Nous recevons trois invités sur notre plateau :

Alexandre Gérard, responsable des ventes de scanners 3D Zeiss pour le Sud-Ouest

Nicolas Lieveaux, responsable produit A2MAC1

Jean-Pierre Touchard, fondateur de STMPO

Quelles sont les différentes technologies de scanners 3D ?

Alexandre Gérard :  Un scanner est avant tout un système capable d’acquérir sans contact la topologie d’un objet. Il en existe des dizaines, allant même d’une simple application sur smartphone aux scanners utilisés en métrologie. Dans le domaine de la métrologie, le scanner doit avoir une incertitude de mesure permettant de réaliser des mesures fiables en production. On distingue principalement deux grandes familles : les scanners à lumière structurée et les scanners laser.

Quelles différences entre ceux deux familles de produits ?

G. : Les scanners laser numérisent un objet en projetant des lignes laser sur sa surface. Grâce à deux caméras et au principe de triangulation, le scanner calcule les coordonnées 3D de tous les points situés sur ces lignes. Dans cette famille, on distingue ensuite deux types : les scanners fixés sur un dispositif de mesure comme une machine à mesurer tridimensionnelle ou un bras de mesure, et les scanners portables, manipulés directement par un humain. Les scanners portables doivent se référencer dans l’espace, généralement à l’aide de cibles.

Et pour les scanners à lumière structurée ?

G. : Sans trop entrer dans les détails techniques, la différence principale, c’est que là où un scanner laser doit balayer toute la surface pour mesurer, un scanner à lumière structurée peut capturer la même surface en une seule acquisition, souvent en moins de cinq secondes. Pour prendre une image, si l’on devait recouvrir un mur d’une chambre, le scanner laser agirait comme si l’on peignait le mur, alors que le scanner à lumière structurée, ce serait comme poser des planches de papier peint.

Et en termes de précision ?

G. : Cela dépend de l’application. Pour certaines, une incertitude de l’ordre du dixième de millimètre suffit ; pour d’autres, on peut descendre au centième de millimètre. Pour atteindre le micron, on sort du scanner pour entrer dans le domaine des machines à mesurer tridimensionnelles. Les meilleurs scanners peuvent néanmoins mesurer légèrement en dessous de dix microns.

Comment les scanners 3D sont-ils étalonnés ?

G. : Les scanners sont livrés avec une plaque de calibrage, dont les points ont été mesurés très précisément. Le calibrage consiste à mesurer cette plaque sous différents angles et distances. Le logiciel du scanner génère alors une matrice de mesures, garantissant la fiabilité et la précision. Ensuite, le client peut soit mesurer lui-même un étalon certifié, soit faire intervenir un prestataire pour vérifier la conformité du scanner. En général, cette opération est réalisée une fois par an.

Présentez-nous votre activité et expliquez-nous pourquoi vous utilisez des scanners 3D ?

Nicolas Lieveaux : A2MAC1 est une société internationale spécialisée dans le benchmarking automobile, autrement dit l’analyse de la concurrence. Nous démontons intégralement des véhicules et documentons chaque pièce pour les équipementiers et constructeurs. Depuis 2006, nous scannons les enveloppes extérieures des véhicules, et depuis 2017, nous avons élargi notre parc de scanners. Aujourd’hui, chaque site de production dispose d’une dizaine de scanners, principalement de marque Zeiss. Cela nous permet de scanner toutes les pièces, y compris les moindres composants d’une batterie de véhicule électrique. Avant le scanner, nous faisions des mesures manuelles, ce qui était long et moins précis. Désormais, les données 3D évitent la logistique physique et permettent aux clients d’utiliser directement les fichiers numériques.

