TPK-Kunststofftechnik, située à Nörten-Hardenberg près de Göttingen, est spécialisée dans la production d'articles en plastique et de moules à injection sophistiqués. Fondée en 1997 et dirigée par Werner Ternka et ses fils Heiko et Mario, l'entreprise familiale emploie une trentaine de personnes et couvre l'ensemble de la chaîne de processus : du conseil, de la conception, de la fabrication d'outils et de la production de prototypes au moulage par injection en série et à l'assemblage.
Les exigences en matière de qualité des pièces moulées par injection ont augmenté ces dernières années, souligne Mario Ternka, responsable du développement des produits, de la conception et de la fabrication des moules chez TPK-Kunststofftechnik : "Les données de dessin que nous recevons aujourd'hui de nos clients contiennent de nombreuses dimensions et tolérances qui ne peuvent pas être mesurées avec des appareils de mesure manuels conventionnels et des dispositifs de mesure plus simples, par exemple les tolérances de forme et de position, c'est-à-dire l'équerrage, le parallélisme et la planéité, ainsi que les tolérances de forme libre. Pour mesurer correctement ces critères, il faut d'une part du matériel adapté, mais aussi beaucoup de savoir-faire pour traduire les valeurs mesurées dans le langage de la fabrication de moules. Nous ne pouvons donc pas confier la mesure à un prestataire de services de métrologie."
TPK répond à des exigences de qualité accrues grâce à une métrologie de pointe
TPK a donc décidé d'investir dans un équipement de mesure approprié. Sur la base d'un cahier des charges en 60 points, une équipe de spécialistes a évalué les offres de fabricants renommés d'équipements de mesure - et a décidé d'acheter une machine à mesurer tridimensionnelle ScopeCheck® FB 3D multi-capteurs de Werth Messtechnik.
Sa conception, avec un pont fixe sur une base en granit et des guidages de précision mécaniques robustes, garantit une très grande précision, même lorsqu'elle est utilisée à proximité de la production. L'équipement comprend un capteur de traitement d'image avec Werth Zoom et une unité d'éclairage supplémentaire à anneaux multiples pour une détection rapide et fiable des bords, ainsi que le palpeur de scanning SP25. En outre, le RasterScanning est utilisé pour générer des images globales à haute résolution à partir d'images individuelles capturées pendant que le capteur est en mouvement. Ces images permettent ensuite d'effectuer des mesures de manière pratique. Pour la mesure optique rapide des surfaces, TPK a également investi dans le capteur de distance CFP, qui utilise l'aberration chromatique de lentilles spéciales pour des mesures extrêmement précises et largement indépendantes de la surface.

Mario Ternka est enthousiasmé par le ScopeCheck® FB de Werth : "En particulier, nous n'aurions pas pensé que la précision et la vitesse des capteurs optiques étaient possibles auparavant."
"En tête de notre liste d'exigences figurait la combinaison de capacités de mesure optique et tactile", explique Ternka. "Et le capteur de distance optique devait fournir des résultats de mesure fiables pour des pièces très brillantes, transparentes, noires ou blanches."
Lui et ses collègues sont particulièrement enthousiasmés par la technologie de capteur optique du ScopeCheck® FB : "Nous n'aurions jamais pensé que la précision et la vitesse étaient possibles auparavant. Cela a été le facteur décisif en faveur du ScopeCheck. L'appareil peut également être programmé rapidement et facilement - après seulement une courte période de formation. La mesure et l'évaluation se déroulent alors de manière entièrement automatique."
ScopeCheck® comme élément important de la chaîne de processus chez TPK
Le moulage par injection est un procédé de formage primaire dans lequel les critères de qualité tels que les tolérances de forme et de position, etc. sont beaucoup plus difficiles à respecter que dans l'usinage. Il requiert un grand savoir-faire en matière de fabrication et une chaîne de processus telle que celle que TPK a développée et continuellement optimisée ces dernières années.
Au début de cette chaîne de processus se trouve le modèle CAO 3D. Avec celui-ci, les concepteurs créent un moule virtuel initial et une simulation de moulage par injection. Les résultats de l'analyse sont utilisés, d'une part, pour optimiser l'article et, d'autre part, pour améliorer l'outil de moulage. De cette façon, les ingénieurs en plastique tentent de contrer les difficultés du moulage par injection - surtout les distorsions causées par le retrait longitudinal et transversal.
"Dès la conception du moule à injection, nous devons prendre en compte les voies d'écoulement du plastique, prévoir le contrôle de la température et les canaux de refroidissement, et planifier le démoulage et l'enlèvement de la pièce", explique Ternka. La simulation répétée fournit des informations sur le système de canaux chauds approprié, le point d'injection optimal, la position des canaux de refroidissement, les surépaisseurs, le bombage, et bien plus encore. Ce n'est que lorsque les spécialistes du moulage par injection sont sûrs que la conception du moule convient dans l'ensemble qu'ils fabriquent le moule en acier. Chez TPK, cela se fait principalement sur des machines-outils modernes, par exemple par fraisage et érosion à 5 axes.
Dans les cas simples, la précision dimensionnelle des outils de formage complexes est mesurée directement sur la machine-outil. Des mesures difficiles comme celle de la position d'un contour sur les bords extérieurs ainsi que la position d'évidements sur une poche ou de noyaux tournés, peuvent être effectuées par les outilleurs avec le ScopeCheck® FB de Werth et la combinaison de la technologie des capteurs optiques et tactiles.
Une fois le moule prêt, il est échantillonné sur l'une des 15 presse d‘injection avec des forces de fermeture allant jusqu'à 2 200 kN, puis optimisé dans l'atelier de moulage jusqu'à ce que le moulage par injection et le démoulage soient stables. Le concepteur TPK crée ensuite un programme de mesure sur une pièce échantillon injectée sur le ScopeCheck®, qui enregistre tous les critères décisifs. En fonction des résultats, d'autres modifications du moule sont décidées. À ce stade, nous parlons généralement de corrections de l'ordre de quelques dixièmes à centièmes de millimètre, qui sont nécessaires pour maintenir des tolérances très serrées", explique M. Ternka. Sans la précision de notre machine multi-capteurs, nous ne serions pas en mesure d'enregistrer de telles valeurs, ou seulement à grands frais."