Prototype imprimé ou usiné ? Impact du processus sur votre prototype
Le prototypage est une étape cruciale dans tout processus de développement, il est important de valider votre conception en dehors d'un environnement de CAO car il y a certaines choses qui ne peuvent pas être vérifiées sur un ordinateur, ou sont simplement plus faciles à évaluer avec des pièces en main. Pour la plupart des éléments à échelle humaine, cela conduit à une décision entre deux technologies principales ; usinage ou impression 3d. Historiquement, cela a été une décision assez facile car les matériaux d'impression 3D étaient limités à être fragiles, chers et assez rugueux, mais à mesure que la technologie et les matériaux s'améliorent, il devient plus tentant d'utiliser l'impression 3D à la place d'une pièce usinée.
Au moment de décider, il est important d'évaluer les forces et les faiblesses de chaque processus en ce qui concerne le coût, la chronologie, la géométrie et les propriétés des matériaux. Examinons 5 cas où l'impression 3D est une excellente option et 5 fois il peut être préférable de choisir une pièce usinée.
Utilisez une impression 3D si vous avez besoin d'un :
1.Partie très en vedette :Un grand avantage de l'impression 3D est qu'il ne coûte généralement rien d'ajouter des détails supplémentaires. Demander à un atelier d'usinage de produire un ensemble complexe de nervures entraînera invariablement un coût plus élevé, mais dans l'impression 3D, ces nervures réduiront en fait la quantité de matériau utilisé, réduisant ainsi les coûts. Des fonctionnalités telles que les objets tranchants internes et les logos/textes extrudés peuvent également être ajoutées sans le coût supplémentaire qui serait encouru dans une pièce usinée.
2. Modèle visuel : Pour vendre une idée à des investisseurs ou à de futurs clients, il est avantageux d'avoir des pièces qui ressemblent exactement au produit final, même s'il ne fonctionne pas. L'impression 3D peut être excellente pour y parvenir, car la pièce peut être fabriquée exactement comme conçue sans les compromis nécessaires pour une pièce usinée. Les impressions 3D peuvent également être facilement finies dans une variété de couleurs et de textures en utilisant des techniques de peinture pour correspondre à une pièce usinée finale.
3. Devinez et vérifiez : Il n'est pas rare de fabriquer une pièce qui s'adapte à une autre pièce qui existe déjà, souvent sans données CAO à référencer. Dans ces cas, l'impression 3D peut être un outil idéal pour vérifier que l'ajustement entre la pièce conçue et la pièce existante correspondra comme prévu et l'itération peut se produire très rapidement pour vérifier les ajustements géométriques.
4. Évaluation ergonomique : L'impression 3D est idéale pour l'évaluation ergonomique car elle est rapide et assez bon marché pour tester plusieurs configurations et itérations mineures d'une idée jusqu'à ce que la sensation correcte soit obtenue. Pour des articles comme le manche profilé d'un ustensile de cuisine, l'usinage peut être long et coûteux car les surfaces incurvées nécessitent un grand nombre de passes de finition, à l'inverse l'impression d'une surface incurvée prend autant de temps qu'une surface droite.
5. Maquette d'assemblage : Dans les systèmes complexes, concevoir dans un ordinateur est une chose; c'en est une autre de pouvoir assembler dans le monde réel. L'impression 3D peut être très efficace pour simuler les volumes de différents composants afin de s'assurer que les attaches sont accessibles lors de l'assemblage d'un assemblage dense.
Machine si besoin :
1.Tolérance étroite :La raison la plus importante de choisir l'usinage plutôt que l'impression 3D est d'obtenir des pièces conformes à la conception. Même sur des imprimantes haut de gamme, vous ne pouvez pas vous attendre à une précision bien supérieure à 0,05 mm (0,002"), et cela n'est souvent pas suffisant pour vérifier l'ajustement pour des assemblages précis. La plupart des ateliers d'usinage compétents devraient être en mesure de produire facilement des prototypes avec une tolérance de +-0,025 mm (0,001") et même plus serré si nécessaire.
2. Propriétés matérielles :
Force : Les matériaux d'impression 3D ont parcouru un long chemin depuis les imprimantes à jet de liant en gypse fragiles, mais il est encore difficile de trouver un matériau qui correspond à un matériau traité ainsi qu'à l'usinage de pièces à partir d'un bloc du matériau natif.
Module élastique : L'un des meilleurs cas pour le prototypage est d'évaluer la « sensation » d'un produit, des éléments comme les boutons et les loquets peuvent être particulièrement personnels. On peut calculer les forces d'ouverture d'un loquet assez facilement, mais sans pièces en main, il est difficile de corréler directement cette force à une « sensation ». Cependant, vous ne pouvez pas simplement imprimer la pièce, car les boutons-pression et les boutons reposent sur le module de flexion du matériau pour fournir la force du ressort, ils doivent donc être prototypés à partir de matériaux ayant le même module que le matériau de production.
Propriétés isotropes : La plupart des pièces imprimées en 3D ont des lignes latérales assez distinctes qui résultent de la nature couche par couche du processus. Bien qu'elles soient souvent largement cosmétiques, il existe une différence dans les propriétés des matériaux en fonction de l'orientation de ces lignes. Par conséquent, si vous avez besoin d'une résistance égale dans toutes les directions, il est préférable d'utiliser une pièce usinée car le matériau de base sera homogène. Figure 5 stries latérales dans le sens de l'impression sont des points de départ naturels pour l'échec d'impression
Évaluation du processus : Si votre prototype repose sur les propriétés d'un matériau thermoplastique, comme ceux généralement utilisés dans le moulage par injection, certaines technologies d'impression 3D vous laisseront tomber. Le SLA et d'autres technologies d'impression à base de résine donnent un matériau thermodurcissable (ce qui signifie qu'ils ne fondent pas), donc si vous essayez de garantir une résistance à l'arrachement précise pour un insert fileté thermique, il serait préférable d'usiner un prototype à partir du matériau prévu .
3. Grand volume : Non seulement le matériel d'impression 3D est coûteux, mais les machines capables d'imprimer de grandes pièces sont encore plus chères, ce qui signifie généralement un coût par volume plus élevé, car les fournisseurs doivent amortir leur investissement. Donc, si vous avez de grandes pièces simples à fabriquer, il est souvent moins cher de les usiner, en particulier si vous pouvez utiliser un matériau de prototypage à faible coût tel que de la mousse usinable de 40 lb.
Il existe évidemment des exceptions à tous ces cas, mais dans le paysage actuel de la technologie d'impression 3D telle qu'elle s'applique au prototypage, garder ces forces et limites à l'esprit devrait conduire à un prototype qui fournit toutes les validations nécessaires pour aller de l'avant avec l'investissement de production. Il convient de noter qu'aucun processus n'est la réponse parfaite, le mélange des deux processus peut fonctionner pour optimiser les coûts par exemple ; en utilisant un modèle imprimé en 3D pour l'ergonomie et le spectacle, mais avec une pièce usinée pour évaluer la sensation de claquement. Assurez-vous d'informer votre fournisseur de prototypage du cas d'utilisation de la pièce finale ; la plupart des entreprises disposeront de l'un ou l'autre de ces processus et seront en mesure de vous orienter dans la bonne direction en fonction de vos besoins.
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