WO2016156700A1 - Procédé de peinture d'une pièce de véhicule automobile avec contrôle d'épaisseur du revêtement par radiométrie photothermique - Google Patents

Procédé de peinture d'une pièce de véhicule automobile avec contrôle d'épaisseur du revêtement par radiométrie photothermique Download PDF

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WO2016156700A1
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photothermal radiometry
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Inventor
Sophie Vidal
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OPmobility SE
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Plastic Omnium SE
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/084—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to condition of liquid or other fluent material already sprayed on the target, e.g. coating thickness, weight or pattern
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/08—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness for measuring thickness
    • G01B21/085—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness for measuring thickness using thermal means

Definitions

  • the present invention relates to the field of painting processes of a part for a motor vehicle, such as a bodywork part, with thickness control of the deposited coating.
  • the invention applies to a piece of polymer, in particular thermoplastic or thermosetting polymer.
  • Part for a motor vehicle including a body part, participating in the aesthetic appearance of a vehicle, is usually coated with paint.
  • the painting step of such a plastic part generally comprises a surface treatment step, followed by successive application steps of at least three coating layers (a primer, a base and a varnish).
  • the primer layer improves the conductivity and adhesion of the color layer.
  • the base layer gives color to the room.
  • the varnish layer protects the base layer against external aggressions.
  • the installations are configured to deposit the correct thickness of coating on the entire surface of the part, by regulating the flow rate, the amount of coating, the speed of movement of the part, the sweeping path of the sprayer, the type sprayer ...
  • the measurement is destructive of the part and / or the coating
  • the measurement time of the thickness is long (15 minutes for a measurement under the microscope and for each zone of the part to be measured);
  • the measurement requires contact with the surface to be tested.
  • the aim of the invention is to overcome these drawbacks by providing a method for painting a motor vehicle part with thickness control by photothermal radiometry, making it possible to know the thickness of several coating layers applied to a surface, without contact and without destruction of the part and / or the coating.
  • the subject of the invention relates to a method of painting a motor vehicle part, in which the part is introduced into a first application zone of a first coating, then introduced into a second desolvation zone of the first coating.
  • the method comprises the following steps:
  • a first coating is applied to at least one area of the part in said first zone; then out of the second zone, and before any other treatment of the part,
  • a measurement of the thickness of the first coating is carried out in at least one location of the zone, by means of a photothermal radiometry measurement.
  • the method according to the invention thus comprises a step of controlling the thickness of coating applied to the surface of the part which is immediate, and made just after removal of the coating.
  • photothermal radiometry measurement is a non-contact, non-destructive and rapid measurement (at the scale of the industrial automotive body part painting process), which makes it possible to carry out several possible measurements on the same part, and on a larger part sample, or even all the painted pieces, to precisely map the coating thicknesses on the surface of the piece.
  • the measurement by photothermal radiometry can be performed by means of a robot, and therefore does not require the intervention of an operator. It is thus possible to carry out these measurements directly in the paint line, without stopping it, thus making it possible to create control loops on the paint application parameters.
  • steps i) and ii) are repeated for different coatings, step i) being carried out in coating application zones, and step ii) being carried out before application of the following coating, in second zone exit.
  • three coatings can be applied: a primer, then a base, then a varnish.
  • the thickness of the first coating obtained can be compared by means of a photothermal radiometry measurement at a coating thickness.
  • the coating setpoint thickness can be defined by a calibration method depending on the photothermal radiometry measuring instrument used and the analysis method used by said instrument.
  • the measuring instrument and its method of analysis can be calibrated against a setpoint value.
  • the second desolvation zone may also comprise means for drying and cooling the first coating.
  • the coating comprises water.
  • the invention also relates to an installation for painting a motor vehicle part comprising at least one workpiece support, and a movable means for scrolling the support in front of at least one means for applying a coating to at least one surface of the room.
  • the installation comprises at least one photothermal radiometry measuring instrument for measuring the thickness of said coating.
  • the installation comprises means for applying three different coatings on at least one surface of the part, and a photothermal radiometry measuring instrument comprising three measuring heads, each head being adapted to measure the thickness of a different coating.
  • the installation comprises means for applying three different coatings on at least one surface of the part, and three photothermal radiometry measuring instruments comprising a measuring head, each instrument being adapted to measure the thickness of a different coating.
  • FIG. 1 illustrates the various steps of the method according to the invention.
  • FIG. 2 illustrates an exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an instrument used to carry out the method according to the invention, as well as its principle of operation.
  • Figure 1 which illustrates the method according to the invention for painting a part (P) of a motor vehicle.
  • thermoplastic polymer for example polypropylene (PP), polyamide (PA), acrylobutadiene styrene (ABS), PPE + PA (noryl) or a mixture of Acrylobutadiene styrene and polycarbonate (ABS / PC), or thermosetting polymer, for example SMC (in accordance with the acronym for Sheet Molding Compound) or epoxy (EP).
  • the part is introduced into a first application zone of a first coating, then introduced into a second desolvation zone, and optionally drying and cooling, of the first coating.
