Qu'est-ce qu'une jauge d'épaisseur ? Guide de la mesure de l'épaisseur et des dimensions des emballages
Une jauge d'épaisseur mesure l'épaisseur de la paroi d'un contenant, en un point ou sur tout son profil. Pour les bouteilles PET, les préformes et les bouteilles en verre, l'épaisseur de la paroi et la répartition de la matière déterminent la résistance du contenant à la pression, à la charge verticale et aux chocs, ainsi que la quantité de matière utilisée. Les jauges d'épaisseur et les jauges dimensionnelles sont des outils de base des laboratoires de contrôle qualité des fabricants de contenants et des conditionneurs.
Comment fonctionne une jauge d'épaisseur ?
Trois principes de mesure sont utilisés sur les contenants :
Contact mécanique : deux pointes de mesure sont en contact avec les surfaces intérieure et extérieure de la paroi, et un indicateur à cadran ou numérique affiche la distance qui les sépare. Le BTG-D d'AT2E pour les bouteilles en verre et le PTG-A / PTG-D pour les préformes sont des jauges manuelles de ce type, lues sur un indicateur analogique ou numérique. Cette méthode est simple et rapide, mais les pointes doivent atteindre les deux côtés de la paroi.
Magnétique (effet Hall) : une petite bille d'acier est placée à l'intérieur du contenant et une sonde touche l'extérieur de la paroi. La sonde maintient la bille contre la surface intérieure, et un capteur à effet Hall mesure la distance entre la pointe de la sonde et la bille. C'est le principe de l'AMTG-2 d'AT2E.
Optique : une caméra mesure le profil extérieur et les dimensions du contenant sans contact, et un capteur confocal laser mesure l'épaisseur de la paroi. Les systèmes PBMS d'AT2E associent un objectif et un éclairage télécentriques à une caméra haute résolution pour les dimensions, et le principe confocal laser pour l'épaisseur.
Principales applications
Préformes PET : épaisseur de paroi, dimensions de la bague et concentricité avant le soufflage.
Bouteilles PET : épaisseur de la paroi, de l'épaule et du fond après le soufflage, pour vérifier la répartition de la matière.
Bouteilles en verre : épaisseur de paroi des contenants en verre, dont les zones minces réduisent la résistance à la pression et aux chocs.
Hauteur et diamètre : hauteur totale des bouteilles et des boîtes, diamètre extérieur et circonférence.
Hauteur de dôme : la hauteur du dôme au fond des contenants PET.
Notions clés : répartition de la matière, résolution et précision
Répartition de la matière : une bouteille PET est soufflée à partir d'une préforme petite et épaisse. La même préforme peut donner une bouteille à paroi régulière ou une bouteille avec des zones épaisses et des zones minces, selon les réglages du soufflage. Une seule mesure ne suffit donc pas : les laboratoires mesurent la paroi à plusieurs hauteurs et en plusieurs points autour de la bouteille.
Résolution : le plus petit pas que la jauge peut afficher. L'AMTG-2 affiche 0,01 mm ou 0,001 mm en mode métrique, et 0,001 in ou 0,0001 in en mode pouces.
Précision : l'écart entre la mesure et l'épaisseur réelle. Sur l'AMTG-2, elle dépend de la bille d'acier utilisée : une bille de 5,00 mm mesure jusqu'à 10 mm avec une précision de 1 % ±0,003, tandis qu'une bille de 1,59 mm, pour les parois minces jusqu'à 2 mm, a une précision de 3 %. Sur les systèmes PBMS, la précision de mesure dimensionnelle est de ±0,01 mm, et les modules d'épaisseur optionnels couvrent de 0,04 à 1,4 mm pour les bouteilles et de 0,3 à 8 mm pour les préformes.
Mesure non destructive : les jauges magnétiques et optiques n'abîment pas le contenant, qui peut ensuite servir à d'autres tests.
Un aimant sur la porte du réfrigérateur
Tout le monde a déjà senti un aimant de réfrigérateur attirer plus fort à mesure qu'il s'approche de la porte. Une jauge d'épaisseur magnétique utilise la même physique : le champ magnétique au niveau de la sonde varie avec la distance à la bille d'acier, et le capteur à effet Hall convertit ce champ en distance. Comme la bille est plaquée directement contre la paroi intérieure, cette distance est l'épaisseur de la paroi.
Cette méthode présente deux avantages pratiques. Seul l'extérieur de la paroi doit être accessible à la sonde, et la forme de l'échantillon influe peu sur la précision, tant que la bille peut se placer librement contre la paroi intérieure. C'est pourquoi l'AMTG-2 peut mesurer dans les angles, les petits rayons et certaines formes irrégulières. La méthode ne fonctionne que sur les matériaux non magnétiques, comme le plastique, le verre, la céramique ou l'aluminium, car une paroi magnétique perturberait le champ.
L'étalonnage de la jauge d'épaisseur
Une jauge d'épaisseur s'étalonne à l'aide de cales de référence d'épaisseur connue :
Mesurer un jeu de cales d'étalonnage qui couvre la plage de mesure.
Comparer chaque lecture avec la valeur certifiée de la cale, et noter l'écart.
Ajuster la jauge si un écart dépasse la limite acceptable, puis mesurer à nouveau les cales.
L'AMTG-2 permet un étalonnage multipoint jusqu'à 21 points, et son équipement standard comprend des cales d'étalonnage : 9 pour la plage de 0 à 4 mm, jusqu'à 21 pour la plage de 0 à 10 mm. Plus les points couvrent la plage, mieux la jauge suit l'épaisseur réelle, des parois minces aux parois épaisses.
Les jauges d'épaisseur et dimensionnelles AT2E
Les jauges d'épaisseur et dimensionnelles AT2E vont de l'outil manuel au système entièrement automatique :
PBMS-AUTO : système de mesure entièrement automatique pour préformes et bouteilles, avec reconnaissance par IA et manipulation automatisée ; dimensions, diamètre intérieur de la bague et perpendicularité, et épaisseur de paroi avec les modules d'épaisseur optionnels.
PBMS-Lab : version automatique de laboratoire du PBMS, avec la même mesure optique et confocale laser ; précision de mesure ±0,01 mm.
AMTG-2 : jauge d'épaisseur magnétique (effet Hall) pour matériaux non magnétiques, jusqu'à 10 mm, avec écran tactile 7".
BTG-D : jauge numérique d'épaisseur de paroi pour bouteilles en verre, de 0 à 10 mm (0 à 20 mm en option), résolution 0,01 mm.
PTG-A / PTG-D : jauge d'épaisseur pour préformes à indicateur analogique ou numérique, de 0 à 10 mm, pour préformes de 20 à 65 mm de diamètre.
HG-1 : jauge de hauteur pour bouteilles et boîtes, de 0 à 300 mm, précision ±0,04 mm.
BCG : jauge de hauteur de dôme pour le fond des contenants PET, de 0 à 10 mm.
CM CircoMeter : circonférence de 60 à 950 mm et diamètre de 20 à 300 mm.
Conclusion
La paroi est l'endroit où la matière d'un contenant travaille. Une jauge adaptée au matériau et à la forme, qu'elle soit à contact, magnétique ou optique, et des vérifications régulières sur des cales de référence donnent des valeurs d'épaisseur fiables, qui aident les équipes de production à régler le soufflage et le formage, et à réduire la matière utilisée tout en conservant la résistance requise.
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