Guide expert pour créer des prototypes plastiques de haute qualité

Le prototypage plastique aujourd'hui

Nous ne pouvons pas imaginer l'industrie moderne sans plastiques. Les polymères industriels modernes sont faciles à fabriquer et à traiter. Ils ont une résistance considérable, une grande résistance à la corrosion, et par-dessus tout, un poids très faible comparé à n'importe quel métal. C'est ce qui les rend si populaires parmi les designers industriels. En raison de cette popularité, les techniques de prototypage plastique ont été en plein essor ces dernières décennies. Voyons ce qu'elles peuvent nous offrir maintenant.

Le développement du prototypage plastique rapide

Pendant longtemps, la fabrication plastique a été le domaine de la production de masse. Il fallait avoir un moule d'injection et la machine-outil qui injectait le plastique dans le moule. Tout le système était très cher et tout changement dans la conception d'un tel système est très coûteux. C'est pourquoi le métal a été le matériau de prototypage numéro un pendant longtemps, surtout 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 premier parmi eux fut les techniques de coulée sous vide en silicone, qui ont remplacé l'outillage dur par du mou. Les moules en silicone sont beaucoup moins chers et plus faciles à fabriquer.

Les changements suivants furent apportés par les processus innovants de fabrication additive qui ne nécessitaient ni ébauches ni outillage. En plus de cela, ils offrent des libertés de conception inégalées.

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

Les avantages de la mise en œuvre du prototypage plastique rapide

• Coût du prototype plastique. Les matériaux plastiques ont généralement une température de fusion basse, une bonne maintenabilité et sont globalement faciles à traiter. Cela rend la production de prototypes plastiques assez bon marché. Si vous n'avez pas un gros budget, vous pouvez basically acheter du silicone, le verser sur un modèle maître (fait manuellement si vous voulez), attendre, et couler les pièces à la maison.
• Durabilité. Les matériaux plastiques ont une grande durabilité. Ils ont une bonne stabilité, résistance à la fatigue et propriétés de frottement. Cependant, vous devriez essayer de les tenir à l'écart des UV et des basses températures car certains polymères deviennent cassants sous de telles conditions.
• Fiabilité. Les processus de prototypage plastique sont bien développés. Il y a beaucoup de services de moulage par injection professionnels qui emploient de telles techniques chaque jour. Si vous doutez du choix de la meilleure méthode et de la façon de l'exécuter, vous pouvez toujours consulter les pros.
• Recyclabilité. L'ère où la pollution plastique a été le plus grand problème écologique est révolue. Les plastiques industriels modernes sont conçus pour être recyclables, leur production sans déchets majeurs nocifs.
• Délai d'exécution. Les processus de prototypage rapide modernes sont parfaits pour la fabrication de petits lots de pièces plastiques. Dans certains cas, vous pouvez obtenir votre prototype dans une seule semaine en commandant 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 plastiques peuvent aider

Les pièces de prototypes plastiques ne sont pas seulement utilisées pour créer de la vaisselle et des appareils ménagers. Elles ont bien plus d'utilisations. Par exemple, beaucoup de produits de qualité médicale sont faits de plastique car certains polymères se combinent bien avec les tissus humains et sont très légers. Les pièces plastiques transparentes sont largement utilisées dans l'éclairage automobile. Elles sont moins cassantes que le verre. Beaucoup de plastiques fournissent une bonne isolation ou isolation thermique donc si le produit a des surfaces qui sont chauffées ou sous haute tension, les poignées et 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 avancées rapides dans l'industrie manufacturière, la coulée, l'impression 3D, le moulage par injection et l'usinage CNC. Ces technologies basées sur le prototypage rapide, outils basés sur CAO 3D ont été largement utilisées dans les pièces plastiques.

1. Techniques de coulée pour la fabrication de prototypes plastiques

La coulée en silicone est un excellent processus pour la fabrication de prototypes plastiques en petits lots car elle nécessite un modèle maître (un échantillon) pour créer les moules. Vous suspendez généralement le modèle maître au-dessus d'un réservoir vide. Ensuite, vous ajoutez quelques éléments technologiques (généralement en plastique aussi) au modèle, comme le canal pour verser le plastique, la ventilation, etc. Après cela, vous versez du silicone liquide dans le réservoir, attendez qu'il soit solide et parfois le faites cuire au four. Vous séparez le moule en deux et il est prêt à produire jusqu'à 25 pièces plastiques. 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 comparativement innovant de fabrication de différentes pièces. Ce qui définit l'impression 3D est le changement de masse. L'ébauche est généralement plus grande que la pièce finale. Cependant, c'est complètement différent pour la FA. La pièce d'ébauche est soit de la poudre, soit un fil fin. Elle est administrée à la plaque de base de l'imprimante couche par couche et est frittée ou durcie pour copier la section transversale 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 d'exécution des pièces fabriquées de manière additive.