  • the method comprises the following steps: i. applying (REV1) a first coating (R) on at least one area of the workpiece (P) in said first area; then at the exit of the second zone and before any other treatment of the part (application of a second coating for example), ii. a measurement (MES1) of the thickness (E) of the first coating (R) is carried out in at least one location of the zone, by means of a photothermal radiometry measurement.
  • the thickness (E) of the first coating obtained is then compared (CMP) by means of the photothermal radiometry measurement at a coating thickness (EC).
  • CMP thickness
  • EC coating thickness
  • a control (CTRL) of the paint application parameters is carried out, and if necessary, the painting application parameters such as as flow rates, speed, rotation, high voltage.
  • Steps i) and ii) can be repeated for different coatings.
  • Step i) is carried out in coating application zones (application zone of a primer, zone of application of a base, zone of application of a varnish, etc.), and step ii) is carried out before application of the next coating, that is to say at the exit of the second zone.
  • the piece is introduced into a desolvation zone.
  • the coating which has just been applied is left to distribute homogeneously over the surface of the part. This is called “tension” of the coating, which results from a balancing of the surface tensions in the applied coating layer still liquid.
  • the solvent water or other solvent
  • flash off This combined phase of voltage and evaporation of the solvent is generally referred to as "flash off”. It intervenes immediately after each of the application phases of a coating (primer, base and varnish) and before the next step.
  • the coating comprises water
  • this desolvation chamber furnaces for drying. Cooling of the coating is then necessary before applying a new coating.
  • a major interest in carrying out the measurement after the desolvation zone is that the thickness of the coating is more stable. Some of the solvents evaporate when passing through the desolvation zone. So the chemical composition of the coating is changed, so the measurement that is related to the chemical composition is distorted. In addition, the thickness at the beginning of application (called wet thickness) will be different from the thickness at the end of desolvation zone (called dry thickness) since part of its composition is evaporated.
  • the method for controlling the thickness of the various coatings is therefore never destructive, and does not slow down the overall painting process of the part. After each application step of a coating, it is possible to determine, without slowing down the process, whether the thickness of the coating is correct.
  • first coating (REV1), called primary, on at least one area of the room; then before applying the base,
  • a measurement (MES1) of the thickness of the primer is made in at least one location of the zone, by means of a photothermal radiometry measurement; this measurement is compared with a setpoint value, and a regulation loop of the primary application parameters is set up;
  • MES2 iv. measuring
  • a third coating (REV3), called a varnish, is applied to at least one zone of the part; then before complete drying of the varnish;
  • a measurement (MES3) of the thickness of the varnish is made in at least one location of the zone, by means of a photothermal radiometry measurement; this measurement is compared to a setpoint value, and a regulation loop of the varnish application parameters is set up.
  • the thickness of each coating is verified at various locations in the zone which has received this coating.
  • Photothermal radiometry is a non-destructive technique operating at a distance from the studied surface, and therefore, without contact, with this surface. This technique makes it possible to measure punctually the thickness of a coating deposited on a area.
  • photothermal radiometry consists of subjecting the coating locally to a luminous flux (FL), for example a laser, the absorption of which produces a local elevation of temperature in the vicinity of the point of impact of the flux ( FL).
  • FL luminous flux
  • the heating provided by the flux is very low, neither the coating (R) nor the part (the surface) are damaged or modified during the measurement.
  • the information relating to the re-emitted heat flux is processed by means of a processing algorithm and physical models. There are pulsed, random, correlative, and parametric analysis methods.
  • the measurement is usually done in less than a second.
  • a photothermal radiometry measuring instrument (1) has one or more measuring heads (2).
  • a measuring head (2) is composed of at least one light source (3), such as a laser, and at least one sensor (4) of the reemitted heat flux, such as an infrared sensor.
  • the measuring head (2) is connected to a means of analysis (5) of the data coming from the infrared sensor (4).
  • a calibration step (self-learning) is carried out comprising the following steps:
  • a thickness setpoint is defined
  • a coating layer is applied to the surface of a workpiece having, in principle, the target thickness; then after a time t, less than the time required for complete drying of this first coating,
  • photothermal radiometry is measured with an instrument and a given analysis method
  • the setpoint thickness is replaced by this value resulting from the measurement by photothermal radiometry.
  • Thickness checks are then carried out by carrying out measurements by photothermal radiometry on the painted parts, by comparing the thickness measured with this new setpoint.
  • the thickness setpoint may be different. These setpoints also depend on the type of part, but also for the same part, the desired color and the location on the part.
  • an instrument (1) comprising a measuring head (2) adapted (and possibly calibrated) to a given coating. So many instruments (1) are used as layers of coatings. These instruments (1) can be mounted on one or more articulated robots (5).
  • a multi-head instrument (1) is used, the number of measuring heads (2) corresponding to the number of deposited coating layers.
  • the laser (3) and the infrared sensor (4) are placed at a distance of substantially between 5 and 20 cm from the coating.
