Trois stratégies éprouvées pour les projets de prototypage industriel

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Publié le 2 août 2019 | Par Hazel, Chef de projet WayKen

Un projet de prototypage vise à créer et modéliser une forme physique pour tester des approches alternatives et valider la conception. Le prototypage dans l'analyse et la conception de systèmes s'itère de nombreuses fois avant le produit final. On peut dire que presque chaque nouveau produit nécessite ses prototypes avant d'être présenté au public.

Qu'est-ce qu'un projet de prototypage ?

Le modèle de prototypage est une méthode de développement de systèmes dans laquelle un prototype est construit, testé, puis retravaillé si nécessaire jusqu'à l'obtention d'un prototype acceptable à partir duquel le système ou le produit complet peut être développé. Bien que les types de prototypage varient selon les matériaux, les échelles et les applications technologiques à différentes étapes, le prototypage évolutif aide grandement la concrétisation du nouveau produit.

Les techniques de prototypage se divisent généralement en trois types : Prototypage Rapide, Usinage CNC et Outillage Rapide. Leurs avantages uniques rendent chacun plus adapté à des situations différentes. Ils peuvent être considérés comme trois étapes de gestion de projet pour le prototypage.

Trois étapes clés pour guider les projets de prototypage

Étape 1 : Prototypage Rapide

Au stade initial des projets de prototypage, le prototypage rapide par impression 3D est un moyen rapide, facile et économique de transformer les idées de conception en objets réels. Les modèles créés par impression 3D servent généralement à la présentation visuelle à court terme. Par exemple, les designers ont besoin de modèles pour présenter leurs concepts devant des groupes de discussion et renforcer la persuasion de leur design.

L'impression 3D est pertinente lorsque les développeurs ont besoin de :

• Un modèle prototype en plastique à faible coût ;
• Des pièces à géométrie très complexe ;
• Un délai de 2 à 5 jours ;
• Des matériaux spéciaux.

Étape 2 : Usinage CNC

L'usinage CNC produit des pièces de haute précision avec d'excellentes propriétés physiques directement à partir d'un fichier CAO. Les développeurs passent à l'usinage CNC lorsqu'ils ont besoin d'un prototype pour non seulement la présentation esthétique, mais aussi des tests fonctionnels. Des fabricants comme WayKen, avec 20 ans d'expérience en prototypage CNC et équipés de machines 3 et 5 axes, proposent des solutions combinées pour obtenir des pièces très précises et réduire les coûts.

En règle générale, les pièces à géométrie relativement simple, fabriquables avec un effort limité par procédé soustractif, devraient être usinées en CNC, surtout pour les pièces métalliques.

Le CNC offre une meilleure précision dimensionnelle et des pièces aux propriétés mécaniques supérieures à l'impression 3D, permettant aux développeurs de tester les fonctions de leurs conceptions. Le délai est généralement de 2 semaines.

Étape 3 : Outillage Rapide

Dans la plupart des cas, l'outillage rapide sert de pont entre le prototype et la production, le moulage par injection étant l'étape finale avant la série. L'outillage rapide consiste en de l'aluminium ou de l'acier tendre, une base de moule standardisée et des inserts manuels.

Il convient lorsque le moulage par injection traditionnel est soit prohibitivement cher, soit inutile pour la pièce ou le volume requis. C'est donc un excellent moyen de minimiser les coûts pour de petits lots destinés aux tests de marché ou quand de gros volumes ne seront pas nécessaires ultérieurement.

WayKen propose deux options de service de moulage par injection pour l'outillage rapide : l'une adaptée aux petites quantités souvent associées au prototypage, l'autre aux volumes plus importants typiques de la petite série.

En revanche, le prototype par impression 3D présente des inconvénients : choix de matériaux limité, faible résistance et faible résistance aux intempéries.

Voici un projet de prototypage de boîtier en aluminium par usinage CNC de précision. Dans ce cas, ces pièces en aluminium peuvent servir aux tests fonctionnels comme version finale avec de bonnes propriétés et une haute précision. Presque tous les métaux courants, comme l'aluminium, l'acier et le laiton, peuvent être usinés par CNC. Pour les pièces métalliques usinées, la différence entre prototypes et produits finis est minime.

Outre l'usinage CNC, les nervures et les trous traversants ont été réalisés par électroérosion à fil. WayKen a la capacité de combiner le fraisage CNC 3 ou 5 axes avec des procédés auxiliaires comme l'EDM et l'électroérosion à fil. Nous réalisons un usinage CNC de l'aluminium efficacement précis, notamment pour les finitions de surface typiques de l'aluminium.

Exemples de gestion de projets de prototypage

• Exemple 1 : Projet de prototypage par impression 3D SLA

Ce modèle réduit de voiture sert à la présentation de projet. Il reproduit l'apparence du nouveau produit. Imaginez un designer face à un groupe de discussion, prêt à convaincre de l'excellence de son design : s'il tient un prototype en main, le public voit et comprend directement sa conception, ce qui laisse une impression profonde.

Le prototype de voiture est en résine photosensible, beige à l'origine, puis fini par peinture brillante sur certaines zones et sérigraphie pour les lettres et le logo. La plupart des finitions de prototypes sont réalisées à la main, ce qui engendre des coûts de main-d'œuvre.

• Exemple 2 : Projet de prototypage par usinage CNC d'aluminium

Ce projet de prototypage de boîtier en aluminium par usinage CNC de précision permet d'obtenir des pièces utilisables pour des tests fonctionnels comme version finale, avec de bonnes propriétés et une haute précision. Presque tous les métaux courants peuvent être usinés par CNC. Pour les pièces métalliques usinées, la différence entre prototypes et produits finis est minime.

Outre l'usinage CNC, les nervures et les trous traversants ont été réalisés par électroérosion à fil. WayKen combine le fraisage CNC 3 ou 5 axes avec des procédés auxiliaires comme l'EDM et l'électroérosion à fil pour un usinage de l'aluminium efficacement précis, notamment pour les finitions de surface typiques.

• Exemple 3 : Projet de prototypage par moulage par injection rapide avec outillage rapide

Ce projet concerne un cache de phare automobile. Pour 100 pièces en plastique, d'autres méthodes comme le moulage sous vide auraient été moins coûteuses. Le choix de l'outillage rapide s'explique par le besoin de pièces capables de subir des tests industriels rigoureux avec des propriétés proches du produit final. De plus, comparé au moule traditionnel, l'outillage rapide se fabrique rapidement à coût relativement inférieur.

Chez WayKen, nous réalisons une analyse DFM (Design for Manufacturing) pour tout projet de moulage par injection rapide avant l'usinage du moule, et la communiquons au client pour analyse des risques et modifications des fichiers CAO selon nos recommandations. Avant la production, nous envoyons des échantillons pour validation qualité et ne lançons la série qu'après accord du client.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les projets de prototypage de WayKen, contactez-moi à l'adresse info@waykenrm.com. Toutes vos demandes seront appréciées, pas seulement pour un devis.