Conseils d’experts : comment intégrer la numérisation 3D dans son entreprise ?

La taille du marché mondial de la numérisation 3D était évaluée à 4,5 milliards de dollars en 2018, et devrait croître à un taux annuel de 8,4 % de 2019 à 2025, selon une étude de Grand View Research. Derrière cette évolution, on peut déduire que le taux d’adoption a augmenté. Un nombre croissant d’entreprises ont en effet investi dans les technologies de numérisation 3D et profité de leurs avantages, que ce soit pour améliorer le développement et la conception des produits, les applications de contrôle de la qualité, la rétro-ingénierie ou le prototypage, entre autres. Malgré ces avantages, il est important de comprendre si ces technologies répondent ou non aux besoins d’une entreprise. Il faut également préciser que les scanners 3D sont multiples. Il existe sur le marché des appareils à la fois abordables et d’autres plus coûteux, qui offrent alors des capacités très différentes. Dans l’article suivant, nous avons demandé à 3 experts de l’industrie de nous donner leur avis sur l’adoption des scanners 3D dans une entreprise : comment intégrer avec succès la numérisation 3D à son activité ? Qu’est-il important de prendre en compte avant d’investir ?

Jeff Wang est le fondateur de ScanTech, une société qui a adopté la technologie numérique 3D depuis 2011 et a lancé la première génération de scanner laser 3D portable en 2014. Avec 10 ans d’expérience dans le domaine de la numérisation 3D et de la mesure de qualité métrologique, ils ont fourni des solutions numériques 3D professionnelles à 3 000 clients du secteur. À ses côtés, Monika Gaztañaga qui est ingénieur d’application à la Metrología Sariki depuis 4 ans ; elle se consacre principalement au monde des nuages de points, où elle travaille avec les équipements légers de structure Solutionix et les scanners laser de la machine Mitutoyo 3D. Enfin, José Molinero travaille à la CAF Digital Manufacturing en tant que responsable de la stratégie et du développement. Il a plus de 10 ans d’expérience avec les équipements 3D, des scanners longue portée utilisés dans les travaux de génie civil aux scanners de plus courte portée utilisés dans l’ingénierie de détail, en particulier les scanners de lumière structurée.

Quand faut-il adopter la numérisation 3D ?

Toutes les industries doivent penser à l’avenir pour fabriquer de meilleurs produits dans les plus brefs délais. Quand il s’agit d’un nouveau produit, tout commence par la conception, la réalisation d’esquisses et de maquettes, qui seront ensuite modelées par un premier modèle CAO pour fabriquer le premier prototype physique. C’est là que la technologie de numérisation 3D entre en jeu. Aujourd’hui, les solutions de métrologie offrent de nombreux avantages. Parmi eux figurent la rapidité, la polyvalence, la personnalisation, la qualité et la précision, ainsi que la commodité de la reproduction en trois dimensions. Les industries aérospatiale, automobile, dentaire et médicale sont celles qui ont le plus bénéficié de ces caractéristiques. Cependant, il est important de se demander quand une entreprise doit envisager d’intégrer la numérisation 3D dans son activité, car ce n’est pas toujours la meilleure idée a priori.

L’essentiel est de réfléchir à l’application qui en sera faite par l’entreprise. Jeff Wang déclare : « Il est recommandé aux entreprises d’acheter des scanners 3D dès le stade de la conception afin de bénéficier d’un soutien technique tout au long du cycle de vie du produit. » M. Molinero ajoute : « Je pense qu’un scanner devrait être adopté lorsqu’il profite à l’ensemble du processus de production, que ce soit pour améliorer la qualité ou le temps. Je pense qu’il serait logique, dans un premier temps, d’externaliser ce processus et, en fonction de l’utilisation, de voir sa viabilité économique« . L’expert de Sariki précise quant à elle : « Les scanners 3D nous donnent une autre perspective, une vision globale des pièces à analyser et beaucoup plus d’informations que ce qui pouvait être obtenu jusqu’à présent avec des méthodes conventionnelles telles qu’une machine tridimensionnelle. »

Que faut-il prendre en considération avant d’investir dans un scanner 3D ?

Les scanners 3D peuvent jouer un rôle important dans le développement et la conception des produits, le contrôle qualité, la production de tests par lots et la fabrication intelligente. Une fois que vous avez une idée claire du rôle que la technologie jouera et du type d’applications auxquelles elle sera destinée, il y a un certain nombre de points clés à prendre en compte avant d’investir dans un appareil de ce niveau. Jeff Wang en souligne les plus importants, qui sont la stabilité, l’efficacité et la rapidité, la précision du balayage et enfin la portabilité et le retour sur investissement. Sur ce dernier point, il commente : « À l’exception de l’avènement de l’ère numérique, leur grande portabilité et leur extrême rentabilité en font un développement rapide. Cela élargit considérablement l’application du balayage 3D, couvrant presque tous les domaines de la vie, et ne se limite plus à l’inspection mécanique de précision. Les modèles numériques 3D sont des données frontales très importantes. »

D’autre part, Monika Gaztañaga se concentre sur le troisième point, la précision de la numérisation, et recommande : « Lorsque nous intégrons un scanner 3D dans notre processus, il est important de connaître le niveau de détail que nous devons obtenir dans le résultat final.  Le choix du scanner le plus approprié pour chaque cas en dépendra largement. » José Molinero est d’accord avec ce qui a déjà été mentionné et ajoute : « Lors du choix de l’équipement, il est essentiel de tenir compte de la taille de la pièce, du type de matériau, du niveau de détail requis et des temps de mesure nécessaires. Cela nous permet de bien délimiter les différentes technologies. »

Quelles sont les principales différences entre les technologies de lumière structurée et de triangulation laser ? Pour quelles applications chaque méthode devrait-elle être adoptée ?