  • the method according to the invention therefore uses an application of photothermal radiometry to measure the thickness of a coating on the surface of a part, in a non-destructive manner (preserving the integrity of the part and the coating), and without contact between the measuring device and the coating, so as not to damage the surface of the coating.
  • a surface treatment is carried out before application of the first coating.
  • This preparation treatment of the surface to be painted in the room consists essentially of a cleaning and activation of the surface, in order to facilitate the adhesion and the wettability of the surface to receive the primer.
  • the carbon dioxide contained in the cleaning jet is usually in the form of particles, usually in the form of snow or flakes.
  • the application of the flame optimizes the surface tension and adhesion of the subsequently deposited paint to the surface. Indeed, the flame (which can reach 1800 ° C) allows the development of very reactive radicals and, thus, polar functions on the surface of the treated object promoting interactions with the coating applied to the surface.
  • the piece is loaded on a support, called swing or hanger, carried by a mast.
  • the mast is placed on a moving means (conveyor), to move the piece at a given speed, and possibly stop, in front of means applying a surface treatment to the piece.
  • the piece is moved by the conveyor along the paint line, in front of the different equipment (sprayer, desolvation zone, drying ).
  • the room can be motionless and the equipment sweeps the room, or the room can be moving around the equipment. It should be noted that in order to carry out the measurements, the measuring apparatus must be stationary relative to the workpiece.
  • a first means for performing the step of preparing the surface to be painted (cleaning and activation). It is essentially a means of flaming.
  • the parts whose surface has been treated are then successively arranged in front of an articulated robot to apply to them the three layers of coatings: for the application of the primer, for the application of the base, and finally for the application of the varnish.
  • an articulated robot to apply to them the three layers of coatings: for the application of the primer, for the application of the base, and finally for the application of the varnish.
  • These robots are generally six-axis articulated robots, so as to reach all the surfaces of the room, according to a programmed trajectory.
  • the robots and sprays are programmed to apply a defined thickness of coating at each point of the surface area to be treated.
  • the primer layer improves the conductivity and adhesion of the color layer.
  • the base layer gives color to the room.
  • the varnish layer is used to protect the base layer against external aggressions and to obtain the desired final appearance.
  • the piece passes in front of a heating means, so as to bake, that is to say to polymerize the varnish, before being cooled and then discharged.
  • the parts are mobile around robots capable of applying a treatment (flaming, application of a coating) which are immobile: the parts are carried by the arm of a mobile robot, and the area to be measured is then presented in front of the measuring head of the measuring instrument.
  • a treatment flame, application of a coating
  • the invention also relates to an installation (6) for painting a motor vehicle part (P) comprising at least one part support (7), called a swing or hanger, carried by a mast (8), and a moving means (9). ) to scroll the mast in front of at least one application means (10) of a coating (R) on at least one surface of the workpiece (8).
  • the installation (6) comprises at least one photothermal radiometry measuring instrument (1) for measuring the thickness (E) of said coating (R).
  • the installation (6) comprises an application means (10) for three different coatings on at least one surface of the part, and a photothermal radiometry measuring instrument (1) comprising three measurement heads. (2), each head (2) being adapted to measure the thickness of a different coating.
  • the installation (6) comprises a means of application (10) of three different coatings on at least one surface of the part (P), and three measuring instruments (1) by photothermal radiometry comprising a measuring head (2), each instrument (1) being adapted to measure the thickness of a different coating.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Procédé de peinture d'une pièce de véhicule automobile, dans lequel la pièce est introduite dans une première zone d'application d'un premier revêtement, puis introduite dans une seconde zone de désolvatation du premier revêtement, caractérisé en ce que l'on réalise les étapes suivantes : • on applique (REV1) un premier revêtement (R) sur au moins une zone de la pièce (P) dans ladite première zone; puis en sortie de la seconde zone et avant tout autre traitement de la pièce • on réalise une mesure (MES1) de l'épaisseur (E) du premier revêtement en au moins une localisation de la zone, au moyen d'une mesure par radiométrie photothermique.

Description

PROCEDE DE PEINTURE D'UNE PIECE DE VEHICULE AUTOMOBILE AVEC CONTROLE D'EPAISSEUR DU REVÊTEMENT PAR RADIOMETRIE PHOTOTHERMIQUE
La présente invention concerne le domaine des procédés de peinture d'une pièce pour véhicule automobile, telle qu'une pièce de carrosserie, avec contrôle d'épaisseur du revêtement déposé.
En particulier, l'invention s'applique à une pièce en polymère, notamment en polymère thermoplastique ou thermodurcissable.
Une pièce pour véhicule automobile, notamment une pièce de carrosserie, participant à l'aspect esthétique d'un véhicule, est généralement revêtue de peinture.
L'étape de peinture d'une telle pièce en matière plastique comporte généralement une étape de traitement de surface, suivie d'étapes d'application successives d'au moins trois couches de revêtement (un primaire, une base et un vernis). La couche de primaire permet d'améliorer la conductivité et l'adhérence de la couche de couleur. La couche de base permet de donner la couleur à la pièce. La couche de vernis permet de protéger la couche de base contre les agressions extérieures.
