ZKW Lighting Systems développe et fabrique des systèmes d'éclairage innovants et de haute qualité pour l'industrie automobile. Mais les nouveaux matériaux, les designs complexes et les tolérances serrées poussent la métrologie conventionnelle à ses limites. Deux scanners CT ZEISS METROTOM offrent de toutes nouvelles possibilités. En combinaison avec le logiciel d'évaluation de scanner CT ZEISS INSPECT X-Ray, ils permettent d'effectuer des mesures et des inspections non destructives tout en fournissant rapidement des résultats approfondis, ce qui permet de gagner du temps lors du développement et de créer des processus stables dans la production.
Une vue d'ensemble : Contrôle qualité pour les phares haut de gamme
« Dans 200 mètres, tournez à droite dans la Calwer Straße. » Un arsenal lumineux est désormais projeté dans la rue, soulignant visuellement les indications du système de navigation. Quel soulagement lorsque vous rentrez chez vous le soir après une longue journée, se dit le conducteur. Peu après, un symbole de flocon de neige apparaît sur l'asphalte : un avertissement de gel. « Heureusement que j'ai déjà les pneus d'hiver », se dit le conducteur. « Je vais quand même conduire plus lentement. » Et pour cause : dans l'obscurité, un piéton est soudain aperçu en train de marcher dans une rue secondaire en direction de la rue où se trouve le conducteur. « Je dois de toute façon rouler plus lentement, alors je laisse la personne traverser. » Le conducteur appuie sur un bouton et les projecteurs avant projettent une lumière zébrée sur la rue. Le piéton est ainsi informé qu'il peut désormais traverser en toute sécurité. La technologie d'entraînement des voitures d'aujourd'hui est non seulement plus intelligente, mais les usagers de la route peuvent également littéralement se réjouir d'un avenir radieux. C'est un sujet sur lequel ZKW Lighting Systems travaille avec beaucoup de dévouement et d'élan. À son siège principal de Wieselburg, en Basse-Autriche, ainsi que sur différents sites dans le monde, cette entreprise produit des phares, des feux arrière et des phares antibrouillard innovants et de grande qualité. Augmenter la sécurité grâce à un éclairage optimal en cas de mauvaise visibilité et à la technologie de projection HD, comme décrit dans les scénarios précédents, est le cœur de métier du groupe ZKW, spécialiste des systèmes d'éclairage. Ses principaux clients sont des fabricants de voitures, de camions et de motos haut de gamme, qui intègrent les solutions de ZKW dans leurs modèles phares.
Mais ces fabricants sont très exigeants quant à la qualité et à la fiabilité des composants d'éclairage innovants de ZKW. Le contrôle qualité chez ZKW Lighting Systems atteignait de plus en plus ses limites avec la métrologie conventionnelle. C'est pourquoi l'entreprise dispose de deux systèmes CT ZEISS METROTOM qui offrent une vue complète des composants : un système est en production et effectue les inspections liées à la production en série ; l'autre se trouve dans le laboratoire de mesure et est utilisé pour effectuer des inspections spécialisées au cours du développement. Les résultats sont convaincants de bout en bout. « La possibilité d'effectuer des mesures non destructives nous permet de mesurer des composants assemblés et d'obtenir des informations qu'il était impossible d'obtenir auparavant », explique Bernhard Voglauer, responsable du développement des systèmes de test chez ZKW Lighting Systems. « Et nous obtenons les résultats beaucoup plus rapidement, ce qui accélère notre temps de développement et nous permet de réagir plus vite à toute instabilité dans le processus. »
Phares modernes : de la source de lumière au projecteur HD
