Dans le domaine de la métrologie de précision, la machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) est un équipement essentiel au contrôle qualité des produits, et son socle garantit un fonctionnement stable. Sa tenue aux déformations thermiques détermine directement la précision des mesures. Le granit et la fonte, deux matériaux de base couramment utilisés, ont longtemps fait l'objet d'une attention particulière en raison de leurs différences de comportement thermique. Grâce à la technologie d'imagerie thermique, il est possible de mettre en évidence la différence fondamentale de stabilité thermique entre ces deux matériaux, offrant ainsi une base scientifique pour le choix des équipements dans l'industrie de la fabrication de précision.
Déformation thermique : le « tueur invisible » qui affecte la précision des mesures tridimensionnelles
La machine de mesure tridimensionnelle acquiert des données tridimensionnelles par contact entre la sonde et l'objet mesuré. Toute déformation thermique de la base entraîne un décalage de la référence de mesure. En milieu industriel, des facteurs tels que la chaleur dégagée lors du fonctionnement de l'équipement et les variations de température ambiante peuvent provoquer une dilatation ou une contraction thermique de la base. Même une légère déformation thermique peut engendrer des écarts de position de la sonde, et par conséquent des erreurs de mesure. Dans les secteurs exigeant une précision extrême, comme l'aérospatiale et les semi-conducteurs, les erreurs dues à la déformation thermique peuvent conduire à la mise au rebut de produits ou à une dégradation de leurs performances. La stabilité thermique de la base est donc primordiale.
Caméra thermique : Visualise les différences de déformation thermique
Les caméras thermiques permettent de convertir la distribution de température à la surface d'un objet en images. En analysant les variations de température dans différentes zones, elles peuvent visualiser les déformations thermiques. Dans cette expérience, nous avons sélectionné des socles de machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) en granit et en fonte, de mêmes spécifications. Nous avons simulé la génération de chaleur lors du fonctionnement de ces machines dans un environnement identique, puis utilisé une caméra thermique pour enregistrer les variations de température et les processus de déformation thermique.
Socle en fonte : déformation thermique importante et stabilité préoccupante
L'image thermique révèle qu'après 30 minutes de fonctionnement, la température de surface du socle en fonte présente une importante hétérogénéité. En raison de la conductivité thermique non uniforme de la fonte, la température augmente rapidement localement, l'écart entre les températures maximale et minimale pouvant atteindre 8 à 10 °C. Sous l'effet des contraintes thermiques, le socle en fonte subit de légères déformations visibles à l'œil nu. Mesurées avec précision, ces déformations ont révélé une variation de 0,02 à 0,03 mm. Cette déformation induit une erreur de mesure de ±5 µm, affectant considérablement la précision des mesures. De plus, après l'arrêt du socle, la chaleur se dissipe lentement et il faut compter 1 à 2 heures pour un retour à l'état initial, ce qui limite fortement la capacité de fonctionnement continu de l'équipement.
Socle en granit : Son excellente stabilité thermique garantit la précision des mesures.
À l'inverse, le socle en granit présente une excellente stabilité thermique en fonctionnement. Les images thermiques montrent une répartition uniforme de la température en surface. Après une heure de fonctionnement, l'écart de température maximal en surface n'est que de 1 à 2 °C. Ceci est dû au coefficient de dilatation thermique extrêmement faible du granit (5-7 × 10⁻⁶/°C) et à son excellente conductivité thermique. Après essai, la variation dimensionnelle linéaire du socle en granit, dans les mêmes conditions de fonctionnement, est inférieure à 0,005 mm et l'erreur de mesure est maîtrisable à ±1 µm. Même après un fonctionnement continu prolongé, le socle en granit conserve sa forme stable et, après l'arrêt du fonctionnement, la température revient rapidement à un état stable, fournissant ainsi une référence fiable pour les mesures suivantes.
Grâce à la présentation intuitive et à la comparaison des données de la caméra thermique, l'avantage du granit en matière de stabilité thermique est évident. Pour les entreprises manufacturières exigeant une mesure de haute précision, le choix d'une machine à mesurer tridimensionnelle à base en granit permet de réduire efficacement les erreurs de mesure dues à la déformation thermique et d'améliorer la précision et l'efficacité du contrôle qualité. Face à l'évolution du secteur manufacturier vers une précision et une intelligence accrues, les bases en granit, grâce à leur remarquable stabilité thermique, s'imposent comme le matériau de prédilection pour les machines à mesurer tridimensionnelles et les équipements de précision encore plus poussés, hissant ainsi le contrôle qualité du secteur à un niveau supérieur.
Date de publication : 13 mai 2025