Dans le cadre de la fabrication industrielle de carreaux en céramique, l’émaillage ou la décoration sont généralement réalisés selon l’une des méthodes suivantes :
Émaillage par pulvérisation airless : Un aérographe positionné perpendiculairement au passage des carreaux ou des plaques pulvérise l’émail à travers de minuscules trous pour l’envoyer à très haute pression sur la pièce au moyen d’une buse, afin de produire une couche émaillée parfaitement lisse.
Émaillage en cascade : L’émail est déposé sur la pièce en tombant à la manière d’un rideau ou comme une cascade lors du passage de la pièce dans la machine.
Frittage (granille) : Un émail céramique est préparé avec différentes granulométries standardisées, puis est appliqué :
- Séché sur une couche adhésive à base de solvant organique précédemment appliquée sur la pièce
- Sous forme de suspension aqueuse, inclus dans un milieu mélangé à un liant
Émaillage par sérigraphie (l’utilisation de cette technique a diminué au fil du temps)
Émaillage par gravure laser ou héliogravure (gravure)
Émaillage numérique par impression jet d’encre : Il s’agit de la technique la plus utilisée de nos jours.
Principaux problèmes rencontrés en matière de contrôle et d’assurance de la qualité dans le secteur industriel de la céramique
Avant que les objets en céramique n’arrivent chez le client, des contrôles qualité sont effectués afin de s’assurer que ces articles répondent aux exigences de qualité. Tout au long du processus de fabrication des objets en céramique, il y a plusieurs étapes au cours desquelles des défauts peuvent apparaître sur le produit :
- Problèmes liés à la matière première ; par exemple, l’argile (qui a été réduite en poudre) n’est peut-être pas pure
- Défauts de façonnage dus à une mauvaise compression ou répartition de la pression
- Séchage inégal des carreaux non émaillés dû à des variations du taux d’humidité dans l’environnement
- Problèmes liés à l’émail, notamment :
- Présence de bulles d’air lors de l’application de l’émail ayant entraîné la formation de picots ou de trous d’épingle lors de la remontée à la surface d’une bulle
- Problèmes d’adhérence entre l’émail et la poterie : fissures et craquelures
- Contamination pendant la phase d’émaillage, par exemple avec de la poussière
- Défauts de cuisson
- Émail/vernis sous-cuit : apparition de fissures dues à une phase de fusion insuffisante (parfois liée à la formation de fissures lors de l’émaillage)
- Défauts de dégazage : la cuisson entraîne la formation de gaz qui doivent traverser la couche d’émail fondu pour s’échapper du carreau ; il peut arriver que ces gaz restent piégés, formant ainsi des bulles
- Contamination de l’émail entraînant des défauts, comme des points colorés ou une décomposition
Des bulles peuvent se former au cours de plusieurs phases du processus de fabrication, ce qui entraîne des défauts esthétiques (lorsqu’elles remontent à la surface) ou des fissures causées par un manque d’imperméabilité. Ces défauts sont généralement identifiés lors du contrôle de la qualité. Si la pièce est jugée défectueuse, celle-ci sera alors mise au rebut. Il n’est pas toujours facile de connaître l’origine de ces défauts, ce qui est pourtant essentiel pour prendre des mesures correctives afin d’empêcher que le problème ne se reproduise.
Comparaison des microscopes numériques et des stéréomicroscopes classiques pour le contrôle de la qualité
La microscopie industrielle est une méthode d’observation utilisée pour la gestion du contrôle de la qualité des céramiques émaillées. Les stéréomicroscopes ou microscopes classiques (présentant des fonctionnalités motorisées haut de gamme) dotés d’une caméra et d’un logiciel peuvent fournir aux fabricants de céramique la plupart des outils dont ils ont besoin.
Toutefois, les avancées réalisées dans le domaine de la microscopie ont permis de mettre au point les microscopes numériques. Ceux-ci sont dotés de fonctionnalités d’imagerie plus polyvalentes et éliminent ainsi le besoin d’utiliser une caméra ou un logiciel dédié. Un microscope numérique présente plusieurs fonctionnalités qui permettent à l’utilisateur effectuant un contrôle qualité de rassembler toutes les informations nécessaires pour examiner et analyser correctement les défauts.
Plusieurs méthodes d’observation disponibles
Les microscopes numériques, comme le microscope DSX1000, sont généralement dotés d’au moins cinq méthodes d’observation, ce qui permet à l’utilisateur de disposer de plusieurs options de visualisation pour étudier les défauts de manière approfondie.
Champ sombre : Il s’agit de l’une des méthodes de microscopie les plus courantes grâce à son éclairage incident périphérique. Cette méthode a pour avantage de reproduire fidèlement les couleurs. Il est en général possible de segmenter l’éclairage afin de créer des effets d’ombre et des contrastes sur l’échantillon.