Les phares et les feux arrière remplissent deux fonctions. D'une part, ils sont une source de lumière et de signalisation pour les conducteurs et les autres usagers de la route. D'autre part, ils constituent un élément déterminant de l'aspect visuel d'un véhicule. Il n'est donc pas étonnant que de nombreux efforts aient été consacrés à leur développement au cours des dernières décennies. Dans le même temps, la complexité des composants s'est considérablement accrue. « Autrefois, un phare se composait de 100, voire 150 pièces individuelles ; aujourd'hui, il en ont 300 ou plus », explique Bernhard Voglauer. « De plus, alors qu'auparavant nous n'avions qu'une seule lentille, nous disposons aujourd'hui d'objectifs dotés de plusieurs lentilles pour la projection HD très précise de la lumière, qui doit être positionnée avec exactitude. » Sans oublier que les nouveaux matériaux pour l'optique, tels que le silicium, imposent de nouvelles exigences à la fois à la production et à le contrôle qualité. Enfin, les tolérances de mesure sont de plus en plus étroites. « Il fut un temps où nous calculions au centième de millimètre ; aujourd'hui, nous avons affaire à des précisions de l'ordre du millième de millimètre pour nos objectifs HD », explique Bernhard Voglauer. « Pour obtenir les résultats d'éclairage souhaités, il est nécessaire d'avoir les distances correctes et le bon axe de lumière et d'éviter les inclinaisons et les virages. » Les automobilistes et les autres usagers de la route en bénéficient déjà aujourd'hui grâce à des caractéristiques telles que les feux de route non éblouissants et la possibilité d'éclairer très précisément les panneaux de signalisation la nuit. Cette évolution signifie que ZKW Lighting Systems doit également emprunter une nouvelle voie en matière de contrôle qualité. En effet, les modules d'éclairage sont devenus trop complexes et les nouveaux matériaux, comme le silicium, trop difficiles à saisir sur un système de mesure des coordonnées ou un scanner sans contact.
L'accent mis sur la convivialité et l'intuitivité et le fait que le matériel et le logiciel fonctionnent si bien ensemble ont été les facteurs clés de notre choix pour ZEISS.
Certains défauts ne sont visibles qu'après l'assemblage de la pièce
Bernhard Voglauer montre un module d'éclairage utilisé dans de nombreux phares et explique comment il a été assemblé. À l'avant du module se trouve la lentille dont la surface présente une microstructure qui répartit la lumière de manière à obtenir des transitions claires/obscures homogènes. Derrière se trouvent les logements des lentilles et une source de lumière composée de 84 diodes qui sont contrôlées individuellement par un circuit imprimé et conduisent la lumière clairement définie à travers le guide de lumière en silicium jusqu'à l'objectif. C'est ainsi qu'il est possible de réaliser des scénarios d'évanouissement ciblés. Un élément de refroidissement métallique et une soufflante régulent la température. « Il est important de souligner que nous devons inspecter nos composants après leur assemblage, faute de quoi certaines sources d'erreur ne pourraient même pas être identifiées », explique M. Voglauer. « Nos machines à mesurer tridimensionnelles et nos scanners sans contact ne conviennent évidemment pas pour cette tâche. » Au cours du processus de validation, ZKW accorde une attention particulière à la manière dont les optiques de lumière ont été installées afin d'éviter tout dommage ultérieur. Par exemple, il est arrivé qu'une contrainte thermique, causée par les diodes lumineuses, entraîne une abrasion du logement de la lentille et de la lentille. « Nous n'aurions jamais pu l'identifier si nous nous étions contentés d'inspecter les différents composants à l'état désassemblé », souligne M. Voglauer. Mais ces informations sont d'une importance capitale, car elles permettent à ZKW Lighting Systems de garantir des processus de production stables et de fournir à ses clients la qualité supérieure qu'ils attendent.
