Qu'est-ce que le prototypage rapide et comment choisir la méthode de prototypage idéale ?

Si vous avez récemment conçu un produit, vous avez probablement répondu à certaines questions courantes que votre fabricant pourrait vous poser. Par exemple, quel est votre choix de matériau, les dimensions, la résistance et les exigences de tolérance, et combien d'unités envisagez-vous de produire ?

Cependant, même après avoir répondu à toutes ces questions, vous ne pouvez pas exclure la possibilité d'un échec lorsque vous commencez à produire en masse votre produit final. L'un des moyens par lesquels les concepteurs de produits de haut niveau atténuent ces risques est le prototypage rapide. Cet article explique le prototypage rapide et fournit des conseils utiles pour vous aider à choisir la méthode idéale.

Qu'est-ce que le prototypage rapide ?

Prototypage rapide implique la fabrication de pièces d'échantillon de votre produit pour tester l'ajustement, la fonction, la fabricabilité, l'apparence et la résistance des composants. Il vous permet de repérer les défauts de conception dès le début du développement du produit afin que vous puissiez prendre des mesures pour les corriger. Cependant, en raison des nombreuses technologies de prototypage rapide disponibles aujourd'hui, vous pourriez être confus quant au choix de la technologie et de la méthode de prototypage rapide idéales pour votre projet.

Choisir la méthode de prototypage rapide idéale

Voici trois méthodes couramment utilisées pour le prototypage rapide :

1. Impression 3D
2. Moulage par injection
3. Usinage CNC

#1 Impression 3D

L'impression 3D est un processus de fabrication additive ㅡ ce qui signifie qu'il consiste à ajouter des portions de matériaux en couches pour former le prototype souhaité. C'est la méthode la plus courante pour le prototypage rapide en raison de sa grande précision, de sa compatibilité avec les matériaux et de son faible coût (en particulier pour un faible volume de pièces).

Figure 1 :Le processus d'impression 3D

Cependant, les technologies d'impression 3D se déclinent en plusieurs types, chacun ayant sa capacité et son adéquation aux différents besoins de prototypage. Par exemple, trois technologies d'impression 3D couramment utilisées incluent :

• Modélisation des dépôts en fusion (FDM)
• Stéréolithographie
• Frittage laser sélectif (SLS)

Modélisation des dépôts en fusion

La modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) est la méthode d'impression 3D la plus populaire pour le prototypage rapide. Les imprimantes 3D FDM fonctionnent en extrudant des filaments thermoplastiques (comme le PLA et l'ABS) couche par couche à travers une buse chauffée. Il a généralement une taille de construction maximale de 320 x 132 x 154 mm et convient à la création de prototypes que vous soumettrez à des tests d'ajustement de forme.

Par exemple, la figure 2 montre le prototype d'un boîtier Raspberry Pi créé à l'aide d'une imprimante 3D FDM pour être soumis à des tests d'ajustement de forme.

Figure 2 :Boîtier Raspberry Pi imprimé en FDM

Cependant, la taille de la buse d'extrusion définit la résolution d'une pièce imprimée en FDM. Par conséquent, FDM n'est peut-être pas une méthode idéale pour créer des pièces prototypes nécessitant des détails complexes.

Stéréolithographie (SLA)

Une imprimante 3D stéréolithographique crée des prototypes à l'aide d'un laser de haute précision. Ce laser durcit la résine liquide, éliminant ainsi le défi de la basse résolution courant dans l'impression 3D FDM. En conséquence, les imprimantes 3D SLA peuvent atteindre une précision supérieure et des détails plus fins que les imprimantes 3D FDM.

Vous devriez opter pour l'impression 3D SLA si vous cherchez à créer des prototypes visuels détaillés nécessitant des tolérances serrées, une précision ultime, une exactitude et une finition de surface lisse. Cependant, gardez à l'esprit que l'impression 3D SLA a généralement une taille de construction maximale de 145 x 145 x 175 mm.