Pour répondre aux exigences des constructeurs automobiles, il est nécessaire de respecter les spécifications techniques des fournisseurs de ces revêtements, qui imposent notamment des épaisseurs précises pour chaque revêtement, de façon à ce que chacun d'eux remplisse correctement sa fonction.
Pour ce faire, les installations sont configurées pour déposer la bonne épaisseur de revêtement sur toute la surface de la pièce, en réglant le débit, la quantité de revêtement, la vitesse de déplacement de la pièce, la trajectoire de balayage du pulvérisateur, le type de pulvérisateur...
Cependant, du fait des aléas inhérents aux procédés industriels, il peut se produire de légères variations au fil du temps, ou lorsqu'un dispositif ne fonctionne plus correctement.
C'est pourquoi, les épaisseurs de ces différentes couches sont régulièrement mesurées, à différents endroits de la pièce, afin de vérifier le respect des spécifications techniques des fournisseurs de ces revêtements.
Pour ce faire, il est connu pour les pièces en polymère de sélectionner régulièrement une pièce en bout de chaîne de peinture, puis de la découper afin de faire des mesures par la tranche à l'aide d'un microscope. Cependant, ces mesures sont destructives.
Pour éviter la destruction d'une pièce, on connaît également des méthodes de contrôle non destructif utilisant la technologie des ultrasons. Mais cette technologie ne permet pas de mesurer des épaisseurs inférieures à 10 μηι, alors que les couches de primaire peuvent mesurer 3 à 4 μηι. Par ailleurs, l'application des revêtements peut être réalisée en mouillé sur mouillé, c'est-à-dire que l'on applique une couche sur une autre couche avant que la première n'ait fini de sécher : il y a alors interpénétration entre les couches et les mesures sont alors difficilement interprétables. Enfin, cette solution nécessite un contact du capteur avec la surface dont l'épaisseur doit être mesurée : il n'y a pas destruction de la pièce mais endommagement de l'aspect de surface.
Il est également connu de mesurer l'épaisseur au moyen d'une jauge basée sur le principe d'induction magnétique et sur les courants de Foucault. Les revêtements sont alors déposés sur un support métallique pour réaliser cette mesure. Cette technique implique d'appliquer chaque couche sur une plaque différente afin de mesurer chaque épaisseur. De plus, il existe des variations dans les valeurs mesurées du fait des variations du support et de l'application entre une pièce plastique et une plaque métallique.
Ainsi les méthodes connues actuellement comportent au moins l'un des inconvénients suivant :
- la mesure est destructive de la pièce et/ou du revêtement ;
- un opérateur est nécessaire afin de réaliser la découpe de la pièce et la mesure ;
- la mesure de l'ensemble des couches de peinture nécessite l'utilisation d'un autre support que les pièces plastiques ;
- il est nécessaire d'attendre la fin du procédé de peinture (primaire + base + vernis) pour réaliser une mesure en sortie de chaîne peinture. Le temps de réponse pour détecter un problème est alors trop long (un procédé de peinture complet d'une pièce de carrosserie automobile dure généralement plus de 2h) ;
- le temps de mesure de l'épaisseur est long (15 minutes pour une mesure au microscope et pour chaque zone de la pièce à mesurer) ;
- certaines couches sont difficilement observables/identifiables par les moyens de mesure (même couleur par exemple) ;
- la mesure nécessite un contact avec la surface à tester.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé de peinture d'une pièce de véhicule automobile avec contrôle d'épaisseur par radiométrie photothermique, permettant de connaître l'épaisseur de plusieurs couches de revêtement appliquées sur une surface, sans contact et sans destruction de la pièce et/ou du revêtement.
Ainsi, l'objet de l'invention concerne un procédé de peinture d'une pièce de véhicule automobile, dans lequel la pièce est introduite dans une première zone d'application d'un premier revêtement, puis introduite dans une seconde zone de désolvatation du premier revêtement. Le procédé comporte les étapes suivantes :
i. on applique un premier revêtement sur au moins une zone de la pièce dans ladite première zone; puis en sortie de la seconde zone, et avant tout autre traitement de la pièce,
ii. on réalise une mesure de l'épaisseur du premier revêtement en au moins une localisation de la zone, au moyen d'une mesure par radiométrie photothermique. Le procédé selon l'invention comporte ainsi une étape de contrôle de l'épaisseur de revêtement appliqué sur la surface de la pièce qui est immédiate, et réalisé juste après la dépose du revêtement.
Il est donc possible de réagir immédiatement sans attendre la fin du procédé de peinture, voire la destruction de la pièce. Le procédé de peinture continue de fonctionner lors de ces mesures.
Par ailleurs, la mesure par radiométrie photothermique est une mesure sans contact, non destructive et rapide (à l'échelle du procédé industriel de peinture de pièce de carrosserie automobile), ce qui permet de réaliser plusieurs mesures possibles sur la même pièce, et sur un échantillonnage de pièce plus grand, voire sur toutes les pièces peintes, permettant de cartographier précisément les épaisseurs de revêtement à la surface de la pièce.