ZEISS METROTOM révèle les éléments cachés
Le laboratoire de mesure de ZKW Lighting Systems utilise donc le scanner CT ZEISS METROTOM 1500, ainsi que diverses machines à mesurer tridimensionnelles et un système de mesure sans contact automatisé. Un ZEISS METROTOM 800 est également présent dans l'atelier. ZKW mise depuis longtemps sur la technologie des rayons X pour inspecter et mesurer des modules assemblés ou des phares entiers, mais cette opération était toujours confiée à un laboratoire d'inspection externe. « Mais nous avions un délai d'environ trois à quatre semaines », explique Bernhard Voglauer. « Il s'agit bien sûr d'un délai beaucoup trop long qui ne correspond pas à notre idée de l'efficacité. Avec nos propres appareils, les résultats finaux sont disponibles beaucoup plus rapidement, ce qui nous fait gagner un temps précieux en matière de développement et nous permet de réagir beaucoup plus vite tout en
réduisant nos coûts de production. » Une puissance élevée de 500 watts et une haute résolution grâce au détecteur 3K (dans le cas du ZEISS METROTOM
1500) garantissent des résultats rapides et une vision claire. Même lorsqu'il s'agit d'un design complexe avec différents types de matériaux, tels que le cuivre, l'aluminium ou différents types de plastique avec différentes épaisseurs, les scanners CT peuvent tout prendre en charge. « Les différents filtres et réglages de la lumière nous permettent d'une part d'y parvenir sans entrave. D'autre part, nous pouvons encore faire beaucoup de choses en post-traitement », explique Martin Janisch, chef d'équipe du laboratoire de mesure de ZKW Lighting Systems. « Qu'il s'agisse de corriger les artefacts ou les rayons dispersés, le logiciel offre de nombreuses possibilités pour préparer le résultat de manière optimale. » La haute performance des systèmes CT permet également à ZKW Lighting Systems de mesurer plus de 20 pièces à la fois, en plus de mesurer des phares entiers, ce qui constitue un avantage important.
Un ensemble convaincant de matériel puissant et de logiciels intuitifs
Outre la puissance du matériel, le logiciel a été un autre critère important dans le choix du ZEISS METROTOM. L'analyse des résultats se fait dans ZEISS INSPECT X-Ray. Les employés de ZKW Lighting Systems utilisaient déjà le ZEISS ATOS ScanBox, un appareil de mesure sans contact. ZEISS PiWeb est utilisé pour enregistrer tous les résultats. « Cette interaction transparente entre le matériel et le logiciel a été un facteur déterminant pour nous, car le logiciel ZEISS est très convivial et il offre une interface visuellement claire avec des fonctionnalités intuitives et faciles à trouver », souligne Martin Janisch. « Pour nous, cela signifie un besoin de formation considérablement réduit. Il a toujours été facile à utiliser et nous n'avons jamais eu de problèmes. » Bernhard Voglauer le confirme : « Cet accent mis sur une bonne utilisation intuitive et le fait que le matériel et le logiciel fonctionnent si bien ont été les facteurs clés de notre décision en faveur de ZEISS. » Dans le logiciel lui-même, ZKW Lighting Systems profite de la possibilité de faire une inspection visuelle des volumes afin de contrôler principalement l'assemblage des composants. le volume en 3D et les coupes transversales en 2D montrent si le guide de lumière en silicium est au bon endroit.
La mesure et l'inspection technique des composants, y compris la vérification de la forme et de la position, sont également effectuées entièrement dans ZEISS INSPECT X-Ray. Les vidéos de l'intérieur du composant et les rapports de mesure PDF sont régulièrement partagés avec les collègues du développement de l'outil afin qu'ils puissent déterminer ensemble les optimisations nécessaires. Tous les résultats d'inspection du laboratoire de mesure sont introduits dans ZEISS PiWeb puis intégrés dans tous les systèmes. La fiabilité des livraisons, le service et le bon fonctionnement des systèmes ont également constitué des facteurs importants pour ZKW Lighting Systems : « Nous avons eu tellement de bonnes expériences avec ZEISS dans le passé ! C'est un partenaire compétent qui offre un excellent service. On peut toujours compter sur eux pour tenir toutes leurs promesses », déclare Bernhard Voglauer. ZEISS reste donc un partenaire de premier plan pour ZKW Lighting Systems lorsqu'il s'agit d'éclairer la voie de l'avenir avec une haute définition et sans éblouissement.