Le 7 juillet, le premier dispositif de référence de circularité de haute précision de Chine a été achevé, comblant ainsi une lacune dans le système de traçabilité des mesures de circularité du pays. Ce dispositif, destiné aux scénarios de fabrication de haute précision tels que l'aérospatiale, les machines-outils haut de gamme, l'optique avancée et la fabrication de semi-conducteurs, peut fournir un support de traçabilité des mesures à l'échelle nanométrique pour l'inspection des composants clés, l'évaluation des erreurs de forme, l'étalonnage métrologique et le contrôle qualité.
La mesure de la circularité n'est pas un contrôle dimensionnel ordinaire, mais l'une des capacités fondamentales d'un système de fabrication de précision.
Les composants de moteurs d'aviation, les roulements de précision, les broches de machines-outils, les éléments optiques et les équipements de fabrication de semi-conducteurs doivent souvent fonctionner de manière stable dans une marge d'erreur très faible. Si l'erreur de circularité ne peut être mesurée et tracée avec précision, les opérations ultérieures d'usinage, d'assemblage, d'étalonnage et d'évaluation de la qualité peuvent être affectées. L'achèvement du dispositif de référence de circularité de haute précision signifie que la Chine a comblé un maillon clé dans le système de mesure géométrique, offrant également une capacité d'inspection sous-jacente plus fiable pour la fabrication haut de gamme.
Ce dispositif de référence de circularité de haute précision intègre plusieurs technologies innovantes indépendantes, en se concentrant sur la résolution de problèmes techniques tels que l'évaluation de la circularité à haute exactitude, la séparation des erreurs de broche et le contrôle de la cohérence du filtrage. Le dispositif propose un modèle de calcul de la circularité basé sur un filtrage de circularité à haute exactitude et une utilisation complète des données, afin de résoudre les problèmes de stabilité de la reconstruction du profil après la séparation de l'hémisphère standard. Pour les mesures ultra-précises, le modèle de traitement des données, la méthode d'identification des erreurs et la cohérence du filtrage affectent directement la fiabilité des résultats de mesure finaux.
Parmi ces avancées, la séparation des erreurs de broche constitue une percée technique importante du dispositif. Lors de la mesure de la circularité, l'erreur de rotation propre de la broche se superpose aux données de profil de l'objet mesuré. Si elle n'est pas efficacement séparée, il est difficile de déterminer si l'erreur provient de la pièce mesurée ou du système de mesure lui-même. L'application de la nouvelle technique de séparation des erreurs a considérablement réduit l'erreur de rotation de la broche, faisant passer l'incertitude de mesure de la circularité de 20 nanomètres à 6 nanomètres, atteignant ainsi un niveau avancé au niveau international.
Une incertitude de mesure de l'ordre de 6 nanomètres a une signification directe pour l'industrie manufacturière haut de gamme. Alors que les équipements pour semi-conducteurs, les systèmes optiques avancés, les machines-outils à commande numérique haut de gamme et les équipements aérospatiaux évoluent constamment vers une précision accrue, les exigences des entreprises en matière de métrologie et d'inspection ne se limitent plus à « pouvoir mesurer », mais exigent des mesures précises, reproductibles et traçables. Après l'achèvement du dispositif de référence de circularité de haute précision, les résultats d'inspection correspondants pourront bénéficier d'un support de référence plus stable, réduisant ainsi la dépendance vis-à-vis des capacités externes pour les maillons de mesure clés.
Ces capacités métrologiques fondamentales n'apparaissent généralement pas directement dans les produits finis, mais elles influencent le niveau de qualité de toute une chaîne de fabrication. Par exemple, la précision des broches des machines-outils haut de gamme, la stabilité de rotation des roulements, le contrôle de la forme des éléments optiques et la cohérence des pièces mobiles dans les équipements pour semi-conducteurs nécessitent tous un système de mesure géométrique fiable. Après l'amélioration de la capacité de référence en circularité, les entreprises pourront obtenir des bases de jugement d'erreur plus claires lors de la validation des processus, de l'inspection des produits finis, de l'étalonnage des équipements et de la vérification de la qualité.
Plus important encore, ce dispositif a permis de maîtriser de manière autonome plusieurs technologies clés essentielles pour la mesure de la circularité à haute exactitude, créant ainsi les conditions techniques pour un remplacement complet par des solutions nationales. Les équipements de métrologie de haute précision ont longtemps fait partie des infrastructures de fabrication haut de gamme, avec des barrières techniques élevées, des cycles de validation longs et des exigences élevées en matière d'algorithmes, de systèmes mécaniques, de capteurs, de systèmes de contrôle et de capacités de traitement des données. L'achèvement de ce dispositif ne représente pas seulement le développement d'un seul équipement, mais aussi la formation d'une capacité systémique de la Chine en matière de référence de mesure de la circularité de haute précision, de contrôle des erreurs et de méthodes d'évaluation des données.
Les applications futures se concentreront sur les entreprises de fabrication de précision, les instituts de métrologie, les unités de recherche scientifique et la chaîne industrielle des équipements haut de gamme. Pour les secteurs de l'aérospatiale, des semi-conducteurs, des machines-outils haut de gamme et de l'optique avancée, la capacité de mesure de la circularité à l'échelle nanométrique devrait être intégrée dans davantage de processus d'étalonnage, d'inspection et de validation des procédés, contribuant ainsi à perfectionner le système d'évaluation de la qualité des composants clés.