Enfin, la mesure par radiométrie photothermique peut être réalisée par l'intermédiaire d'un robot, et ne nécessite donc pas l'intervention d'un opérateur. Il est ainsi possible de réaliser ces mesures en direct dans la chaîne de peinture, sans l'arrêter, permettant ainsi de réaliser des boucles de régulation sur les paramètres d'application peinture.
Selon un mode de réalisation, on répète les étapes i) et ii) pour différents revêtements, l'étape i) étant réalisée dans des zones d'application de revêtement, et l'étape ii) étant réalisée avant application du revêtement suivant, en sortie de seconde zone. Par exemple, on peut appliquer trois revêtements : un primaire, puis une base, puis un vernis.
Selon l'invention, on peut comparer l'épaisseur du premier revêtement obtenue au moyen d'une mesure par radiométrie photothermique à une épaisseur consigne de revêtement.
Selon un mode de réalisation, l'épaisseur consigne de revêtement peut être définie par une méthode de calibration en fonction de l'instrument de mesure par radiométrie photothermique utilisé et de la méthode d'analyse utilisée par ledit instrument. On peut également, alternativement, calibrer l'instrument de mesure et sa méthode d'analyse, par rapport à une valeur consigne.
Selon l'invention, la seconde zone de désolvatation peut également comporter des moyens de séchage et de refroidissement du premier revêtement. Ceci est notamment avantageux lorsque le revêtement comporte de l'eau. De façon avantageuse, on peut adapter, en fonction de ladite mesure par radiométrie photothermique, les paramètres d'application peinture.
L'invention concerne également une installation pour peindre une pièce de véhicule automobile comportant au moins un support de pièce, et un moyen mobile permettant de faire défiler le support devant au moins un moyen d'application d'un revêtement sur au moins une surface de la pièce. L'installation comporte au moins un instrument de mesure par radiométrie photothermique permettant de mesurer l'épaisseur dudit revêtement.
Selon un mode de réalisation, l'installation comporte un moyen d'application de trois revêtements différents sur au moins une surface de la pièce, et un instrument de mesure par radiométrie photothermique comportant trois têtes de mesure, chaque tête étant adaptée à mesurer l'épaisseur d'un revêtement différent.
Selon un autre mode de réalisation, l'installation comporte un moyen d'application de trois revêtements différents sur au moins une surface de la pièce, et trois instruments de mesure par radiométrie photothermique comportant une tête de mesure, chaque instrument étant adapté à mesurer l'épaisseur d'un revêtement différent.
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles :
- La figure 1 illustre les différentes étapes du procédé selon l'invention.
La figure 2 illustre un exemple de réalisation du procédé selon l'invention.
La figure 3 est un schéma illustrant un instrument utilisé pour réaliser le procédé selon l'invention, ainsi que son principe de fonctionnement. On se réfère maintenant à la figure 1 qui illustre le procédé selon l'invention, pour peindre une pièce (P) de véhicule automobile.
L'invention s'applique en particulier à une pièce en polymère, notamment en polymère thermoplastique, par exemple en polypropylène (PP), en polyamide (PA), en acrylobutadiène styrène (ABS), PPE+PA (noryl) ou en mélange d'acrylobutadiène styrène et de polycarbonate (ABS/PC), ou encore en polymère thermodurcissable, par exemple en SMC (conformément au sigle anglais pour Sheet Moulding Compound) ou en époxy (EP).
Selon le procédé, la pièce est introduite dans une première zone d'application d'un premier revêtement, puis introduite dans une seconde zone de désolvatation, et éventuellement de séchage et de refroidissement, du premier revêtement.
Le procédé comporte les étapes suivantes : i. on applique (REV1 ) un premier revêtement (R) sur au moins une zone de la pièce (P) dans ladite première zone; puis en sortie de la seconde zone et avant tout autre traitement de la pièce (application d'un second revêtement par exemple), ii. on réalise une mesure (MES1 ) de l'épaisseur (E) du premier revêtement (R) en au moins une localisation de la zone, au moyen d'une mesure par radiométrie photothermique.
On compare (CMP) alors l'épaisseur (E) du premier revêtement obtenue au moyen de la mesure par radiométrie photothermique à une épaisseur consigne (EC) de revêtement. Lorsqu'une épaisseur n'est pas conforme aux spécifications des fournisseurs de revêtement (E≠EC), alors on réalise un contrôle (CTRL) des paramètres d'applications peinture, et on adapte, si besoin, les paramètres d'application peinture tels que les débits, la vitesse, la rotation, la haute tension.
Le temps écoulé entre le moment où la pièce est peinte et celui où l'on dispose des mesures permettant de régler en correctif les paramètres de peinture, est énormément réduit par rapport aux procédés ne vérifiant l'épaisseur qu'en fin de chaîne de peinture. Réduire ce temps est primordial, car toutes les pièces produites dans ce laps de temps écoulé, peuvent être à jeter, à retoucher ou à livrer mais avec une moindre qualité.
