Les meilleurs guides pour fabriquer un prototype en plastique

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Nous ne pouvons pas imaginer l'industrie moderne sans plastique. Les polymères modernes de qualité industrielle sont faciles à fabriquer et à traiter. Ils ont une résistance considérable, une grande résistance à la corrosion et surtout un poids très faible par rapport à n'importe quel type de métal. C'est ce qui les rend si populaires parmi les designers industriels. En raison de cette popularité, les techniques de prototypage en plastique ont le vent en poupe depuis quelques décennies. Voyons ce qu'ils peuvent nous offrir maintenant.

Le prototypage plastique aujourd'hui

Pendant longtemps, la fabrication de plastique a été le domaine de la production de masse. Il fallait un moule à injection et la machine-outil qui injectait le plastique dans le moule. L'ensemble du système était très coûteux et tout changement dans la conception d'un tel système est très coûteux. C'est pourquoi le métal a longtemps été le matériau de prototypage numéro un, notamment depuis le développement rapide des systèmes numériques et par conséquent des machines à commande numérique par ordinateur. Cependant, cela a changé avec l'arrivée des processus de prototypage rapide.

Le développement du prototypage rapide du plastique

Le premier d'entre eux était les techniques de coulée de silicone sous vide, qui ont remplacé l'outillage dur par l'outillage souple. Les moules en silicone sont beaucoup moins chers et plus faciles à fabriquer.

Les changements suivants ont été apportés par les procédés innovants de fabrication additive qui ne nécessitaient aucun flan ni aucun outillage. En dehors de cela, ils offrent des libertés de conception inégalées.

Enfin, les processus d'usinage CNC ont permis la possibilité d'un moulage par injection plastique rapide. Les moules interchangeables en aluminium qui ont une meilleure fabricabilité par rapport à l'acier instrumental peuvent raccourcir le délai d'outillage jusqu'à 60 %. En plus de cela, changer la cavité d'un moule en aluminium est beaucoup plus facile que celui d'un acier traité thermiquement.

Les avantages de la mise en œuvre du prototypage rapide du plastique

• Coût du prototype en plastique. Les matières plastiques ont généralement une température de fusion basse, une bonne maintenabilité et sont globalement faciles à traiter. Cela rend la production de prototypes en plastique assez bon marché. Si vous n'avez pas un gros budget, vous pouvez essentiellement acheter du silicone, le verser sur un modèle maître (fabriqué manuellement si vous voulez), attendre et mouler les pièces à la maison.
• Durabilité . Les matières plastiques ont une grande durabilité. Ils ont une bonne stabilité, résistance à la fatigue et propriétés de frottement. Cependant, vous devriez essayer de les protéger des rayons UV et des basses températures car certains polymères deviennent cassants dans de telles conditions.
• Fiabilité . Les processus de prototypage plastique sont bien développés. Il existe de nombreux services professionnels de moulage par injection qui utilisent quotidiennement de telles techniques. Si vous avez des doutes sur le choix de la meilleure méthode et la manière de l'exécuter, vous pouvez toujours consulter les pros.
• Recyclabilité . L'époque où la pollution plastique était le plus gros problème écologique est révolue. Les plastiques industriels modernes sont conçus pour être recyclables, leur production sans aucun déchet nocif majeur.
• Délai . Les processus modernes de prototypage rapide sont parfaits pour la fabrication de lots de pièces en plastique à faible volume. Dans certains cas, vous pouvez obtenir votre prototype en une semaine en passant commande auprès des services de moulage par injection. Tout cela est dû au fait que le prototypage plastique nécessite très peu de post-traitement.

Où les prototypes en plastique peuvent aider

Les pièces prototypes en plastique ne sont pas seulement utilisées pour créer des ustensiles de cuisine et des appareils électroménagers. Ils ont beaucoup plus d'utilisations. Par exemple, de nombreux produits de qualité médicale sont en plastique, car certains polymères se combinent bien avec les tissus humains et sont très légers. Les pièces en plastique transparent sont largement utilisées dans l'éclairage automobile. Ils sont moins cassants que le verre. De nombreux plastiques offrent une bonne isolation ou des pièces d'isolation thermique, donc si le produit a des surfaces chauffées ou sous haute tension, des poignées et des boîtiers en plastique assurent la sécurité de l'utilisateur. En raison de leurs bonnes qualités de frottement, certains polymères sont utilisés pour fabriquer des roulements bon marché et efficaces.