Figure 3 :Prototype créé à l'aide d'une imprimante 3D SLA

Frittage laser sélectif (SLS)

Dans le frittage sélectif par laser (SLS), les lasers sont utilisés pour fritter un matériau en poudre (généralement du polyamide ou du nylon) en couches pour créer le prototype souhaité. L'impression 3D SLS est idéale pour créer des prototypes entièrement fonctionnels qui nécessitent de bonnes propriétés mécaniques. Elle offre une plus grande taille de construction (300 x 300 x 300 mm) que l'impression 3D SLA, mais produit des pièces avec une finition de surface plus rugueuse.

Figure 4 :Prototype créé à l'aide d'une imprimante 3D SLS

#2 Moulage par injection

Le moulage par injection est une méthode de fabrication qui consiste à utiliser des moules pour créer des prototypes. Pour créer des prototypes à l'aide d'une machine de moulage par injection, votre fabricant créera d'abord un moule à la forme du produit souhaité. Ensuite, le fabricant chauffe un polymère thermoplastique, le transformant en fluide fondu. Ce fluide est ensuite injecté dans la cavité du moule à travers un système de canaux pour former la forme souhaitée.

Figure 5 :Processus de moulage par injection

Le moulage par injection est compatible avec de nombreux matériaux (thermoplastiques, métaux et caoutchouc de silicone liquide) et peut créer des conceptions de produits complexes. Cependant, il est généralement idéal pour produire plusieurs répliques d'un prototype, notamment lorsque vous devez effectuer une série de tests sur ces prototypes.

Par exemple, considérez la figure 6, qui montre un prototype de souris d'ordinateur (en caoutchouc de silicone) sans aucun système électrique.

Figure 6 :Prototype de souris d'ordinateur

Dans ce scénario, vous pouvez créer plusieurs unités de ce prototype pour tester l'ergonomie ㅡ ce qui signifie que vous voulez tester comment cette souris d'ordinateur affecte la capacité des utilisateurs à travailler confortablement et efficacement. Par exemple, vous pouvez déterminer comment cette conception de souris s'adapte à la main de votre utilisateur ou comment elle limite les mouvements du bras ou la circulation sanguine.

Les résultats que vous obtenez de ce test peuvent vous aider à prendre des mesures de conception de produits pour réduire les risques de syndrome du bras de la souris et du canal carpien.

#3 Usinage CNC

L'usinage CNC est une méthode de fabrication soustractive ㅡ ce qui signifie qu'il crée le prototype souhaité en enlevant des portions de matériau d'une pièce à l'aide d'outils de coupe. La technologie de commande numérique par ordinateur (CNC) automatise la séquence de mouvement de l'outil de coupe et de la pièce pour créer vos prototypes.

Figure 7 :Le processus d'usinage CNC

L'usinage CNC est généralement la meilleure méthode de prototypage rapide pour les pièces métalliques, en particulier lorsque vous devez créer des prototypes de produits fonctionnels très précis (comme des gabarits, des fixations et des composants pour des applications d'utilisation finale). Par exemple, les machines CNC peuvent atteindre des tolérances aussi petites que 0,004 mm et une résistance mécanique allant jusqu'à 136 MPa. Cependant, la nature soustractive de l'usinage CNC signifie que certaines caractéristiques peuvent être difficiles à fabriquer (par exemple, les contre-dépouilles).

En savoir plus :Comprendre comment concevoir pour l'usinage CNC.

Services de prototypage rapide :Gensun peut vous aider

L'impression 3D, le moulage par injection et l'usinage CNC sont capables de créer rapidement une large gamme de prototypes de conception de produits. Cependant, le succès de votre projet de prototypage rapide dépend principalement de l'atelier d'usinage avec lequel vous travaillez.

Gensun Precision Machining est l'un des principaux fournisseurs de services de prototypage rapide en Asie. Non seulement nous avons des capacités d'impression 3D, de moulage par injection et d'usinage CNC, mais nous avons également des ingénieurs hautement qualifiés et des experts en contrôle qualité qui travaillent ensemble pour que votre produit soit bien fait.

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