Prototypage Rapide : De l'Innovation de Niche au Standard Industriel

Prototypage Rapide : De la Tech Obscure au Service Mainstream

Il n'y a pas si longtemps, à la fois le prototypage rapide et la fabrication rapide semblaient des termes de science-fiction. Aujourd'hui, ils sont tous deux hautement utilisés et présentent une façon standard de produire des pièces rapidement et rentablement.

Des imprimantes 3D aux machines de microfabrication laser, le prototypage rapide a pris de nombreuses formes mainstream. Les concepts mathématiques menant à cette technologie ont été pensés par le Professeur Herb Voelker, qui a mené des recherches en informatique et modélisation solide dans les années 1970 et étudié les outils machines et la programmation numérique dans les années 1980. Les principes ont été appliqués à une technique de fabrication, le frittage laser sélectif, dans les années 1990 par Carl Deckard. Ainsi a commencé le chemin évolutif technologique menant à l'impression 3D, la microfabrication laser, et le prototypage rapide de produits.

Jusqu'à récemment, ces concepts étaient inconnus du grand public. Aujourd'hui, de simples imprimantes 3D sont disponibles dans le commerce. Le Président Barack Obama a salué les capacités, le potentiel révolutionnaire et la disponibilité des machines de prototypage rapide dans son discours sur l'État de l'Union 2013. La technologie n'est plus obscure. Plusieurs techniques existent maintenant : stéréolithographie, usinage CNC, moulage par injection, formage tôle, extrusion aluminium et plastique, et bien d'autres.

Beaucoup des procédés actuels impliquent un modèle CAO 3D. Souvent converti en modèle stéréolithographie et numériquement tranché en sections transversales. La géométrie détaillée analyse ces couches et traduit les données en actions mécaniques formant un objet physique.

Le prototypage rapide permet aux entreprises de développer et tester rapidement les premières itérations de produits. Le concept n'est cependant pas limité aux prototypes. De nombreux produits finaux sont aussi faits ainsi grâce à des techniques comme le frittage laser sélectif, très précis. Les outils de micromécanique et microfabrication sont améliorés par des lasers femtosecondes haute vitesse. Ceux-ci peuvent chauffer une zone très petite (aussi petit que 1 micromètre) sans changer les zones environnantes. L'ultra-haute précision est assistée par des systèmes complexes de contrôle optique et de mouvement synchronisés et logiciels spécialisés.

Des techniques comme la micromécanique laser ablative ont tellement mûri qu'elles conviennent à la production industrielle mainstream. La fabrication rapide produit des injecteurs de carburant et autres pièces auto, et des OLED pour l'électronique grand public. La micromanufacture se fait aussi en 3D. La micromanufacture additive permet aux concepteurs de construire des microstructures couche par couche, sans enlever de matière d'un objet solide. Une utilisation plus efficiente de la matière est donc possible, et les fabricants d'électronique, biomédical et structures décoratives en bénéficient. Les systèmes microélectromécaniques (MEMS) sont aussi produits plus rapidement.

Le prototypage rapide et la fabrication sont donc mainstream dans le monde technologique rapide d'aujourd'hui. Les outils pour être productif, efficace et compétitif sont facilement accessibles aux fabricants. Il y a à peine des décennies, le travail d'experts a commencé qui a mené aux processus de prototypage produit rationalisés utilisés dans de nombreuses industries aujourd'hui.