Le contrôle qualité, moteur de la transformation de la mobilité

La transition de la mobilité commence en production

La mesure tridimensionnelle, qu’elle repose sur la Tomographie CT ou les solutions MultiSensors, s’est imposée à chaque étape de la chaîne de production : des tôles de rotor jusqu’au contrôle complet des cellules de batterie. Elle est rapide, précise, fiable, et atteint aujourd’hui des niveaux de résolution qui n’étaient pas envisageables il y a quelques années encore.

Moteurs électriques, connecteurs, systèmes d’injection, piles à combustible, cellules de batterie : la performance et la sécurité de ces composants dépendent d’abord de la maîtrise de leurs géométries critiques. Plus un écart est détecté tôt, moins il coûte cher en rebuts et en retouches. Dans ce contexte, la métrologie devient un levier concret pour produire de manière plus responsable, durable et sûre.

Cinq cas pratiques montrent la capacité des solutions de mesure Werth à associer temps de cycle courts, haute résolution, précision et disponibilité.

Quatre exigences clés pour une métrologie performante

Tôles fines, contacts miniaturisés, géométries internes complexes, grandes surfaces embouties ou composants critiques : quelle que soit la diversité des pièces, les exigences restent les mêmes :

• des temps de mesure courts, pour suivre les cadences de production
• une résolution élevée, pour détecter les moindres défauts
• une grande précision, pour respecter les tolérances
• une forte disponibilité des systèmes, pour limiter les arrêts

L’incertitude de mesure doit rester au moins dix fois inférieure à la tolérance : au-delà, la plage de tolérance exploitable se réduit et le risque de rejet augmente, conformément à la norme ISO 14253-1. À l’inverse, une mesure plus précise sécurise la production, réduit les coûts de non-qualité et renforce la stabilité des procédés.

L’objectif : repérer les dérives avant qu’elles ne deviennent critiques.

Contrôle des tôles de rotor et de stator

Produites en grande série, les tôles de rotor et de stator sont des pièces très fines, généralement entre 0,2 et 0,35 mm. Une épaisseur que l’industrie cherche encore à réduire, afin d’améliorer le rendement en limitant les pertes par courants de Foucault.

Les bavures issues du découpage sont loin d’être anodines : elles peuvent endommager l’isolation entre les couches, provoquer des courts-circuits et dégrader les performances. Elles constituent également un indicateur précieux de l’usure des outils.

Contrôler ces pièces suppose :

• une mesure sans contact, pour éviter toute déformation
• une résolution élevée, pour analyser bavures, planéité et défauts
• une vitesse élevée, pour traiter de grands volumes

Des solutions comme le ScopeCheck® FB DZ misent sur le RasterScanning HD, qui assemble un grand nombre d’images en une seule vue globale, jusqu’à 20 000 mégapixels.
Résultat : un contrôle intégral sans repositionnement, une détection précoce des dérives et une réduction significative des rebuts.

Connecteurs et géométries fines des broches

Le contrôle des connecteurs constitue une tâche typique dans le domaine de l’électrification. Réseaux de bord 800 V, infrastructures de recharge, multiplication des capteurs : le nombre de contacts par véhicule ne cesse d’augmenter, tout comme les exigences imposées à chacun d’entre eux. Un écart dans le positionnement des broches accroît les forces d’insertion et les résistances de contact, avec, à la clé, un risque d’échauffement inadmissible sur les connecteurs haute tension, et des défaillances des fonctions d’assistance ou de recharge sur les contacts de signal.

Ces géométries fines exigent des résolutions structurelles de 20 µm ou mieux. Le RasterScanning HD permet de capturer en quelques secondes des pièces de grande taille comportant de nombreuses caractéristiques, avec une vitesse jusqu’à 50 fois supérieure au traitement d’image conventionnel.