Jean-Pierre Touchard : Je dirige STMPO, créée il y a onze ans. Nous réalisons des prestations pour des entreprises dans les domaines qualité, développement et achats. Nous avons ouvert un service qualité avec un métrologue. Nous avons commencé avec des MMT pour le contrôle tridimensionnel, puis nous avons intégré le scan pour gagner en efficacité et en rapidité, et obtenir des données plus complètes. Le scanner offre une vision globale de la pièce, même pour un utilisateur non spécialiste, avec un rendu colorimétrique très utile pour les mises au point et le développement de prototypes jusqu’à la production série.

Comment s’est déroulée la mise en œuvre des scanners 3D chez vous ?

L. : Nous avons procédé étape par étape. Il y a eu une phase de formation pour sensibiliser les équipes à la numérisation 3D, l’acquisition des pièces et la préparation, comme la pose de pastilles et la matification des surfaces brillantes ou transparentes. Zeiss fournit différents types de poudres pour cela. Ensuite, il y a tout l’aspect post-traitement : nettoyage du nuage de points, suppression des artefacts, puis alignement pour reconstituer le modèle 3D complet. Nous devons réassembler les 2 500 pièces scannées pour rendre nos données comparables entre véhicules.

L’utilisation des scanners est-elle similaire chez STMPO ?

J.-P. T. : Oui, le processus est similaire : pastillage, référencement, matification des surfaces problématiques. L’installation du matériel est simple, mais l’exploitation demande une expertise métrologique. Les logiciels Zeiss Inspect et Reverse Engineering sont très puissants. Inspect permet d’analyser finement tous les éléments et de produire rapidement des rapports détaillés. Le travail préparatoire reste similaire à celui d’une MMT, mais ensuite, le scanner est rapide et efficace.

Quels bénéfices concrets avez-vous obtenus grâce aux scanners ?

L. : Le passage du manuel au scanner a été immédiat. On travaille directement sur le nuage de points, sans nécessité d’avoir la pièce physique. On gagne en précision et en richesse de données, car le scanner capture l’enveloppe complète de la pièce et toutes les zones d’intérêt.

J.-P. T. : La mise en œuvre est rapide et ouvre de nouvelles perspectives, par exemple pour collaborer avec le bureau d’études. La mobilité du scanner est un vrai atout : on peut se déplacer rapidement chez un client et fournir le fichier 3D dès le lendemain. Cela permet de travailler sur des marchés variés et de générer un livrable immédiatement exploitable.

L. : On voit aussi que les scanners sont utilisés en amont, pour la mise au point des premières pièces, les ajustements entre bureau d’études et production, mais aussi pour la maintenance et la réparation de pièces coûteuses, notamment dans l’aéronautique, pour caractériser l’usure ou réparer des défauts.

Quelles sont les limites des scanners 3D ?

G. : Les principales limites concernent les surfaces très brillantes ou transparentes, qui nécessitent une matification. La poudre peut être appliquée manuellement ou automatiquement via des robots. Certains matifiants peuvent même disparaître seuls après quelques heures. Les scanners ont beaucoup progressé : il est maintenant rare de devoir matifier, car les projecteurs sont plus puissants et les logiciels intelligents permettent de corriger les réflexions.

Avez-vous constaté certaines limites dans l’utilisation de vos scanners 3D ?

J.-P. T. : Certaines zones restent difficiles, comme des cavités profondes où la lumière ne peut pas pénétrer. Dans ce cas, il faut prévoir un processus spécifique pour scanner l’ensemble de la pièce.

L. : L’accessibilité des zones est effectivement un défi. Aujourd’hui, certains scanners n’ont plus besoin des deux caméras pour capter une surface, ce qui permet de scanner plus loin. Mais pour les cavités cylindriques très profondes, on reste limité à l’enveloppe extérieure de la pièce.

Quelles évolutions futures pour les scanners 3D ?

G. : À chaque génération, on améliore l’incertitude de mesure, la vitesse de scan, la résolution des caméras et la capacité à mesurer des surfaces difficiles. Les logiciels évoluent également, ce qui impacte la performance globale. Mais à court terme, il n’y aura probablement pas de rupture technologique majeure.