Production de poudre métallique : le contrôle de la qualité, c’est crucial

La Figure 1 met en perspective les points de contrôle de la qualité (CQ), le déplacement du produit d’une étape à l’autre (flèches) et l’étendue du système de traçabilité de la production. Les points de CQ permettent de décider si le produit est conforme et s’il peut passer à l’étape suivante. Dans les cas où le produit n’est pas conforme, il est détourné. La gestion des non-conformités a une incidence notable sur le rendement opérationnel. Par conséquent, il est important de déterminer les limites acceptables et, dans le cas d’un produit non standard, des suites à donner : Le retravailler? Le vendre tel quel? Le détruire? Les éléments les plus risqués sont indiqués en rouge et ceux comportant moins de risques en orangé et en jaune. Chaque étape comporte des risques différents qui doivent être identifiés correctement afin de les mitiger et de minimiser les impacts sur les activités opérationnelles.

La qualité aux étapes de transformation

Pour chaque étape de transformation, on note trois catégories de risques : les intrants, les équipements ainsi que les opérations et les entretiens. En général, la qualité des intrants a une incidence directe sur la qualité du produit. Par conséquent, après avoir fait un bilan de masse pour chaque étape, il est nécessaire de développer des CQ à l’entrée et à la sortie. Le choix de l’équipement a aussi une incidence sur la qualité dans les cas, notamment, où des pièces s’érodent ou lorsqu’une fuite de fluide vient en contact avec le produit. Il faut aussi s’assurer que l’équipement peut être nettoyé afin d’éviter les contaminations croisées.

Dans tous les cas, il faut mesurer l’impact de l’utilisation de l’équipement sur le produit. Pour les produits plus sensibles à la contamination, le choix de l’équipement peut devenir plus difficile. Il faut soit modifier un équipement existant soit concevoir un nouvel équipement. Dans ce dernier cas, il est important de bien documenter la conception de l’équipement et de réaliser des tests d’utilisation pour appuyer les performances. L’utilisation des meilleurs équipements et matières premières ne garantit pas la qualité du produit. Il est aussi possible de produire des poudres de mauvaise qualité si les équipements ne sont pas utilisés ou entretenus adéquatement. Afin de mitiger ce risque, il est nécessaire de bien connaître les paramètres clés, de documenter les instructions de travail et de respecter les procédures de production et d’entretien des équipements et des infrastructures.

La qualité à l’étape de l’échantillonnage

Après avoir produit une poudre de qualité, il reste à la qualifier avant de passer à l’étape de fabrication suivante. Cette qualification se fait en général au moyen d’un échantillonnage du produit. Cette étape de CQ est critique, puisqu’on utilise une infime partie de produit pour qualifier une grande quantité de poudre. De ce fait, l’échantillon doit être représentatif du lot et ne pas être altéré avant l’analyse. La déviation d’un bon lot en raison d’un échantillon non-représentatif constitue une erreur très coûteuse.

Pour que l’échantillon soit représentatif, on peut se référer à des méthodes standardisées, comme l’ ASTM B215 . Il faut ensuite sélectionner des équipements et développer une méthode adaptée au produit et au procédé pour obtenir cet échantillon représentatif. Par la suite, on déplace l’échantillon jusqu’à l’endroit où le CQ procède à l’analyse. Certaines analyses nécessitent moins d’un gramme de produit; par conséquent, il faut prévoir une méthode pour homogénéiser l’échantillon de production afin de s’assurer que chaque analyse est représentative du lot produit. On peut être tenté de suréchantillonner pour augmenter la fiabilité des résultats. Toutefois, plus on échantillonne, plus on augmente les coûts opérationnels. Voilà pourquoi une attention particulière doit être accordée à la méthode d’échantillonnage et à la protection de l’intégralité de l’échantillon.

La qualité lors des manipulations

Lorsqu’une étape de transformation est terminée, le produit est déplacé vers l’étape suivante. Chaque déplacement comporte plusieurs risques de contamination – contenant intermédiaire, équipement de transfert de poudre, exposition à l’air libre, manipulation humaine. Par exemple, si on utilise un contenant intermédiaire pour déplacer la poudre, il faut s’assurer que ce dernier est propre et préparé pour éviter que le produit ne soit altéré par l’état du contenant. Le produit a-t-il été exposé lors du transfert? Le cheveu d’un opérateur peut-il être tombé dans la poudre? Pour mitiger ces risques, il faut en déterminer les causes et évaluer leur incidence possible sur le produit. L’humain étant en général l’une des principales sources de contamination, on peut penser à développer des méthodes pour limiter l’exposition du produit à l’environnement ou à automatiser certaines manipulations.

L’importance de la traçabilité

Un grand nombre d’informations doivent être consignées lors de chaque étape de transformation, de manipulation et de CQ. Une grande partie de ces informations sont exigées par les clients. Dans ces cas, on doit être en mesure de relier les commandes à un ou à plusieurs lots de poudre, aux matières premières, aux équipements utilisés lors de la fabrication, aux conditions de production, aux appareils d’analyse employés, aux personnes qui ont participé à la production et aux contenants qui servent à expédier le produit. L’ensemble des données de production et de CQ peuvent être enregistrées à l’aide d’un logiciel de pilotage de la production, ou MES. Cet outil permet de diminuer les risques de perdre de l’information en plus d’ajouter de la valeur à l’entreprise.

Pour conclure

Lorsqu’on fabrique des poudres pour des marchés ayant des normes de qualité élevés, on cherche à éviter tout ce qui pourrait altérer le produit ou en retarder la livraison au client. Tant pour les fabricants de poudre que pour les clients des marchés aéronautique et médical, une contamination peut avoir des conséquences catastrophiques. Par exemple, une poudre contaminée utilisée en impression 3D peut être à l’origine de l’écrasement d’un avion. Ou encore, une poudre contaminée utilisée pour fabriquer une prothèse peut occasionner des complications chez le receveur.

Dans cette optique, tout équipement qui entre en contact avec le produit et tout mouvement de matériel constituent des risques. Selon cette approche, une importante réflexion est nécessaire pour identifier les bons équipements et les bonnes méthodes qui permettront de fabriquer le bon produit. Dans un contexte d’industrie 4.0 et compte tenu des risques SSE abordés dans un billet de blogue précédent, la production de poudre métallique revêt une grande complexité, et la contribution d’expert·e·s et d’ingénieur·e·s est nécessaire afin d’établir un plan qui tient à la fois compte de la qualité, des coûts, de l’efficacité et de la sécurité. Pour tout projet lié à la production de poudre métallique, n’hésitez pas à faire appel à BBA.