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Postée le 19 octobre 2020

La surface en 3D au niveau microscopique …

Bureau Veritas Laboratoires est équipé de la technique de microscopie optique tridimensionnelle ou 3D.

Cette technique est utilisée pour caractériser les aspects de surface au sens large, et ainsi :
  • valider l’impact sur les états de surface de nouveaux procédés de fabrication ou revêtements,
  • contrôler la qualité des états de surface des produits finis ou semi-finis,
  • réaliser des mesures de précisions au niveau microscopique,
  • examiner l’état de surface après une dégradation prématurée ou une avarie.
Le traitement des données numériques permet d’obtenir des profils de l’état de surface en trois dimensions, et d’en ressortir un ensemble de résultats comme des tailles d’aspérités ou des valeurs de rugosité.

En savoir plus sur la technique ….

Le microscope 3D est un outil de laboratoire pour réaliser des mesures en trois dimensions au niveau microscopique, de l’ordre de la dizaine de microns (5 fois plus petit que le diamètre d’un cheveu), et de numériser l’image réalisée à partir de ces mesures.

Le profil de surface obtenu permet de mesurer la rugosité dans plusieurs axes, ou la dimension des aspérités à un point donné.

La représentation de la surface peut être affichée comme une photographie, sous forme d’une image optique, ou comme pour une carte topographique, sous forme d’une image en couleur qui révèle les élévations de surface. Classiquement, les « bosses » sont représentées par une couleur orange - rouge, les « plats » (niveau moyen de référence) par une couleur verte et les « trous » par une couleur bleue - violette. A chaque point représentatif de la surface, la hauteur ou la profondeur sont mesurées et indiquées.

PROFIL DE SURFACE - PIQURE DE CORROSION



Les avantages du microscopie optique 3D

C’est une technique non destructive qui est mise en œuvre en laboratoire.

Pour des pièces de dimensions plus importantes, qui ne peuvent pas être déplacées, ou pour éviter le démontage d’un équipement, une réplique de la surface est réalisée sur place et envoyée au laboratoire (*).
Elle offre une excellente reproductibilité des mesures car, contrairement aux rugosimètres classiques, aucun étalon de référence par rapport au matériau analysé n’est nécessaire, et la mesure est identique quel que soit l’opérateur. Seul l’appareil subi un contrôle métrologique à l’aide de cartes de contrôles et de vérifications périodiques du bon fonctionnement.

Comme elle est numérisée, l’analyse peut être revue à tout moment par l’opérateur ou le Client pour toute la surface.

De plus, la plupart des matériaux de l’industrie comme les matériaux métalliques, composites et les polymères peuvent être analysés.

Dans quel cas ?

Contrôles de production

Le microscope optique 3D est souvent utilisé en contrôle de production pour :
  • contrôler la qualité de la surface du matériau brut, usiné ou après revêtement,
  • vérifier l’impact du procédé de fabrication ou de traitement de surface,
  • vérifier les tolérances pour des opérations de micro-usinage de précision.
Par exemple, avant revêtement (peinture, projection thermique…), l’état de surface du matériau est primordial : trop lisse, le revêtement n’accroche pas, avec trop d’aspérités, l’aspect visuel et les capacités de protection du revêtement peuvent être dégradés.

Pour les pièces réalisées en fabrication additive, des techniques de traitement après fabrication sont utilisées pour homogénéiser et améliorer l’état de surface. Il est important de vérifier l’efficacité de cette opération et de cartographier l’état de surface obtenue.

Sur des pièces sensibles, ou soumise aux vibrations, la visserie utilisée est particulièrement contrôlée pour s’assurer de la qualité des montages et assemblages. La technique permet de vérifier les usinages des filets en mesurant les pas de vis et les rayons de courbure.

VIS : ETAT DE SURFACE ET MESURES



En électronique, certaines sécurités sont déclenchées par contact : les états de surface sont alors très importants pour s’assurer que le contact se fasse dans de bonnes conditions…

L’impact d’opération d’usinage ou de marquage sur la surface peut-être mesuré et qualifié, comme par exemple, la profondeur du marquage laser d’une pièce.

La liste n’est pas exhaustive ; l’état de surface est une donnée importante pour de nombreux domaines.

Avaries : dégradations des états de surface, corrosion

Les experts en laboratoire utilisent très souvent le microscope optique 3D pour caractériser des états de surface dégradés : défaut d’aspect visuel, rayures, piqûres de corrosion…

Pour les pièces corrodées, le microscope 3D permet de visualiser l’état d’usure de la surface par la corrosion à l’échelle microscopique.

Les mesures ainsi réalisées permettent d’étayer l’expertise et de corroborer d’autres examens préalables, ou de localiser des zones critiques pour des examens postérieurs au microscope électronique à balayage par exemple.

(*) répliques : Le principe de la réplique est de reproduire de façon très fiable l’état de surface d’un échantillon solide en négatif (comme le moulage d’un plâtre mais à l’échelle microscopique). En pratique, un film synthétique est étalé sur la surface de la zone à examiner. Après polymérisation ou séchage, le film peut être enlevé de la surface et transmis dans un conditionnement adapté au laboratoire. Les examens en microscopie optiques 3D et les mesures associées sont réalisées sur la réplique comme la surface initiale.