Frittage Sélectif par Laser (SLS)

Le frittage sélectif par laser est le premier processus parmi les nombreuses techniques de fabrication additive utilisées pour le prototypage plastique rapide. C'est le type le plus universel de processus additifs qui peut être utilisé pour pratiquement n'importe quel type de matériau. Parmi ceux-ci, bien sûr, les plastiques. Ils ne nécessitent pas beaucoup de puissance laser pour être frittés ensemble et l'avantage principal de l'étalement de poudre sur la plaque de base est qu'il sert de structure de support pour les éléments en porte-à-faux à un certain degré.

Modélisation par Dépôt de Filament Fondu (FDM)

Le FDM est le processus additif le moins cher et le plus facile disponible pour fabriquer des prototypes plastiques. Beaucoup de passionnés créent des imprimantes 3D FDM à la maison. Le FDM utilise la matière première sous forme de fil plastique qui est liquéfié et déposé sur la plaque sous la forme de la section transversale actuelle de la pièce. Les structures en porte-à-faux sont supportées en utilisant un autre matériau – un type de plastique plus cassant qui est facilement enlevé. Globalement, le FDM est le processus le moins cher qui donne la pire finition de surface et qualité et nécessite plus de post-traitement si l'esthétique est importante.

Stéréolithographie (SLA)

La SLA est considérée 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 processus est largement utilisé pour fabriquer des modèles maîtres pour la coulée future et les prototypes où l'esthétique compte. La SLA est cependant le processus le plus cher car le polymère liquide est très cher et vous devez verser une quantité considérable dans le réservoir. Un autre problème avec la SLA est les structures de support. Elles ne peuvent être fabriquées qu'en utilisant le matériau du modèle et doivent être enlevées mécaniquement. Cela peut laisser des imperfections sur la surface qui doivent être post-traitées.

Impression MultiJet (MJP)

L'impression MultiJet est l'un des choix populaires pour les prototypes en plastique car elle a beaucoup des avantages du FDM et manque certains inconvénients du processus SLA. Le point de la MJP est de fondre le plastique brut en gouttelettes et de les émettre depuis la buse de l'imprimante dans le contour requis. L'avantage de la MJP est que la qualité des pièces est similaire à la SLA mais vous n'avez pas besoin de remplir un réservoir entier de polymère liquide et de penser à ce que vous allez faire du reste. La MJP est 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 plastiques nécessitent une sorte de post-traitement. Les méthodes les plus répandues incluent l'usinage, le polissage et les processus chimiques. La première technique est assez simple. Vous installez la pièce fabriquée dans une machine-outil et la traitez avec une fraise. Le polissage est un processus familier aussi. Il utilise une pâte spéciale et un instrument de polissage pour obtenir la finition de surface parfaite. Les processus chimiques incluent le traitement à l'acétone et le revêtement. Le premier utilise de l'acétone gazeuse pour fondre la surface de la pièce et la rendre plus lisse. Le processus est très efficace mais convient à un nombre limité de polymères. Le revêtement est plus universel. Vous couvrez basically la pièce avec de la peinture ou un autre élément pour augmenter la qualité de surface.

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

Le moulage par injection plastique rapide est une variation de la technologie de fabrication de moule d'injection conventionnelle. La principale différence est dans les détails. Par exemple, les moules rapides ont plus de joints. La cavité du moule est connectée à la base. Donc, si vous avez besoin de modifier la conception, vous pouvez juste enlever la cavité et la changer sans changer d'autres éléments. Cela baisse la précision mais augmente la flexibilité. En plus de cela, au lieu d'acier durci, qui convient pour des millions d'itérations, des alliages d'aluminium sont utilisés. Ils sont moins durables, sûr, mais leur fabricabilité est jusqu'à 5 fois meilleure. Toutes les modifications rendent possible l'utilisation du moulage par injection plastique même pour les prototypes. Il est conseillé, cependant, de l'utiliser pour les travaux de la plus haute qualité car le processus est encore assez coûteux.

4. Quand utiliser l'usinage CNC pour créer des pièces plastiques

Quand il s'agit de composants plastiques et métalliques usinés, de nombreux fabricants de prototypes plastiques utilisent l'usinage CNC pour les tests de forme, ajustement et fonction des pièces plastiques, en raison de ses avantages dans le domaine du prototypage. Avec la mise à niveau de la sélection de matériaux de qualité production que l'usinage apporte, chez WayKen, nous utilisons le prototypage CNC pour créer des prototypes plastiques et pièces métalliques, ce qui permet à votre équipe de conception de simuler de près l'apparence et la fonction du produit final tout en reflétant la validité du travail d'assemblage, et donne le temps et l'espace valides pour modifier et optimiser la conception.

L'avenir de la technologie de prototypage plastique rapide

À l'avenir, la majorité des professionnels prédisent que la fabrication additive prendra une part encore plus grande du marché du prototypage. C'est, après tout, parfait pour le cas. Si quelques développements supplémentaires sont faits pour augmenter la vitesse d'impression et la qualité des pièces. La porosité est aussi un problème actuel. Beaucoup de 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 dans la prochaine décennie si un autre processus innovant n'est pas inventé. Voulez-vous plus d'informations, vous pouvez trouver nos capacités d'usinage plastique.