De nombreux contacts sont par ailleurs surmoulés ou, une fois montés, deviennent inaccessibles de l’extérieur. C’est là qu’intervient la tomographie assistée par ordinateur de Werth, qui étend le contrôle non destructif à l’intégralité du volume de la pièce : celle-ci est irradiée sous de multiples angles par rayons X sur un plateau tournant, et le logiciel reconstitue à partir de ces projections un modèle volumique 3D intégrant l’ensemble des géométries externes et internes. Les solutions de mesure TomoScope® Werth mesurent jusqu’à 10 fois plus vite que les systèmes de tomographie conventionnels. Le logiciel WinWerth® restitue les résultats directement exploitables pour le pilotage des processus.

Injecteurs de carburant (essence, diesel, hydrogène)

Que ce soit sur des moteurs thermiques optimisés ou sur des solutions à hydrogène, les injecteurs restent une pièce maîtresse et leurs points les plus critiques se cachent souvent à l’intérieur. Les orifices d’injection des modèles récents, dont le diamètre se situe entre 100 et 200 µm, ont une influence directe sur la qualité de la pulvérisation, la consommation et les émissions, dans un cadre réglementaire toujours plus exigeant.

L’hydrogène apporte son lot de contraintes supplémentaires, en particulier sur l’étanchéité et la compatibilité des matériaux. Ce gaz ne lubrifie pas comme le font les carburants liquides, ce qui rend les tolérances micrométriques, et la moindre bavure, d’autant plus critiques pour le débit et la durabilité de la pièce.

Un contrôle purement externe ne suffit alors plus. Les solutions de mesure Werth permettent d’analyser l’ensemble des géométries sans destruction, y compris les trous borgnes et les sièges d’aiguille, et de quantifier objectivement les bavures plutôt que de se limiter à leur simple constat.

Pour les mesures tactiles les plus fines, jusqu’à l’analyse de la rugosité, le palpeur de fibres® Werth (WFP®) complète vient compléter cette approche. Utilisé depuis près de 30 ans, ce micropalpeur fonctionne avec des forces de contact extrêmement faibles et permet d’atteindre des zones inaccessibles aux palpeurs conventionnels.

Plaques bipolaires pour piles à combustible

Les piles à combustible transforment l’hydrogène et l’oxygène en électricité, avecpour seul sous-produit de l’eau. Au cœur de ce fonctionnement, les plaques bipolaires jouent un rôle essentiel : elles séparent les cellules, assurent la distribution des gaz via de fines structures canalaires, garantissent la conduction électrique et contribuent à l’évacuation de la chaleur.

Ces composants imposent des exigences particulièrement élevées. Fabriqués à partir de tôles métalliques parfois inférieures à 0,1 mm d’épaisseur, ils intègrent des structures de quelques centaines de micromètres seulement. À l’échelle d’une pile complète, composée de centaines de plaques, les plus faibles variations de planéité ou d’épaisseur peuvent s’accumuler et impacter la pression de contact, l’étanchéité à l’hydrogène et les performances globales.

La profondeur d’emboutissage, la qualité des surfaces d’étanchéité et l’alignement des outils sont également déterminants. Dans le même temps, la mesure ne doit en aucun cas altérer ces surfaces sensibles.

Le procédé RasterScanning HD Werth permet de couvrir rapidement de grandes zones, tandis que le capteur chromatique CFP mesure planéité, profondeurs et déformations sans aucune interaction mécanique.

Associé au système d’orientation WRT, il s’adapte également aux surfaces inclinées. Résultat : des validations de série accélérées, une réduction des rebuts et une mise au point plus efficace des outils grâce à des ajustements progressifs et maîtrisés.

Cellules de batterie et contrôle à 100 %

C’est au niveau des cellules de batterie que les exigences sont les plus élevées. Bornes, débords, structure interne de type « jelly roll », délaminations ou encore particules doivent être contrôlés en quelques secondes, avec une très haute résolution. Parmi ces paramètres, le débord de l’anode est particulièrement critique pour la sécurité : s’il n’est pas suffisant par rapport à la cathode, le risque de placage de lithium augmente, pouvant entraîner une perte de capacité, voire un court-circuit.

De même, la présence de particules métalliques ou de délaminations à l’intérieur de la cellule peut provoquer des courts-circuits internes et conduire à des phénomènes de surchauffe. Après assemblage, seule la tomographie CT permet de visualiser et de mesurer ces défauts internes de manière non destructive. Le contrôle à 100 % est plus qu’indispensable pour sécuriser la production.

