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Comment choisir sa machine de mesure tridimensionnelle ?

Communément appelée scanner 3D, une MMT ou machine de mesure tridimensionnelle est une des technologies de numérisation les plus populaires existantes. Aussi nommée machine à mesure 3D, elle sert principalement à réaliser des mesures dimensionnelles d’une pièce, grâce en général à des processus optiques. 

Elle peut se montrer utile dans de nombreux domaines d’activités, mais elle est surtout présente dans l’industrie mécanique. Comptez aussi près de 200 euros pour le prix d’un modèle basique et environ 50 000 euros pour une machine dotée des dernières technologies spécialisées.

Une machine de mesure tridimensionnelle c’est quoi ?

C’est un appareil capable de prendre des coordonnées de différents points de repère sur une pièce généralement mécanique. Le palpage virtuel devient surtout possible grâce à divers éléments de la machine. Tels que :
  • Une table de support ou « marbre », qui permet d’immobiliser la pièce durant le processus
  • Un guidage d’axes, constitué de trois glissières graduées et servant de repères à l’appareil
  • Une commande numérique, contrôlant les divers composants électroniques de la machine
  • Une tête de mesure ou l’organe dont les coordonnées servent de référence principale
  • Un système de palpage, un tout fonctionnant sur la base d’un équipement tactile ou optique
Une solution aux diverses problématiques de mesure, la machine est de plus en plus présente dans la plupart des secteurs d’activités existants, notamment :
En fonction des applications prévues, la machine se décline aussi en différentes tailles et catégories. Ainsi, il existe :
  • Les petites et moyennes MMT  
  • Les machines de mesure 3D en ligne et d’atelier
  • Les scanners 3D de grandes dimensions

Comment fonctionne une machine de mesure tridimensionnelle ?

Une machine de mesure tridimensionnelle permet de reproduire une « image numérique » d’une pièce physique au sein d’un amas de points virtuels. Son fonctionnement repose avant tout sur les différentes techniques de CAO ou Conception assistée par ordinateur. Pour ce faire, le processus suit deux étapes successives : 

La collecte des coordonnées

Selon la technologie intégrée, il existe des machines de mesure tridimensionnelle par contact et des machines de mesure 3D à capteur optique. Les premières utilisent en général une tige, aussi appelée palpeur, qui permet de signaler sa position dès le premier contact avec l’objet. Par comparaison, les secondes analysent une proportion visuelle grâce à une tête de mesure optique, sans contact. 

La reproduction de l’image

Pour la restitution proprement dite de l’image numérique de l’objet, la machine de mesure tridimensionnelle est connectée à un puissant ordinateur qui intègre un logiciel d’analyse des coordonnées. Ceci facilite surtout le calcul rapide des différents paramètres d’analyses des coordonnées.   

Combien coûte une machine de mesure tridimensionnelle ?

Le prix d’une machine de mesure tridimensionnelle varie en général entre 200 à plus de 50 000 euros. Ainsi, les modèles les moins chers du marché sont évalués à environ 15 000 euros. Ce sont principalement des appareils de petite taille, dotés des technologies de mesure par contact. D’une grande précision, ce sont aussi les modèles de MMT les plus répandus existants. 

Les modèles les plus chers, quant à eux, peuvent être évalués entre 70 000 et 100 000 euros. Un tel écart de prix provient surtout des options livrées avec le corps de la machine, associé à la taille de celle-ci. Aussi, la vitesse de mesure de certains modèles peut être un véritable atout, principalement dans le secteur industriel.

Quels sont les différents types de machines à mesure tridimensionnelle ?

En fonction de la structure et de la disposition de la tête de mesure, il existe : 

Les machines de mesure tridimensionnelle à portique

Ce sont les modèles de MMT les plus courants dans le domaine de l’industrie mécanique. La structure se compose d’un portique, d’un chariot et d’un coulisseau sur lequel est fixé le système de palpage. Conventionnellement, la position et le déplacement de chaque composition d’une telle structure suivent trois axes principaux. Ainsi, lors du palpage, le portique se déplace à l’horizontale, mais dans un sens différent de celui du chariot. Pour le coulisseau, il meut d’un mouvement vertical pour pouvoir compléter chaque coordonnée de chaque point de la pièce. 

Aussi, ces modèles de MMT se déclinent en trois versions différentes :
  • Les MMT à portique fixe
  • Les MMT à portique mobile
  • Les MMT à portique en L

Les machines de mesure tridimensionnelle à pont

Les MMT à pont sont généralement de grandes dimensions, avec des rails de 2 à plus de 10 mètres de long et une traverse d’une longueur comprise entre 4 et 7 mètres. Ce sont des appareils utilisés surtout pour l’inspection des pièces d’avion ou pour la conception des moules et matrices. 

Dans la plupart des cas, ces modèles sont dotés d’une grande fiabilité. Flexibles, elles peuvent également s’adapter aux divers processus de palpages, tels que le palpage tactile numérique, les procédés analogiques ou bien le système optique.

Les machines de mesure tridimensionnelle à bras horizontal

Souvent appelées MMT à bras sortant ou MMT à potences, les machines de mesure tridimensionnelle à bras horizontal sont généralement courantes dans l’industrie automobile, pour la manufacture des carrosseries. En effet, ces équipements s’adaptent mieux aux applications industrielles, bien que sa structure accuse souvent des déformations pouvant nuire à la mesure. C’est le cas, par exemple, de la déformation du montant sous l’effet du poids du système de palpage installé. 

Comment choisir sa machine à mesure tridimensionnelle ?

Pour le choix de votre machine de mesure tridimensionnelle, quatre critères doivent être pris en compte : 

Le caractère physique de la pièce à palper

Certaines pièces sont plus fragiles par rapport à d’autres, à tel point qu’elles interdisent tout processus de mesure tridimensionnelle par contact. Ainsi, pour les palper, vous devez privilégier les machines de mesure 3D sans contact ou à capteur optique. 

La rapidité de la machine

En général, les machines de mesure tridimensionnelle de modèle ancien prennent un peu plus de temps à mesurer une pièce. En revanche, elles sont d’une grande fiabilité en termes de niveau de précision et de flexibilité. 

Le niveau de précision de l’appareil

Dans la plupart des cas, le niveau de précision d’une MMT avoisine les micromètres. Mais selon le fabricant, les machines de mesure 3D optiques proposent des détails au centième de micromètre près. 

La taille de la structure

La taille de la machine à choisir dépend surtout de l’application dont vous voulez en faire. Pour des usages en laboratoire, les machines de mesure tridimensionnelle adaptées doivent être de petite taille. De la même manière, pour des projets d’envergure, dans un entrepôt mécanique, par exemple, les modèles de grande taille restent les plus adaptés.