Les 4 principaux types d'options de prototypage plastique rapide

Avec les progrès rapides de l'industrie manufacturière, du moulage, de l'impression 3D, du moulage par injection et de l'usinage CNC. Ces technologies basées sur des outils de prototypage CAO 3D à rotation rapide ont été largement utilisées dans les pièces en plastique.

1.Techniques de moulage pour la fabrication de prototypes en plastique

La coulée de silicone est un excellent processus pour la fabrication de prototypes en plastique à faible lot, car elle nécessite un maître-modèle (un échantillon) pour créer les moules. Vous suspendez généralement le modèle maître au-dessus d'un réservoir vide. Ensuite, vous ajoutez des éléments technologiques (généralement en plastique également) au modèle, comme le canal dans lequel verser le plastique, la ventilation, etc. Après cela, vous versez du silicone liquide dans le réservoir, attendez qu'il soit solide et faites-le parfois durcir au four. Vous divisez le moule en deux et il est prêt à produire jusqu'à 25 pièces en plastique. Aucun investissement en capital n'est nécessaire

2. Comment utiliser l'impression 3D pour le prototypage plastique

La fabrication additive ou comme on l'appelle souvent l'impression 3D est un processus relativement innovant de fabrication de différentes pièces. Ce qui définit l'impression 3D, c'est le changement de masse. L'ébauche est généralement plus grande que la pièce finale. Cependant, c'est complètement différent pour l'AM. La pièce brute est soit de la poudre, soit un fil fin. Il est appliqué couche par couche sur la plaque de base de l'imprimante et est fritté ou durci pour copier la section actuelle de la pièce. Depuis son invention dans les années 1980, la FA a fait un grand pas. La précision, la finition de surface, le choix des matériaux et le délai de fabrication additive.

Frittage laser sélectif (SLS)

Le frittage laser sélectif est le premier procédé parmi les nombreuses techniques de fabrication additive utilisées pour le prototypage rapide du plastique. C'est le type de processus additif le plus universel qui peut être utilisé pour pratiquement n'importe quel type de matériau. Parmi ceux-ci figurent, bien sûr, les plastiques. Ils ne nécessitent pas beaucoup de puissance laser pour être frittés ensemble et le principal avantage de répandre de la poudre sur la plaque de base est qu'elle sert de structure de support pour les éléments en surplomb dans une certaine mesure.

Modélisation des dépôts en fusion (FDM)

Le FDM est le procédé additif le moins cher et le plus simple disponible pour fabriquer des prototypes en plastique. De nombreux amateurs créent des imprimantes 3D FDM à la maison. Le FDM utilise une matière première sous la forme d'un fil de plastique qui est liquéfié et déposé sur la plaque sous la forme de la section actuelle de la pièce. Les structures en surplomb sont soutenues par l'utilisation d'un autre matériau - un type de plastique plus fragile qui s'enlève facilement. Dans l'ensemble, le FDM est le processus le moins cher qui donne la pire finition et qualité de surface et nécessite plus de post-traitement si l'esthétique est importante.

Stéréolithographie (SLA)

SLA est considéré comme le père de tous les processus d'impression 3D. C'est aussi le processus avec la meilleure qualité de pièce. La finition de surface est presque parfaite et la précision n'est limitée que par le diamètre de la lumière UV/laser. Le procédé est largement utilisé pour fabriquer des maîtres-modèles pour de futurs moulages et des prototypes où l'esthétique est concernée. Le SLA, cependant, est le procédé le plus coûteux car le polymère liquide est très coûteux et vous devez en verser une quantité considérable dans le réservoir. un autre problème avec SLA est les structures de support. Ils ne peuvent être fabriqués qu'avec le matériau du modèle et doivent être retirés mécaniquement. Cela peut laisser des taches sur la surface qui doit être post-traitée.

