Auteur: Sébastien Baccou, Application Engineer, Plastics Kistler France
En production, les causes de variation de la qualité d'une pièce plastique injectée sont nombreuses et évolutives. Les effets sont difficiles à quantifier, propres à chaque cas, dépendant de multiples paramètres qui se combinent et interagissent. Les méthodes classiques d'identification des causes et de mesure des effets, basées sur les plans d'expériences, nécessitent du personnel formé sur ces méthodes et nécessitent de nombreux essais, soit du temps et de l'argent. Cependant, dans le contexte concurrentiel actuel, les plasturgistes ont à produire des pièces dans la quantité attendue, des pièces conformes aux exigences de qualité, dans les coûts et les délais prévus.
Un nouvel outil d'aide à l'optimisation du moulage
Kistler apporte une solution par une approche systémique avec un outil nommé Stasa QC. A partir d'un objectif à atteindre, basé sur des critères de qualité de pièce, l'outil va pouvoir déterminer les paramètres influents du process et va pouvoir calculer les valeurs de réglage pour une fabrication donnée. Différentes combinaisons de réglage pourront être obtenues. A l'aide de l'outil, l'opérateur pourra également visualiser l'influence de certains paramètres, par exemple l'influence de la vitesse d'injection sur les caractéristiques dimensionnelles complexes de la pièce.
Mais autre avantage non négligeable, les techniciens d'atelier n'auront pas à acquérir de connaissances spécifiques particulières pour pouvoir utiliser l'outil Stasa QC, celui-ci étant parfaitement intelligent et autonome. D'après les estimations, les gains de temps de cycle et de qualité, réalisés grâce à l'utilisation d'un tel outil, seraient de l'ordre de 20%.
Le fonctionnement de l'outil Stasa QC
La première étape consiste pour l'opérateur à saisir dans le système les paramètres du process basés sur les connaissances de la plasturgie et correspondant à l'application donnée, par exemple, valeurs moyennes et limites de vitesses d'injection, de pressions, de température de moule, de température de matière, etc. Puis l'opérateur entre dans le système les critères de qualité de la pièce indiqués au cahier des charges du client ou critères généraux du moulage par injection, par exemple valeurs et tolérances dimensionnelles, de tenue mécanique, d'aspect, etc.
A ce stade, l'outil détermine à lui-seul le plan d'expériences : séries de moulages à effectuer dans des réglages bien définis, selon un nombre d'essais rationalisé grâce à l'approche systémique D-Optimal. Le technicien effectue les essais et complète le tableau de valeurs du système Stasa QC. C'est avec les résultats de ces expériences que l'outil crée le modèle mathématique permettant de déterminer les paramètres influents et d'optimiser le réglage pour la fabrication donnée.
Un outil interactif et évolutif
Sur l'écran apparaissent à gauche les critères qualité, et à droite les paramètres influents. Il suffit de faire bouger le curseur d'un paramètre influent, correspondant à la modification d'un réglage, pour voir instantanément sur le graphique l'effet sur les critères qualité de la pièce. Autre exemple d'application : dans une stratégie de retouche d'outillage qui soit la plus économique, il est possible de pondérer les critères dimensionnels en attribuant des coefficients et voir le résultat sur les réglages du process.
Si au cours du temps de nouveaux critères qualité ou de nouveaux paramètres s'ajoutent, l'outil Stasa est capable d'évoluer en introduisant de nouvelles données d'expériences tout en tenant compte des essais déjà réalisés.
L'intérêt de la mesure de la pression dans l'empreinte
Même si l'outil Stasa QC ne nécessite pas l'obligation de travailler avec des capteurs dans le moule, il est bon de rappeler l'intérêt de la mesure de pression dans l'empreinte. La pression dans l'empreinte est l'unique donnée mesurable, propre à chaque pièce, représentative de l'écoulement de la matière dans le moule, de sa densification et de son refroidissement. La mesure de pression dans l'empreinte reflète la qualité de la pièce : aspect (couche visible), tenue mécanique (organisation des couches profondes), qualité des lignes de soudure, dimensions, bulles, etc.
En mise au point, le technicien va pouvoir utiliser la mesure de pression dans l'empreinte pour garantir la répétabilité des conditions d'essais : écoulement, densification, refroidissement de la matière. Il pourra plus facilement mettre au point l'outillage pour le centrer aux conditions de paramètres les plus répétables afin d'obtenir la meilleure robustesse en production. En production, un procédé correctement développé et mis au point générera statistiquement, à + ou - 3 sigma, 0,27% de pièces hors limites de contrôle. Avec la mesure de pression dans l'empreinte, ces pièces seront mises aux rebuts, et en cas de défaillance plus importante du procédé liée à des causes spéciales, le technicien possèdera les bonnes informations pour établir rapidement un diagnostic et définir une stratégie préventive adaptée. C'est en production que le capteur de pression dans le moule apporte le plus fort retour sur investissement.
Le traitement de données couplé à l'outil Stasa QC
Le module complémentaire Stasa Forecasting, couplé à l'outil Stasa QC, va permettre d'établir des corrélations entre les variations de paramètres et les critères qualité de la pièce. Le système sera en mesure de prédire en temps réel et pour chaque pièce, la conformité ou non par rapport aux exigences. Le traitement (monitoring) basé sur la pression dans l'empreinte peut permettre d'écarter automatiquement les pièces hors limites et de garantir une production " zéro défaut ".
En effet, en cas de non-conformité, le module Stasa Forecasting sera en mesure de communiquer avec le boîtier de contrôle CoMo Injection de Kistler qui mettra en temps réel la pièce au rebut sans l'intervention de l'opérateur.
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