Échantillon émaillé observé en champ sombre (à gauche) et schéma du trajet lumineux (à droite)
Fond clair : Également connue sous le nom d’éclairage coaxial, la technique d’observation en fond clair repose sur un faisceau de lumière incident et réfléchi depuis l’échantillon jusqu’aux objectifs en empruntant le même trajet optique. L’avantage de cette technique est son fort pouvoir contrastant qui permet de distinguer les vides et les orifices poreux dans l’émail.
Échantillon émaillé observé en fond clair (à gauche) et schéma du trajet lumineux (à droite)
Observation en illumination oblique : Il s’agit d’une variante de l’observation en fond clair, ou éclairage coaxial, où l’échantillon est éclairé avec seulement la moitié du trajet optique. Vous pouvez ainsi observer l’échantillon en 3D, ce qui permet de mieux visualiser les défauts et les structures.
Échantillon émaillé observé en illumination oblique (à gauche et au centre) et trajet lumineux (à droite)
MIX : Observation combinée à fond clair et champ sombre. L’illumination MIX est utile pour réduire le halo provoqué par les émaux brillants.
Échantillon émaillé sous observation MIX (à gauche) et schéma du trajet lumineux (à droite)
Lumière polarisée : Il s’agit d’une technique utilisant un ensemble de polariseurs pour améliorer la luminosité de l’échantillon ou pour supprimer tout halo non souhaité.
Échantillon émaillé sous observation en lumière polarisée (à gauche) et trajet lumineux (à droite)
Le choix de la méthode d’observation la plus adaptée à vos besoins n’a jamais été aussi facile grâce à la fonctionnalité « Meilleure image » du microscope DSX1000. Le système affiche des images de l’échantillon en utilisant chaque technique d’illumination. Il vous suffit alors de cliquer (ou appuyer) sur celle que vous préférez.
Consulter la vidéo ci-dessous pour voir son fonctionnement :
Autres techniques d’acquisition des images
La photographie, ou acquisition d’images 2D, est une technique traditionnellement utilisée pour documenter et analyser les défauts observés sur les objets en céramique. Avec un système optique conventionnel, cela implique généralement de connecter une caméra numérique avec son logiciel de pilotage au microscope. Toutefois, les microscopes numériques actuels peuvent acquérir des images 2D et 3D de haute qualité sans avoir recours à d’autres équipements.
Outre les images 2D, le microscope DSX1000 offre la possibilité de sélectionner d’autres types de techniques d’acquisition d’images :
Reconstruction focale : Cette technique forme une image 2D composite sur laquelle apparaissent uniquement les points focaux d’un échantillon. L’image suivante montrant un orifice dans un émail céramique est le résultat d’un empilement d’images prises selon différents plans focaux. L’axe de mise au point motorisée du système DSX1000 est un des éléments permettant au système de réaliser des reconstructions d’images.
Orifice dans l’émail visualisé grâce à la reconstruction d’image
Rendu 3D : Basée sur un principe similaire à celui de la reconstruction d’image, la technique de rendu 3D permet de produire une image topographique de la surface imagée. Cette fonctionnalité permet à l’utilisateur en laboratoire de contrôle de qualité d’examiner attentivement la gravité et les caractéristiques d’un défaut.
Image 3D topographique d’une surface émaillée présentant une fissure
Image panoramique : Photocomposition selon les axes X et Y. En appuyant simplement sur un bouton, le microscope DSX1000 permet d’obtenir des images haute résolution avec un large champ d’observation en assemblant plusieurs images. Il peut même assembler des images 3D pour offrir une meilleure vue de profil.
Consulter la vidéo ci-dessous pour voir une démonstration :
Cette technique peut également être associée aux techniques de reconstruction d’image ou d’acquisition 3D.
Image panoramique d’un objet en céramique émaillé (ci-dessus) ;
cette image est issue de l’assemblage et du chevauchement de plusieurs images (voir ci-dessous)
Logiciel d’analyse d’images 2D et 3D
Les outils logiciels du microscope DSX1000 permettent de mesurer et d’analyser des images 2D et 3D, mais aussi de détecter de manière automatisée la présence de bulles et de les classifier. Le cas échéant, ces fonctionnalités permettent aux utilisateurs en laboratoire de contrôle de qualité d’accélérer le processus d’analyse des défauts afin de maintenir les cadences de production.
Mesure 3D de la hauteur du profil topographique
Détection automatique et classification des bulles
Avantages du microscope numérique DSX1000
Outre les cinq méthodes d’observation disponibles (voire davantage), la possibilité d’effectuer des images 2D et 3D et les outils d’imagerie de pointe, le microscope DSX1000 présente les fonctionnalités suivantes, notamment :
- Éclairage à DEL à longue durée de vie
- Zoom optique motorisé
- Large gamme d’objectifs présentant des capacités de grossissement et de résolution différentes
- Potence basculante haute capacité (±90 degrés)
- Axe Z motorisé
- Platine XY mécanique ou motorisée
Pour en savoir plus sur le microscope numérique DSX1000, visitez notre page www.olympus-ims.com/microscope/dsx/.
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