Les étapes i) et ii) peuvent être répétées pour différents revêtements. L'étape i) est réalisée dans des zones d'application de revêtement (zone d'application d'un primaire, zone d'application d'une base, zone d'application d'un vernis...), et l'étape ii) est réalisée avant application du revêtement suivant, c'est-à-dire en sortie de seconde zone.
En effet, après chaque application de revêtement, la pièce est introduite dans une zone de désolvatation. Dans cette zone de désolvatation, on laisse le revêtement qui vient d'être appliqué se répartir de façon homogène sur la surface de la pièce. On parle alors de « tension » du revêtement, laquelle résulte d'un équilibrage des tensions de surface dans la couche appliquée de revêtement encore liquide. Dans le même temps, dans cette zone de désolvatation, le solvant (eau ou autre solvant) s'évapore, ce qui rend le revêtement appliqué moins liquide et le fige en conservant le tendu de la couche. Cette phase combinée, de tension et d'évaporation du solvant, est généralement désignée « flash off ». Elle intervient immédiatement après chacune des phases d'application d'un revêtement (du primaire, de la base et du vernis) et avant l'étape suivante.
Si le revêtement comporte de l'eau, on ajoute à cette chambre de désolvatation des fours pour réaliser un séchage. Un refroidissement du revêtement est ensuite nécessaire avant application d'un nouveau revêtement.
Un intérêt majeur de réaliser la mesure après la zone de désolvatation (plutôt qu'avant), est que l'épaisseur du revêtement est plus stable. Une partie des solvants s'évapore lors du passage dans la zone de désolvatation. Donc la composition chimique du revêtement s'en trouve modifiée, donc la mesure qui est liée à la composition chimique est faussée. De plus, l'épaisseur en début d'application (qualifiée d'épaisseur humide) sera différente de l'épaisseur en fin de zone de désolvatation (qualifiée d'épaisseur sèche) puisqu'une partie de sa composition est évaporée.
Le procédé de contrôle de l'épaisseur des différents revêtements, n'est donc jamais destructif, et ne ralentit pas le procédé global de peinture de la pièce. Après chaque étape d'application d'un revêtement, il est possible de déterminer, sans ralentir le procédé, si l'épaisseur du revêtement est correcte.
Selon un exemple de réalisation (figure 2), on réalise les étapes suivantes :
i. on applique un premier revêtement (REV1 ), appelé primaire, sur au moins une zone de la pièce ; puis avant application de la base,
ii. on réalise une mesure (MES1 ) de l'épaisseur du primaire en au moins une localisation de la zone, au moyen d'une mesure par radiométrie photothermique ; on compare cette mesure à une valeur consigne, et l'on met en place une boucle de régulation des paramètres d'application du primaire ;
iii. on applique un second revêtement (REV2), appelé base, puis avant application du vernis,
iv. on réalise une mesure (MES2) de l'épaisseur de la base en au moins une localisation de la zone, au moyen d'une mesure par radiométrie photothermique ; on compare cette mesure à une valeur consigne, et l'on met en place une boucle de régulation des paramètres d'application de la base ;
v. on applique un troisième revêtement (REV3), appelé vernis, sur au moins une zone de la pièce ; puis avant séchage complet du vernis ;
vi. on réalise une mesure (MES3) de l'épaisseur du vernis en au moins une localisation de la zone, au moyen d'une mesure par radiométrie photothermique ; on compare cette mesure à une valeur consigne, et l'on met en place une boucle de régulation des paramètres d'application du vernis.
De façon avantageuse, la vérification de l'épaisseur de chaque revêtement se fait en diverses localisations de la zone ayant reçu ce revêtement.
Mesure par radiométrie photothermique (figure 3)
La radiométrie photothermique est une technique non destructive opérant à distance de la surface étudiée, et donc, sans contact, avec cette surface. Cette technique permet de mesurer ponctuellement l'épaisseur d'un revêtement déposé sur une surface.
Le document WO 2015/001210 A1 décrit différents procédés de mesure par radiométrie photothermique.
Comme l'illustre la figure 3, la radiométrie photothermique consiste à soumettre localement le revêtement à un flux lumineux (FL), par exemple un laser, dont l'absorption produit une élévation locale de température au voisinage du point d'impact du flux (FL). L'échauffement apporté par le flux étant très faible, ni le revêtement (R), ni la pièce (la surface) ne sont endommagés ou modifiés pendant la mesure.
Puis, on mesure les variations d'émittances (VE), c'est-à-dire les variations du flux de chaleur réémis par le revêtement ainsi chauffé. Pour ce faire, on peut utiliser des moyens de détection optique infrarouge (4).
Enfin, on traite l'information relative au flux de chaleur réémis au moyen d'un algorithme de traitement et de modèles physiques. Il existe des méthodes d'analyse puisées, aléatoires, corrélatives, et paramétriques.
La mesure est généralement réalisée en moins d'une seconde.