La gamme de mesure TomoScope®, associés à une source de rayons X HighResLonglife et à une détection automatique des défauts régie par IA, répondent pleinement à ces besoins. Ils permettent d’identifier des défauts de l’ordre de quelques micromètres, avec une vitesse pouvant être jusqu’à 35 fois supérieure et un encombrement jusqu’à quatre fois réduit par rapport aux solutions classiques.

Les sources à transmission, opérant entre 130 et 230 kV, offrent des temps de mesure jusqu’à cinq fois plus courts que les sources à réflexion à résolution équivalente, en sintègrant facilement dans les cycles de maintenance grâce à une périodicité d’environ douze mois. L’utilisation de plusieurs systèmes en parallèle permet par ailleurs de réduire significativement les temps de cycle, de 30 à 15 secondes, avec une sécurité de continuité de production en cas d’arrêt d’une ligne.

Enfin, le règlement européen sur les batteries (UE 2023/1542) renforce ces exigences en imposant une traçabilité complète, notamment via le passeport batterie et la déclaration de l’empreinte carbone.

Mesures traçables et compétences vérifiées

Dans l’industrie automobile, les exigences en matière de contrôle sont strictement encadrées, notamment par la norme IATF 16949, qui impose des processus de mesure dont la conformité et la pertinence doivent être démontrées. Ces processus sont généralement évalués selon le volume 5 du référentiel VDA.

Les machines de mesure tridimensionnelle par tomographie assistée par ordinateur sont, quant à elles, spécifiées et réceptionnées conformément à la directive VDI/VDE 2617 (feuille 13) ainsi qu’à la norme ISO 10360-11. En complément, Werth propose des machines CT dont l’étalonnage répond aux exigences de l’organisme d’accréditation allemand DAkkS, un standard désormais incontournable dans l’automobile.

Ainsi, la mesure tridimensionnelle par tomographie, traçable sur l’ensemble du volume de la pièce, s’inscrit dans la continuité des méthodes de mesure à coordonnées classiques, qu’elles soient tactiles ou optiques, en s’appuyant sur un socle normatif commun.

Des processus maîtrisés : un levier de performance

Ces exemples le montrent bien : en mobilité durable, aucune technologie de mesure ne se suffit à elle-même. C’est en les combinant que les solutions Werth offrent une vision globale et cohérente des exigences métrologiques.

Pour les industriels, l’enjeu dépasse largement la précision. Ce qui compte vraiment, c’est la fiabilité des contrôles, la réduction des rebuts, la disponibilité des équipements, et la capacité à transformer les données de mesure en véritables leviers pour piloter la production.

Dans ce contexte, la métrologie ne se contente plus de contrôler : elle devient un véritable moteur de performance industrielle. En aidant à produire plus efficacement, plus sûrement et avec moins de ressources, elle s’impose comme l’un des piliers de la transition vers une mobilité plus durable.

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Plus d’informations

Normes et réglementations applicables

• IATF 16949 : exigences relatives aux systèmes de management de la qualité dans l’industrie automobile.
• VDA Volume 5 : évaluation de l’adéquation des processus de contrôle et des systèmes de mesure, en tenant compte de l’incertitude de mesure.
• ISO 14253-1 : règles de décision pour l’évaluation de la conformité, en intégrant l’incertitude de mesure.
• ISO 10360 : spécifications d’acceptation et procédures de vérification périodique applicables aux systèmes de mesure de coordonnées. La partie 11 concerne spécifiquement les systèmes de mesure utilisant la tomographie à rayons X assistée par ordinateur (CT).
• VDI/VDE 2617 – Feuille 13 : guide d’application de la norme ISO 10360 aux machines à mesurer tridimensionnelles équipées d’un capteur CT.
• Règlement européen sur les batteries (UE) 2023/1542 : exigences relatives notamment à l’empreinte carbone, aux obligations de diligence et au passeport numérique des batteries de traction.

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