Prototypage rapide :soustractif ou additif

La fabrication additive et les imprimantes 3D étant un sujet brûlant de nos jours, il est important de se rappeler pourquoi les processus soustractifs comme le fraisage sont toujours extrêmement importants pour le prototypage rapide. Mais d'abord, examinons certains des avantages et des limites du prototypage rapide additif (ou fabrication numérique directe).

Avantages du prototypage rapide additif

Le processus de prototypage rapide additif associe et fusionne des matériaux tels que des résines liquides, couche après couche, pour produire un objet 3D à partir des données du modèle. Le prototypage rapide additif est généralement simple, relativement peu coûteux et rapide. Le prototypage rapide additif permet également une complexité substantielle dans les cavités ou les zones internes d'une pièce qui nécessiterait des contre-dépouilles et peut même être impossible avec des processus soustractifs comme le fraisage.

Limites du prototypage rapide additif

Le principal inconvénient du prototypage rapide additif est que la pièce résultante n'est généralement pas constituée d'un matériau d'utilisation finale comme le métal… et même si c'est le cas, elle manque d'intégrité structurelle. C'est parce que le point où une couche est jointe à une autre n'a pas la résistance physique présentée par un bloc solide du même matériau (sans couches ni joints).

Prototypage rapide soustractif avec des matériaux d'utilisation finale

Le prototypage rapide soustractif permet de créer des prototypes dans des matériaux d'utilisation finale. Étant donné que le fraisage ou l'usinage enlève de la matière d'un plus gros morceau de matériau, la pièce finie a une composition solide plutôt qu'une composition en couches comme on le voit dans le prototypage rapide additif avec des imprimantes 3D. Cela donne une intégrité structurelle plus élevée, ce qui est essentiel si la pièce prototype doit être utilisée dans les tests de produits. Le test de produit avec une pièce fabriquée par prototypage soustractif permet une analyse précise de la viabilité et même de la durabilité de la pièce puisqu'elle est fabriquée à partir du même matériau qui sera utilisé pour fabriquer les pièces de production.

Une gamme plus large de finitions de surface et de textures avec le prototypage soustractif

Les processus de prototypage rapide soustractif offrent également une gamme plus large de finitions de surface pour le prototype terminé par opposition à la « finition étagée » standard souvent obtenue dans le prototypage rapide additif avec une imprimante 3D. Cela peut aller d'une surface complètement lisse avec une finition miroir à celles avec des textures fraisées ou gravées. De cette manière, le prototypage rapide soustractif avec une fraiseuse CNC à grande vitesse est capable de produire des pièces prototypes avec une répétabilité adaptée à la production finale. La finition de surface lisse qui peut être obtenue avec l'usinage à grande vitesse peut être fonctionnellement bénéfique si la pièce donnée doit glisser et esthétiquement bénéfique si le prototype doit être utilisé dans des tests de marché.

Prototypage rapide additif contre prototypage rapide soustractif

Pour illustrer les points soulevés ci-dessus, nous avons demandé à nos ingénieurs d'application de prototyper rapidement une pièce en utilisant à la fois des processus additifs et soustractifs. Étant donné que notre passe-temps préféré après les heures (clin d'œil, clin d'œil) est le baby-foot, ils ont décidé de créer un baby-foot « de remplacement » pour les tests. Cette décision était basée sur un besoin réel - puisque nous avions récemment cassé l'un des hommes qui accompagnaient notre table de baby-foot vintage de 1985. Grâce au prototypage rapide additif (impression 3D), ils ont pu concevoir un baby-foot très rudimentaire en 90 minutes environ. À partir de là, ils ont commencé à imprimer et en un peu plus d'une heure, la partie ci-dessous était terminée.

En utilisant le prototypage rapide soustractif (fraisage à grande vitesse), la programmation de la pièce a pris beaucoup plus de temps et a été cadencée à 3 heures. 45 minutes. Cependant, le fraisage de la pièce ci-dessous était considérablement plus rapide que l'impression 3D et prenait 28 minutes.

Produit testant un prototype rapide additif par rapport à un prototype rapide soustractif

Eh bien, vous saviez que nous devions "tester" la partie, n'est-ce pas ? Donc, dans une série de 4 jeux plutôt passionnés utilisant chaque prototype, voici ce que nous avons trouvé. En termes de fonctionnalité et de durabilité, le prototype soustractif a été le grand gagnant. Non seulement cela a duré pendant les 4 matchs, mais la composition solide de la partie a permis des tirs plus forts à grande vitesse. De plus, il résisterait clairement à des centaines de jeux supplémentaires. En comparaison, la pièce imprimée en 3D a commencé à montrer des signes de délaminage sur son côté droit à mi-chemin du jeu 3 - et au jeu 4, nous avons dû le réparer avec un peu de scotch pour passer le reste de nos "tests de produits" . Les dommages à la pièce ont révélé la composition intérieure de la pièce imprimée en 3D, comme indiqué ci-dessous.

La nature plutôt creuse de cette partie a éclairé un peu pourquoi nous ne pouvions pas réaliser de tirs forts en utilisant cet homme de baby-foot. En analysant la finition de surface résultante sur les deux pièces, nous avons estimé que le prototype soustractif était… eh bien, tout simplement plus attrayant. De plus, le processus de fraisage offrait plus de flexibilité pour obtenir différentes finitions de surface. Par exemple, nous avons pu rendre la majorité du prototype soustractif très lisse tout en donnant à la section du pied une finition plus texturée pour plus de "grip" ou de contrôle de la balle. En revanche, la finition de surface "en gradins" inhérente au prototype additif servait bien en termes de contrôle du ballon... mais n'était pas très attrayante sur l'ensemble de la pièce.

L'ultime machine CNC de prototypage rapide soustractif :

L'année dernière, l'introduction de la fraiseuse compacte à grande vitesse DATRON neo rend le prototypage rapide soustractif plus abordable et plus viable que jamais. De plus, sa taille compacte et son écran tactile le rendent facile à utiliser et facile à installer dans l'environnement de « type laboratoire » le plus étroit.