Pour réaliser une mesure par radiométrie photothermique, différents types d'instruments peuvent être utilisés. On peut par exemple utiliser un des instruments proposé par la société Enovasense® (France), et notamment le dispositif décrit dans le document WO 2015/001210 A1 . Cet instrument et son procédé d'analyse permettent de réaliser la mesure d'épaisseur sans aucun contact avec la pièce, et sur des pièces en défilement.
Un instrument de mesure (1 ) radiométrie photothermique comporte une ou plusieurs têtes de mesure (2). Une tête de mesure (2) se compose d'au moins une source lumineuse (3), telle qu'un laser, et d'au moins un capteur (4) du flux de chaleur réémis, tel qu'un capteur infrarouge. La tête de mesure (2) est reliée à un moyen d'analyse (5) des données issues du capteur infrarouge (4).
Pour s'affranchir du type d'instrument et/ou du type d'analyse utilisée, on détermine l'épaisseur souhaitée de revêtement en fonction de l'instrument et de la méthode d'analyse. Pour ce faire, on réalise, préalablement aux mesures de contrôle, une étape de calibration (autoapprentissage) comportant les étapes suivantes :
on définit une consigne d'épaisseur ;
on applique une couche de revêtement sur la surface d'une pièce ayant a priori l'épaisseur de consigne ; puis après un temps t, inférieur au temps nécessaire à un séchage complet de ce premier revêtement,
- on réalise une mesure par radiométrie photothermique avec un instrument et une méthode d'analyse donnée ; puis
on vérifie l'épaisseur de cette couche par une méthode destructive par exemple, et si cette épaisseur correspond à l'épaisseur de consigne (si ce n'est pas le cas, on recommence à la seconde étape) :
on remplace l'épaisseur de consigne par cette valeur issue de la mesure par radiométrie photothermique.
On réalise ensuite des contrôles d'épaisseur en réalisant des mesures par radiométrie photothermique sur les pièces peintes, en comparant l'épaisseur mesurée à cette nouvelle consigne.
On note que pour chaque couche de revêtement, la valeur de consigne d'épaisseur peut être différente. Ces valeurs de consigne dépendent aussi du type de pièce, mais aussi pour une même pièce, de la teinte souhaitée et de l'endroit sur la pièce.
Suivant les composés chimiques entrant dans la formulation des peintures déposées et en fonction des mesures d'épaisseurs collectées, il est ensuite possible de s'affranchir de l'étape de calibration (autoapprentissage).
Selon un mode de réalisation, on utilise un instrument (1 ) comportant une tête de mesure (2) adaptée (et éventuellement calibrée) à un revêtement donné. On utilise donc autant d'instruments (1 ) que de couches de revêtements. Ces instruments (1 ) peuvent être montés sur un ou plusieurs robots (5) articulés.
De façon préférentielle, on utilise un instrument (1 ) multi-tête, le nombre de têtes de mesure (2) correspondant au nombre de couches de revêtement déposées.
Selon un mode de réalisation, le laser (3) et le capteur infrarouge (4) sont placés à une distance comprise sensiblement entre 5 et 20 cm du revêtement.
Le procédé selon l'invention, utilise donc une application de la radiométrie photothermique pour mesurer l'épaisseur d'un revêtement à la surface d'une pièce, de façon non destructive (préservant l'intégrité de la pièce et du revêtement), et sans contact entre l'appareil de mesure et le revêtement, de façon à ne pas détériorer la surface du revêtement.
De façon préférentielle, on réalise un traitement de surface avant application du premier revêtement. Ce traitement de préparation de la surface à peindre de la pièce consiste essentiellement en un nettoyage et une activation de la surface, afin de faciliter l'adhérence et la mouillabilité de la surface pour recevoir le primaire.
On connaît un procédé de traitement d'une surface d'un objet en polymère, dans lequel on projette un jet de nettoyage comprenant du dioxyde de carbone sur la surface à traiter, et on applique une flamme sur la surface à traiter.
Le dioxyde de carbone contenu dans le jet de nettoyage est habituellement à l'état de particules, en général à l'état de neige ou de paillettes.
L'application de la flamme optimise la tension de surface et l'adhérence de la peinture déposée ultérieurement sur la surface. En effet, la flamme (qui peut atteindre 1800 °C) permet le développement de radicaux très réactifs et, ainsi, de fonctions polaires à la surface de l'objet traité favorisant les interactions avec le revêtement appliqué sur la surface.
Selon un exemple de réalisation, la pièce est chargée sur un support, appelé balancelle ou cintre, porté par un mât. Le mât est placé sur un moyen mobile (convoyeur), permettant de faire bouger la pièce à une vitesse donnée, et de l'arrêter éventuellement, devant des moyens appliquant un traitement de surface à la pièce.
Ainsi, la pièce est déplacée par le convoyeur tout au long de la chaîne de peinture, devant les différents équipements (pulvérisateur, zone de désolvatation, séchage...).
Devant les différents équipements, la pièce peut être immobile et les équipements balaient la pièce, ou alors, la pièce peut être en mouvement autour de l'équipement. Il faut noter que pour réaliser les mesures, l'appareil de mesure doit être immobile relativement à la pièce.
