Polissage robotisé vs polissage chimique pour la finition des bijoux (Coûts de main-d'œuvre et uniformité de la surface)

PFT, Shenzhen

Résumé
Cette étude évalue les techniques de polissage robotisé et de polissage chimique pour la finition des bijoux, en se concentrant sur l'efficacité des coûts de main-d'œuvre et l'uniformité de la surface. Une analyse comparative a été menée en utilisant un ensemble d'échantillons de 120 composants en argent et en or. Le polissage robotisé a utilisé un bras articulé à six axes avec des têtes de polissage à vitesse variable, tandis que le polissage chimique a appliqué des bains d'acide contrôlés dans des conditions standardisées. Les mesures de la rugosité de surface (Ra) ont été enregistrées à l'aide d'un profilomètre à contact, et les coûts de main-d'œuvre ont été calculés en fonction du temps de traitement et de la participation de l'opérateur. Les résultats indiquent que le polissage robotisé permet d'obtenir une uniformité de surface constante (variation Ra ≤5 %) avec des coûts d'équipement initiaux plus élevés, mais des dépenses de main-d'œuvre par pièce plus faibles. Le polissage chimique offre une uniformité comparable pour les géométries simples, mais présente une plus grande variabilité sur les surfaces complexes et entraîne des coûts opérationnels plus élevés liés à la sécurité. Les résultats soutiennent la sélection du polissage robotisé pour la production de bijoux à volume élevé et complexes, tandis que le polissage chimique reste adapté aux finitions par lots plus simples avec un investissement limité.

1. Introduction

La finition des bijoux nécessite une grande précision pour répondre aux normes esthétiques et de qualité. La douceur et l'uniformité de la surface influencent directement l'attrait du produit, tandis que les coûts de main-d'œuvre ont un impact significatif sur l'économie de la production. Le polissage robotisé et le polissage chimique sont deux méthodes de finition largement adoptées, mais leur performance comparative en matière d'efficacité opérationnelle et de cohérence de la surface nécessite une évaluation quantifiable. Cette étude fournit une évaluation systématique pour guider la sélection des procédés dans la fabrication industrielle de bijoux.

2. Méthodes de recherche

2.1 Approche de conception

Un cadre expérimental comparatif a été établi, axé sur l'apport de main-d'œuvre et les résultats de la rugosité de surface. L'étude a intégré la répétabilité et la reproductibilité en testant des composants de bijoux identiques dans des conditions contrôlées.

2.2 Sources de données

Les données ont été collectées auprès d'une usine de fabrication de bijoux basée à Shenzhen sur une période de quatre semaines. Les types de composants comprenaient 60 pendentifs en argent et 60 bagues en or, représentant une gamme de géométries de surface.

2.3 Outils et modèles expérimentaux

• Polissage robotisé : Bras robotisé à six axes (KUKA KR6) équipé de têtes de polissage à vitesse variable, programmé pour le contrôle automatisé du trajet.

• Polissage chimique : Configuration de bain d'acide standardisée avec contrôle de la température (25 ± 1°C) et protocoles d'immersion chronométrés.

• Outils de mesure : Profilomètre à contact (Mitutoyo SJ-410) pour les mesures Ra, coût de la main-d'œuvre calculé à partir des journaux de temps des opérateurs.

Toutes les procédures ont été documentées pour assurer la reproductibilité, y compris les scripts de trajectoire du robot, les compositions des bains chimiques et les protocoles de sécurité.

3. Résultats et analyse

3.1 Comparaison de la rugosité de surface

Tableau 1. Comparaison de la rugosité de surface (Ra)

Le polissage robotisé a démontré une variabilité plus faible sur les géométries simples et complexes, assurant une finition uniforme. Le polissage chimique a montré une variation Ra plus élevée, en particulier sur les formes complexes.

3.2 Évaluation des coûts de main-d'œuvre

Figure 1. Coût de la main-d'œuvre par pièce

L'analyse des coûts de main-d'œuvre a indiqué que le polissage robotisé réduisait l'implication de l'opérateur de 60 %, tandis que le polissage chimique nécessitait une surveillance continue pour la sécurité et le contrôle qualité.

4. Discussion

4.1 Interprétation mécaniste

L'uniformité plus élevée du polissage robotisé est attribuée au contrôle précis du trajet de l'outil et à la force de contact constante. L'uniformité du polissage chimique dépend de la géométrie, limitée par l'exposition différentielle à l'acide dans les zones en retrait.

4.2 Limites

• La configuration robotisée nécessite un investissement initial et une maintenance plus élevés.

• Le polissage chimique pose des problèmes de gestion environnementale et de sécurité.

4.3 Implications pratiques

Pour la production à volume élevé de bijoux de conception complexe, le polissage robotisé optimise à la fois la qualité de la surface et l'efficacité de la main-d'œuvre. Le polissage chimique reste applicable pour les lots plus simples et à faible volume avec des contraintes de coûts.

5. Conclusion

Le polissage robotisé offre une uniformité de surface supérieure et des coûts de main-d'œuvre par pièce plus faibles, ce qui le rend adapté à la finition de bijoux complexes et à volume élevé. Le polissage chimique est adéquat pour les géométries simples, mais entraîne une surveillance de la main-d'œuvre et des frais de sécurité plus élevés. Des recherches futures pourraient explorer des approches hybrides combinant le pré-polissage robotisé avec la finition chimique pour une efficacité et une esthétique de surface optimisées.