Impression multijet (MJP)

L'impression multijet est l'un des choix populaires pour les prototypes en plastique car elle présente de nombreux avantages offerts par le FDM et ne présente pas certains inconvénients du processus SLA. Le but de MJP est de faire fondre le plastique brut en gouttelettes et de les sortir de la buse de l'imprimante dans le contour requis. L'avantage de MJP est que la qualité des pièces est similaire à SLA mais vous n'avez pas besoin de remplir tout un réservoir de polymère liquide et de penser à ce que vous allez faire avec le reste. MJP est également le seul processus multicolore parmi ceux mentionnés.

Post-traitement des prototypes imprimés en 3D

Malgré les réalisations dans le domaine de la fabrication additive, dans de nombreux cas, les pièces en plastique nécessitent une sorte de post-traitement. Les méthodes les plus répandues comprennent l'usinage, le polissage et les procédés chimiques. La première technique est assez simple. Vous installez la pièce fabriquée dans une machine-outil et vous la traitez avec une fraiseuse. Le polissage est un processus bien connu. Il utilise une pâte spéciale et un instrument de polissage pour obtenir une finition de surface parfaite. Les processus chimiques comprennent le traitement et le revêtement à l'acétone. Le premier d'entre eux utilise de l'acétone gazeuse pour faire fondre la surface de la pièce et la rendre plus lisse. Le procédé est très efficace mais convient à un nombre limité de polymères. Le revêtement est plus universel. Vous couvrez essentiellement la pièce avec de la peinture ou un autre élément pour augmenter la qualité de la surface.

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3. Comment créer un prototype en plastique avec moulage par injection rapide

Le moulage par injection plastique rapide est une variante de la technologie de fabrication de moules à injection conventionnels. La principale différence réside dans les détails. Par exemple, les moules rapides ont plus de joints. La cavité du moule est reliée à la base. Ainsi, si vous devez modifier la conception, vous pouvez simplement supprimer la cavité et la modifier sans modifier aucun autre élément. Cela diminue la précision mais augmente la flexibilité. De plus, au lieu de l'acier trempé, qui convient à des millions d'itérations, des alliages d'aluminium sont utilisés. Ils sont moins durables, certes, mais leur fabricabilité est jusqu'à 5 fois meilleure. Toutes les modifications permettent d'utiliser le moulage par injection plastique même pour les prototypes. Il est toutefois conseillé de l'utiliser pour les travaux de la plus haute qualité car le processus est encore assez coûteux.

4. Lors de l'utilisation de l'usinage CNC pour créer des pièces en plastique

En ce qui concerne les composants usinés en plastique et en métal, de nombreux fabricants de prototypes en plastique utilisent l'usinage CNC pour les tests de forme, d'ajustement et de fonctionnement des pièces en plastique, en raison de ses avantages dans le domaine du prototypage. Avec la mise à niveau de la sélection de matériaux de qualité de production qu'apporte l'usinage, chez Wayken, nous utilisons le prototypage CNC pour créer des prototypes en plastique et des pièces métalliques, ce qui permet à votre équipe de conception de simuler étroitement l'apparence et la fonction du produit final tout en reflétant la validité du travail d'assemblage, et donnez le temps et l'espace nécessaires pour modifier et optimiser la conception.

L'avenir de la technologie de prototypage rapide du plastique

À l'avenir, la majorité des professionnels prédisent que la fabrication additive occupera une part encore plus importante du marché du prototypage. Il est, après tout, parfait pour le cas. Si d'autres développements sont faits pour augmenter la vitesse d'impression et la qualité des pièces. La porosité est également un problème d'actualité. De nombreuses recherches sont en cours pour surmonter les imperfections de l'impression 3D et il est probable que la FA sera le choix parfait pour le prototypage plastique au cours de la prochaine décennie si un autre procédé innovant n'est pas inventé. Vous voulez plus d'informations, vous pouvez trouver nos capacités d'usinage du plastique.