La technologie de triangulation laser fonctionne en projetant un point ou une ligne laser sur un objet, puis en capturant sa réflexion à l’aide de capteurs. Cette méthode est appelée triangulation car le point (ou la ligne) laser, le capteur et l’émetteur laser forment un triangle. D’autre part, la lumière structurée utilise également la triangulation trigonométrique, mais elle fonctionne en projetant un motif de lumière sur l’objet à scanner et non une ligne (ou un point) laser. Ces deux technologies sont les plus importantes aujourd’hui, avec leurs avantages et leurs inconvénients qu’il convient de connaître. En gardant ces concepts à l’esprit, découvrons ce que les experts pensent de la méthode à utiliser dans chaque cas.

Ces dernières années, les deux technologies ont évolué, proposant des applications encore plus larges. Le PDG de ScanTech commente : « Ces dernières années, les deux solutions ont été continuellement améliorées. Par exemple, le scanner 3D PRINCE de ScanTech, lancé en 2016, a pris la tête de l’industrie en utilisant le laser bleu comme source de lumière, ce qui a considérablement amélioré la capture des détails pour le balayage laser ; GOM a lancé le scanner à lumière structurée ATOS 5X, et en tant que capteur de balayage automatique, il peut scanner les objets noirs et brillants. Par conséquent, les applications de la triangulation laser et de la lumière structurée sont de plus en plus étendues.« 

Selon José Molinero : « La triangulation laser présente certains avantages : lorsqu’elle exige précision et rapidité de mesure, elle peut atteindre des valeurs bien meilleures que la lumière structurée. De plus, elle tend à créer moins de bruit sur les pièces avec réfraction ou réflexion. Dans le cas de la lumière structurée, nous avons l’avantage de pouvoir couvrir une plus grande surface de travail, ce qui facilite la mesure de grands objets. » Pour sa part, Monika Gaztañaga souligne : « Les scanners à triangulation laser sont normalement plus précis que ceux pour la lumière structurée, bien que la capture soit généralement plus longue et plus complexe. Il est courant d’utiliser la lumière structurée sur les grandes pièces et les lasers sur les pièces avec des tolérances plus serrées, mais cela doit être évalué dans chaque cas. »

Quelles sont les erreurs les plus fréquentes lors de l’intégration de la numérisation 3D ?

Il est clair que lorsqu’on investit dans une nouvelle technologie, le fait de connaître les erreurs les plus courantes peut empêcher qu’elles ne soient commises à l’avenir. Une autre façon de prévenir ces problèmes est de disposer de connaissances en métrologie, ce qui facilite le processus de filtrage, ainsi que l’extraction des éléments du nuage de points une fois qu’il a été filtré et maillé. Monika Gaztañaga estime que la précision des scanners et du matériau de la pièce pourrait être l’une des limites les plus courantes. Elle précise : « Aujourd’hui, dans la plupart des cas, la précision fournie par un système de contact est un peu plus grande que celle qu’un scanner peut nous offrir. La brillance matérielle de la pièce est une autre limite que nous pouvons rencontrer, car dans certains cas, nous aurons besoin d’une aide extérieure pour matifier la surface et obtenir un nuage de qualité. »

Pour sa part, l’expert du CAF souligne que les deux erreurs typiques sont généralement le temps de mesure et le coût d’un scan 3D : « Les utilisateurs qui ne sont pas familiers avec cette technologie pensent qu’en scannant un objet 3D, cette géométrie peut être facilement modifiée. Ce processus d’ingénierie inverse n’est pas un processus immédiat et nécessite une certaine expertise pour obtenir un scan de qualité. » Selon Jeff Wang, de nombreux utilisateurs considèrent que le résultat des données 3D obtenues par numérisation est équivalent au fichier du modèle numérique 3D original. Il note également : « Le nuage de points ou le fichier de données maillées scanné est différent du modèle numérique 3D original. Les utilisateurs doivent suivre une formation professionnelle pour convertir le fichier de données de maillage en un fichier de modèle numérique 3D.« 

Quelques conseils pour conclure

Une fois que tous les points ci-dessus sont clairs, il est temps de se lancer dans le monde de la métrologie et d’avoir confiance dans les avantages qu’il apporte ! C’est pourquoi nos trois experts ont voulu donner une recommandation finale pour l’intégration de la technologie de numérisation 3D. Jeff Wang affirme : « Comprendre et utiliser rapidement la technologie de numérisation 3D apportera une grande valeur et de nombreux avantages. C’est vraiment génial d’aimer et de profiter de la technologie de numérisation 3D. »

Monika Gaztañaga ajoute quant à elle : « Je vous encourage à vous intéresser à ce type de technologie, les avantages qu’elle apporte sont multiples et c’est un bon moyen de compléter ce que vous avez déjà. » Enfin, José Molinero conclut : « Mon conseil est qu’en cas de doute, vous devriez vous tourner vers un expert qui évaluera la viabilité de l’acquisition de ce matériel, son service ponctuel ou sa non-acquisition. »

Avez-vous intégré la numérisation 3D dans votre entreprise ? Qu’en pensez-vous ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !