Guide de prototypage d'élastomère

Le prototypage est une phase clé du cycle de vie de la fabrication qui relie généralement la fin de la phase de conception au début de la production. Le processus permet aux concepteurs et aux ingénieurs d'affiner la conception des pièces, de recueillir des commentaires et d'obtenir l'adhésion des parties prenantes.

Les prototypes peuvent être créés de différentes manières. Le prototypage 3D rapide, qui utilise des méthodes de fabrication additive pour produire des pièces, est devenu un choix de plus en plus populaire pour le prototypage, car il permet aux ingénieurs d'identifier rapidement et à moindre coût les problèmes de conception avant le début de la production. Cela permet d'éviter des révisions d'outils potentiellement coûteuses ou chronophages, d'améliorer la qualité des produits et de garantir que la production respecte les délais prévus.

Cependant, certaines applications de pièces et certains matériaux ne conviennent pas au prototypage 3D. Des processus tels que la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) produisent des pièces non isotropes qui peuvent être plus fragiles et réagir différemment que les pièces de production en élastomère, tandis que d'autres méthodes additives peuvent être limitées par le coût ou les options de matériaux.

Cela peut présenter un défi pour le prototypage rapide du moulage d'élastomère, des joints et d'autres pièces hautement élastiques avec de faibles duromètres, où la flexibilité est une caractéristique de matériau souhaitable. Alors que les développements dans les méthodes de fabrication additive ont permis aux ingénieurs d'imprimer des produits en caoutchouc ou «élastomère», il existe encore des limites à ce qui peut être fait avec la technologie. Cependant, les composants et prototypes en élastomère peuvent être fabriqués efficacement avec des méthodes de fabrication traditionnelles.

Méthodes pour produire des prototypes en élastomère

Des processus tels que le moulage par compression et le moulage par transfert sont des méthodes très efficaces pour produire des pièces en caoutchouc telles que des joints, des joints et des joints toriques, mais l'outillage nécessaire à la fabrication de conceptions de moules à compression en caoutchouc a tendance à coûter cher. Les deux méthodes traditionnelles les plus courantes pour le prototypage de pièces en caoutchouc sont le moulage à l'uréthane et la découpe.

La coulée d'uréthane consiste à créer un moule en silicone autour d'un modèle maître avec la géométrie exacte de la pièce finale souhaitée. Le modèle maître peut être usiné CNC ou imprimé en 3D, selon l'application et la complexité géométrique. Une fois le moule durci, il peut être ouvert et utilisé pour créer des répliques très précises du modèle principal en petits volumes. Un avantage significatif de la coulée d'uréthane est que le processus permet plus de duromètres et de couleurs que les autres méthodes de prototypage d'élastomère. Le découpage à l'emporte-pièce de feuilles élastomères est également très courant pour les joints et les joints.

Le fraisage CNC est un processus de fabrication soustractif qui utilise des outils rotatifs pour couper rapidement et efficacement le matériau d'une pièce solide, façonnant ainsi la pièce souhaitée. Cette méthode peut également être utilisée pour créer des conceptions en caoutchouc, mais il y a une limitation majeure de conception :essayer de couper un matériau élastique et pliable avec n'importe quel degré de précision est incroyablement difficile. Pour cette raison, seuls les caoutchoucs très rigides peuvent être usinés efficacement.

Le prototypage en uréthane coulé est un moyen plus efficace de créer des pièces en caoutchouc souple. Si, pour une raison quelconque, le prototype doit être usiné, les ingénieurs doivent envisager de placer un collier juste au-dessus de l'usine pour empêcher la pièce en caoutchouc de bouger. Les pièces en caoutchouc peuvent également être congelées dans de l'azote liquide avant le fraisage pour augmenter leur dureté.

L'un des principaux avantages des prototypes de caoutchouc d'impression 3D est la vitesse. Une fois le fichier CAO finalisé, les pièces peuvent souvent être fabriquées en moins d'une journée. Cependant, certaines méthodes additives présentent des limitations matérielles, ce qui signifie que même si elles peuvent être efficaces pour tester l'ajustement et la forme des composants, elles ne sont souvent pas idéales pour les tests fonctionnels.

Certaines limitations matérielles varient en fonction du processus. L'une des premières méthodes de prototypage d'élastomère imprimé en 3D utilisait le frittage sélectif par laser (SLS) avec un matériau de base élastique. Les prototypes créés par SLS affichent une certaine élasticité, mais présentent toujours une rigidité relative et sont susceptibles de se casser après des flexions répétées. Ces pièces ont également souvent des finitions à basse résolution.

Le développement de la technologie PolyJet a permis aux ingénieurs d'imprimer plusieurs matériaux dans différentes combinaisons à partir de la même tête. Cela permet la production de prototypes qui simulent avec précision les diverses propriétés du caoutchouc, y compris des duromètres allant de 27 à 95 sur l'échelle de dureté Shore. Malheureusement, de nombreux matériaux PolyJet n'ont pas la résistance des véritables prototypes en caoutchouc, bien que certains matériaux plus récents offrent une résistance et une fonctionnalité plus comparables.

La technologie Digital Light Synthesis (DLS) de Carbon peut également être utilisée pour imprimer des prototypes en élastomère, l'un des avantages du processus étant qu'il permet de meilleures propriétés isotropes. Cette méthode présente certaines limites en ce qui concerne les propriétés des matériaux, le duromètre, la couleur, la complexité des pièces et la taille des pièces, mais peut être utilisée pour créer des prototypes en caoutchouc de qualité production.

Prototypage efficace de pièces en caoutchouc

Les progrès technologiques ont rendu beaucoup plus facile le prototypage rapide et économique de pièces en élastomère, et laissé les spécifications des matériaux requis déterminer quels fabricants de processus sont essentiels pour maximiser l'efficacité. Si le prototype est conçu comme une preuve de concept ou pour tester la forme et l'ajustement des composants, l'efficacité offerte par l'impression 3D est difficile à battre. D'autre part, la coulée d'uréthane a beaucoup moins de limitations matérielles, ce qui s'avérera souvent plus utile à des fins de test fonctionnel.

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