Un banc d'essai de pointe pour les technologies du futur

Les piles à combustible sont considérées comme l'une des technologies d'efficacité les plus importantes de l'avenir : dans les piles, l'hydrogène réagit avec l'oxygène pour produire de l'eau, de l'électricité et de la chaleur. Les piles fonctionnent presque toujours sans substances nocives, puisque seule de la vapeur d'eau se forme comme déchet. C'est la raison pour laquelle cette technologie a le potentiel de modifier durablement notre mobilité et de nombreux autres secteurs.

Les composants clés de chaque pile à combustible sont des plaques bipolaires qui sont empilées pour former ce que l'on appelle des stacks, c'est-à-dire des piles. Leur tâche principale : relier physiquement et électriquement l'anode d'une pile à la cathode de la pile voisine. Pour ce faire, des profils d'écoulement sont fraisés dans les plaques des deux côtés, à travers lesquels l'hydrogène s'écoule d'un côté et l'air est amené de l'autre. Les plaques bipolaires peuvent être fabriquées en graphite, en composite graphite-polymère, en métal ou en céramique.

Le micromètre en vue

C'est précisément dans ces composants de haute précision ainsi que dans d'autres technologies d'avenir que l'entreprise autrichienne YOUR-TOOL s'est spécialisée. Sur le site de Freundorf / Basse-Autriche, elle fabrique depuis 2019 des outils de gaufrage de haute précision pour la fabrication de plaques bipolaires destinées au marché international. "Nous fraisons des surfaces très fines < Ra 0,12 sur les outils, qui présentent une précision de contour de < 7 millièmes de millimètre", explique Andreas Zöttl, CEO de l'entreprise et outilleur de formation. Les tolérances des outils de gaufrage de haute précision sont < 5 μm pour la planéité et le parallélisme. "Notre plus petit diamètre d'outil mesure à peine 0,1 mm", explique le CEO. "Nous savons donc assez bien ce que représente 1 µm et nous pouvons le représenter avec précision".

En 2006, l'entreprise s'était lancée dans la fabrication d'outils de découpe de films avec des bâtis de découpe en PRFC et s'est depuis spécialisée dans les outils de haute précision, que seuls quelques fournisseurs commercialisent dans le monde ; les tolérances sont inférieures à 3 µm. Outre les plaques bipolaires, l'entreprise fabrique des outils de découpe pour la technologie des batteries ainsi que des microcomposants en acier, en céramique-métal dur et des pièces fraisées de brillance et de polissage, entre autres. En outre, YOUR-TOOL travaille également pour l'industrie optique.

Trois appareils de mesure haut de gamme de Mahr en action

Comme la fabrication à Freundorf se joue au micromètre, YOUR-TOOL a besoin d'une technique de mesure de haute précision. Pas moins de trois appareils de mesure haut de gamme - le MarSurf PS 10, le MarSurf XCR 20 ainsi que le MarSurf CM mobile - proviennent de la maison Mahr.

Le MarSurf PS 10 tactile et mobile est utilisé chez YOUR-TOOL directement sur la fraiseuse. Il aide Aaron Karger, responsable de l'assurance qualité, à contrôler avec précision la qualité de surface < Ra 0,2 des fraisages. "En raison de sa petite taille, le PS 10 est idéal pour les mesures indépendantes du lieu - verticalement, horizontalement et même au-dessus de la tête si nécessaire - l'affichage peut être pivoté numériquement", explique Nevzat Maksuti, ingénieur commercial chez Mahr Austria. Grâce à son dispositif d'avance amovible, l'outil mobile peut être utilisé de manière flexible dans la production et la fabrication. L'appareil est équipé d'une commande très intuitive qui le rend aussi facile à utiliser qu'un smartphone ou une tablette. La sélection automatique de la coupure assure toujours les bons résultats de mesure. "Sur demande, il est possible de créer des protocoles PDF prêts à l'emploi directement dans l'appareil de mesure ainsi que la sauvegarde des données sous forme de fichiers TXT, X3P, CSV et PDF. Autre avantage : il est possible de saisir des commentaires spécifiques au client pour le protocole PDF directement sur le MarSurf PS 10", poursuit Maksuti. Vous pouvez voir un exemple d'application dans la vidéo.

Évaluation de la rugosité et des contours avec une seule mesure

Avec le MarSurf XCR 20, le responsable qualité Karger contrôle la rectitude des outils de découpe et compare la précision des contours avec les données CAO en laboratoire. Il peut ainsi suivre de manière fiable les éventuels écarts. Le poste de mesure combiné de Mahr permet d'effectuer des mesures de rugosité et de contour au même endroit. "Nous profitons ici beaucoup du logiciel de mesure et d'évaluation qui nous permet de commander et de positionner l'appareil d'avance et le support de mesure. Les différents éléments de commande interactifs soutiennent les évaluations et les processus automatiques", explique Zöttl. La mesure du contour supérieur et du contour inférieur est possible avec le palpeur dit "à deux pointes", ces contours pouvant en outre être évalués l'un par rapport à l'autre. "La comparaison des profils théoriques et réels est un jeu d'enfant, nous pouvons même sélectionner des tolérances différentes au sein d'un profil en fonction de leur désignation", explique Karger. "L'importation et l'exportation de fichiers dxf pour la comparaison théorique/réelle sont également prises en charge".

Mesure mobile de la surface en 3D

Pour contrôler la qualité de surface de l'outil fraisé à l'échelle nanométrique, YOUR-TOOL dispose également dans sa salle de mesure d'un MarSurf CM mobile. Le système de mesure optique est basé sur la technique confocale robuste. Le temps de mesure typique pour un champ unique de 800 x 800 µm est de cinq à dix secondes. Les mesures sont rapides, sans contact et indépendantes du matériau. Grâce à ses axes motorisés, le MarSurf CM mobile offre la possibilité de stitcher des champs de mesure plus grands avec une résolution élevée constante. Avec une tourelle porte-objectifs, une caméra couleur et de multiples solutions logicielles, le système de mesure répond aisément aux exigences des tâches de mesure sur les plaques bipolaires. "Le CM mobile permet de réaliser des mesures de rugosité conformes à la norme DIN EN ISO, des analyses de structures 3D et la mesure de géométries. L'évaluation de la structuration et des paramètres de volume se fait automatiquement", explique l'ingénieur commercial Maksuti. Les résultats de mesure sont transmis à un protocole de mesure librement définissable.

Investir dans le bon environnement

"Ces appareils de mesure sont super top et parfaitement adaptés à nos tâches de mesure", souligne le CEO Andreas Zöttl, "mais ils ont aussi besoin du bon environnement, sinon nous ne pouvons pas mesurer dans des dimensions fines. C'est la raison pour laquelle nous avons investi il y a environ trois ans dans une toute nouvelle production, entièrement isolée et climatisée. Nous pouvons ainsi garantir une tolérance de température de + 0,2°C dans notre salle de mesure et assurer ainsi une précision maximale dans la fabrication et l'assurance qualité". L'énorme demande donne raison à l'entrepreneur autrichien de miser sur une qualité de fabrication maximale : Les outils nécessaires à la fabrication des plaques bipolaires Made in Austria sont commandés dans le monde entier.

Vous avez des questions, des suggestions ou vous êtes également intéressé par la technique de mesure MarSurf ? N'hésitez pas à nous contacter à l'adresse info@mahr.com.