Un premier moyen permet de réaliser l'étape de préparation de la surface à peindre (nettoyage et activation). Il s'agît essentiellement d'un moyen de flammage.
Les pièces dont la surface a été traitée, sont ensuite disposées successivement devant un robot articulé pour leur appliquer les trois couches de revêtements : pour l'application du primaire, pour l'application de la base, et enfin pour application du vernis. Il peut y avoir un robot ou plusieurs robots pour chaque application de revêtement, ou un robot adapté à réaliser toutes les applications.
Ces robots sont généralement des robots articulés six axes, de façon à pouvoir atteindre toutes les surfaces de la pièce, selon une trajectoire programmée.
Les robots et les pulvérisateurs sont programmés de façon à appliquer une épaisseur définie de revêtement en chaque point de la zone de surface à traiter.
La couche de primaire permet d'améliorer la conductivité et l'adhérence de la couche de couleur. La couche de base permet de donner la couleur à la pièce. La couche de vernis permet de protéger la couche de base contre les agressions extérieures et d'obtenir l'aspect final souhaité.
Enfin, la pièce passe devant un moyen chauffant, de façon à cuire, c'est-à-dire à polymériser le vernis, avant d'être refroidie puis déchargée.
Selon un autre mode de réalisation les pièces sont mobiles autours des robots aptes à appliquer un traitement (flammage, application d'un revêtement) qui eux sont immobiles : les pièces sont portées par le bras d'un robot mobile, et la zone à mesurer est alors présentée devant la tête de mesure de l'instrument de mesure.
L'invention concerne également une installation (6) pour peindre une pièce (P) de véhicule automobile comportant au moins un support (7) de pièce, appelé balancelle ou cintre, porté par un mât (8), et un moyen mobile (9) permettant de faire défiler le mât devant au moins un moyen d'application (10) d'un revêtement (R) sur au moins une surface de la pièce (8). L'installation (6) comporte au moins un instrument (1 ) de mesure par radiométrie photothermique permettant de mesurer l'épaisseur (E) dudit revêtement (R).
Selon un mode de réalisation, l'installation (6) comporte un moyen d'application (10) de trois revêtements différents sur au moins une surface de la pièce, et un instrument (1 ) de mesure par radiométrie photothermique comportant trois têtes de mesure (2), chaque tête (2) étant adaptée à mesurer l'épaisseur d'un revêtement différent.
Selon un autre mode de réalisation, l'installation (6) comporte un moyen d'application (10) de trois revêtements différents sur au moins une surface de la pièce (P), et trois instruments de mesure (1 ) par radiométrie photothermique comportant une tête de mesure (2), chaque instrument (1 ) étant adapté à mesurer l'épaisseur d'un revêtement différent.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de peinture d'une pièce de véhicule automobile, dans lequel la pièce est introduite dans une première zone d'application d'un premier revêtement, puis introduite dans une seconde zone de désolvatation du premier revêtement, caractérisé en ce que l'on réalise les étapes suivantes :
i. on applique un premier revêtement sur au moins une zone de la pièce dans ladite première zone; puis en sortie de la seconde zone et avant tout autre traitement de la pièce
ii. on réalise une mesure de l'épaisseur du premier revêtement en au moins une localisation de la zone, au moyen d'une mesure par radiométrie photothermique.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel on répète les étapes i) et ii) pour différents revêtements, l'étape i) étant réalisée dans des zones d'application de revêtement, et l'étape ii) étant réalisée avant application du revêtement suivant, en sortie de seconde zone.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on applique trois revêtements, un primaire, puis une base, puis un vernis.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on compare l'épaisseur du premier revêtement obtenue au moyen d'une mesure par radiométrie photothermique à une épaisseur consigne de revêtement.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'épaisseur consigne de revêtement est définie par une méthode de calibration en fonction de l'instrument de mesure par radiométrie photothermique utilisé et de la méthode d'analyse utilisée par ledit instrument.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la seconde zone de désolvatation comporte également des moyens de séchage et de refroidissement du premier revêtement.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on adapte, en fonction de ladite mesure par radiométrie photothermique, les paramètres d'application peinture.
8. Installation pour peindre une pièce de véhicule automobile comportant au moins un support de pièce, et un moyen mobile permettant de faire défiler le support devant au moins un moyen d'application d'un revêtement sur au moins une surface de la pièce, caractérisée en ce que l'installation comporte au moins un instrument de mesure par radiométrie photothermique permettant de mesurer l'épaisseur dudit revêtement.
Installation selon la revendication 8, comportant un moyen d'application de trois revêtements différents sur au moins une surface de la pièce, et un instrument de mesure par radiométrie photothermique comportant trois têtes de mesure, chaque tête étant adaptée à mesurer l'épaisseur d'un revêtement différent.
Installation selon la revendication 8, comportant un moyen d'application de trois revêtements différents sur au moins une surface de la pièce, et trois instruments de mesure par radiométrie photothermique comportant une tête de mesure, chaque instrument étant adapté à mesurer l'épaisseur d'un revêtement différent.
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