

Figure 2 : vues 3D optiques et topographiques des zones d’intérêt numérisées sur chaque pièce.

Sur la base des acquisitions réalisées, des mesures dimensionnelles ou d’état de surface peuvent être réalisées afin de s’assurer de la conformité géométrique des surfaces d’étanchéité à contrôler.

Une multitude de mesures avec un seul équipement

L’acquisition sur l’échantillon 1 (Sample 1) permet de vérifier une profondeur, l’angle du cône, ainsi que divers rayons, une planéité et une rugosité, le tout avec le même équipement de mesure.

Figure 3 : Résultats de mesure dimensionnelle de l’échantillon 1.

Figure 4 : résultat de mesure de rugosité 2D sur l’échantillon 1.

L’ensemble des résultats de mesure est disponible en suivant ce lien.

Les mesures réalisées sur ces composants permettent de détecter les écarts de forme et les états de surface hors tolérances en amont du processus de production, avant que la pièce défectueuse ne soit assemblée. La métrologie 3D optique utilisée en contrôle d’entrée des pièces ou directement en production, permet de réduire de manière significative le taux de rebut et conduit ainsi, selon Bruker Alicona, à des gains de productivité significatifs.

En conclusion, la métrologie 3D optique nouvelle génération peut représenter une opportunité particulièrement intéressante en termes de gain de compétitivité et de sécurité pour les fabricants de dispositifs médicaux. La miniaturisation et la complexification des pièces produites par le secteur médical rendent les composants de plus en plus difficiles à mesurer. Les solutions de métrologie 3D optiques Alicona sont conçues pour permettre d’atteindre ces nouveaux objectifs de mesure en termes de justesse, d’automatisation et d’ergonomie, avec des systèmes de mesure polyvalents autorisant un retour sur l'investissement rapide.

[Source des illustrations : Bruker Alicona]

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