Modèles conceptuels - l'étape la plus élémentaire du concept au prototype

Qu'est-ce qu'un modèle conceptuel ?

Le modèle conceptuel est un véhicule précieux pour fournir des idées aux utilisateurs. Un prototype de concept physique généré par un prototypage rapide peut fournir des informations efficaces sur la fabricabilité de la conception et peut être affiné selon les exigences spécifiques des clients, de sorte que la modélisation conceptuelle aide à réduire le temps de production dans les premières étapes du processus de conception. Les produits concernés sont capables de respecter les délais, de se développer plus rapidement et de les mettre en service le plus rapidement possible.

Étant donné que tous les prototypes sont produits grâce à des technologies de prototypage rapide, il n'est pas nécessaire de développer des outils coûteux pour concevoir des prototypes. Cela réduit considérablement les coûts de production et permet une intégration rapide et facile des conceptions. Il fournit un moyen à très faible risque de découvrir des défauts de conception et d'apporter des modifications, et de fournir des modèles précis pouvant être utilisés dans des outils de production.

Les modèles conceptuels jouent un rôle important tout au long du cycle de vie du développement du système. La figure 1–1 ci-dessous décrit le rôle du modèle conceptuel dans un scénario de développement de système typique. De toute évidence, si le modèle conceptuel n'est pas entièrement développé, l'exécution des attributs du système sous-jacent peut ne pas être mise en œuvre correctement, laissant le problème dans le futur, et ces défaillances se produisent dans l'industrie. L'importance des modèles conceptuels est évidente lorsque de telles défaillances systémiques sont atténuées par le développement de systèmes et l'adhésion à des techniques de développement éprouvées.

Comment mettre en œuvre un modèle conceptuel ?

(1) SLA (appareil de stéréolithographie)

Le SLA est basé sur le principe de la photopolymérisation d'une résine photosensible liquide. Le matériau liquide peut rapidement subir une photopolymérisation sous l'irradiation d'une lumière ultraviolette d'une certaine longueur d'onde et intensité. Le poids moléculaire augmente fortement et le matériau passe de liquide à solide.

La figure 2-1 montre le principe de fonctionnement du SLA. Le réservoir de liquide est rempli de résine photopolymère liquide. Sous l'action du miroir de renvoi, le faisceau laser peut balayer la surface du liquide. La piste de balayage et la présence ou l'absence de lumière sont contrôlées par l'ordinateur. Là où la tache lumineuse est atteinte, le liquide se solidifie. Au début du temps de formage, la plate-forme de travail se trouve à une certaine profondeur sous le niveau du liquide et le point focalisé est balayé point par point sur la surface du liquide selon les instructions de l'ordinateur, qui est solidifié point par point. Lorsqu'une couche de balayage est terminée, la zone non irradiée est toujours une résine liquide. Ensuite, la plate-forme élévatrice entraîne la plate-forme jusqu'à une hauteur et la couche formée est recouverte d'une couche de résine. Le grattoir gratte la surface liquide de la résine avec une viscosité plus élevée, puis scanne la couche suivante, et la couche nouvellement durcie est ferme. Le sol est collé à la couche précédente, ce qui se répète jusqu'à ce que toute la pièce soit fabriquée et qu'un modèle solide en trois dimensions soit obtenu.

2-1 2-2

(2) SLS (frittage laser sélectif)

SLS a été développé en 1989 par C.R. Dechard de l'Université du Texas à Austin. Le procédé SLS est formé à partir d'un matériau en poudre. La poudre de matériau s'étale à plat sur la surface supérieure de la pièce formée. Le CO₂ à haute résistance le laser est utilisé pour balayer la section transversale de la pièce sur la couche fraîchement posée, et la poudre de matériau est frittée ensemble sous irradiation laser à haute intensité pour obtenir. La section de la nouvelle pièce frittée zéro est reliée à la pièce formée ci-dessous. Une fois qu'une section de la section est frittée, une nouvelle couche de matériau en poudre est appliquée et la section inférieure est sélectivement frittée, comme illustré à la Figure 2-2. Une fois le frittage terminé, l'excès de poudre est éliminé, puis poli, séché, etc.

Le procédé SLS se caractérise par une large gamme de matériaux, non seulement pour la fabrication de pièces en plastique, mais aussi pour la fabrication de céramique, de cire et d'autres matériaux, en particulier pour la production de pièces métalliques. Le procédé SLS ne nécessite pas de support car aucune poudre frittée n'agit comme support.

(3) Usinage CNC

CNC représente la commande numérique par ordinateur et existe depuis le début des années 1970. Avant cela, il s'appelait NC pour commande numérique. Bien que la plupart des gens n'aient jamais entendu parler de ce mot, si vous êtes dans l'industrie manufacturière, vous êtes susceptible de faire affaire avec CNC pendant longtemps.

Comme vous l'avez peut-être deviné, toutes les opérations que l'opérateur doit effectuer sur une machine conventionnelle peuvent être programmées avec une machine CNC. Une fois le code CNC configuré et exécuté, une machine CNC est assez simple à faire fonctionner. En fait, de nombreuses machines CNC peuvent fonctionner sans surveillance tout au long du cycle d'usinage, permettant à l'opérateur d'effectuer d'autres tâches. Cela offre aux utilisateurs de CNC plusieurs avantages, notamment une réduction de la fatigue de l'opérateur, une réduction des erreurs causées par l'erreur humaine et des temps d'usinage constants et prévisibles pour chaque pièce.

Étant donné que la machine fonctionnera sous contrôle de programme, le niveau de compétence requis par les opérateurs CNC (liés aux pratiques d'usinage de base) est réduit par rapport aux mécaniciens qui utilisent des machines-outils traditionnelles pour produire des pièces. Pendant ce temps, la machine CNC est flexible. Étant donné que ces machines sont exécutées à partir d'un programme, l'exécution de différents artefacts est presque aussi simple que le chargement d'un programme différent. Une fois que le programme a été vérifié et exécuté par un cycle de production, il peut facilement appeler le cycle suivant. Cela apporte de grands avantages aux conversions rapides.

La technologie CNC est supérieure à SLA et SLS en termes de précision. Les machines CNC d'aujourd'hui ont des spécifications de précision et de répétabilité presque incroyables. Cela signifie qu'une fois le programme validé, deux, dix ou mille artefacts identiques peuvent être générés facilement et avec précision.

Objectif des modèles conceptuels

Utilisez le modèle conceptuel comme première étape du processus de création d'un produit physique. Ce sont des modèles de recherche en phase de conception précoce qui peuvent être utilisés pour terminer l'assemblage, améliorer la conception, afficher des échantillons et mettre en œuvre des fonctions. Les ingénieurs de WayKen construisent des modèles conceptuels avec une gamme de matériaux, de technologies et de finitions pour produire des finitions réalistes et voir en toute confiance à quoi ressemblera le produit final. Les couleurs et les textures peuvent être augmentées avec l'anodisation, le placage, le sablage et bien plus encore. Certains modèles de concept de produit utilisent l'usinage CNC, le prototypage rapide et d'autres processus pour répondre aux exigences d'assemblage fonctionnel. Nos ingénieurs travaillent avec vous pour transformer vos premiers fichiers CAO en modèles conceptuels qui transmettent avec élégance votre intention de conception à votre public.