Pièces prototypes :comment les fabriquer avec succès à partir de métal ou de plastique

Avez-vous récemment conçu un produit (ou une pièce), ou avez-vous une nouvelle idée de produit qui, selon vous, sera la prochaine grande nouveauté ? Si tel est le cas, vous conviendrez que le prototypage est un processus vital dans le processus de développement de produits ; cela vous permet de découvrir rapidement les défauts de conception et de déterminer l'ajustement et la durabilité du produit.

Mais avant de vous lancer dans le prototypage, une décision importante que vous devez probablement prendre consiste à choisir une méthode de fabrication appropriée pour vos conceptions de prototypes. Vous souhaitez un processus de fabrication abordable qui offre un délai de livraison court sans compromettre la qualité des pièces prototypes.

C'est pourquoi nous avons élaboré un guide complet pour vous aider à réussir la fabrication de vos pièces prototypes. Cet article présente quatre méthodes courantes de prototypage rapide et des conseils pour vous aider à choisir la bonne. Il fournira également des conseils de conception utiles pour le prototypage rapide de pièces métalliques et plastiques.

4 méthodes courantes de prototypage rapide

Usinage CNC #1

L'usinage CNC a toujours été une méthode populaire de création de prototypes. Par exemple, à partir de 2007, quand Apple a abandonné les polycarbonates pour l'aluminium, ils ont utilisé des machines CNC pour créer des prototypes du boîtier du MacBook à partir d'un bloc d'aluminium.

L'usinage CNC est un processus de fabrication qui utilise des commandes informatisées pour déterminer le mouvement des outils de coupe et enlever le matériau d'une pièce jusqu'à ce que la pièce personnalisée souhaitée soit fabriquée.

L'usinage CNC offre une tolérance extrêmement serrée allant jusqu'à ±4 μm. De plus, sa large gamme de compatibilité matérielle signifie que vous pouvez travailler avec à peu près n'importe quel métal ou plastique, à condition de les avoir en blocs. (Article connexe :Devriez-vous utiliser la CNC pour le prototypage rapide ? Les avantages et les inconvénients)

#2 Impression 3D

L'impression 3D et l'usinage CNC sont similaires car ils s'appuient sur des modèles CAO 3D et des instructions informatiques pour créer automatiquement des pièces prototypes. Mais contrairement à la nature soustractive de l'usinage CNC, l'impression 3D est un processus de fabrication additive :elle construit des pièces prototypes à partir de zéro en déposant des matériaux en couches.

Les technologies d'impression 3D comprennent la stéréolithographie (SLA), la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) et le frittage sélectif par laser (SLS), qui ont toutes une taille minimale comprise entre 0,25 mm et 0,8 mm. Cette gamme de tailles est plus que suffisamment précise pour la grande majorité des exigences de prototypage.

#3 Moulage d'uréthane

La coulée d'uréthane, parfois appelée coulée sous vide, utilise des moules en silicone pour produire des pièces prototypes en plastique sous vide. Ce processus de moulage commence généralement par la création d'un modèle maître à l'aide de machines CNC ou d'imprimantes 3D. Le polyuréthane liquide est ensuite versé dans le moule pour créer des copies de la conception du prototype.

#4 Moulage par injection rapide

Le moulage par injection rapide (RIM) n'est techniquement qu'une version plus rapide du moulage par injection conventionnel. À l'instar de la coulée d'uréthane, le processus RIM tire parti de l'usinage CNC rapide pour créer des cavités de moule, ce qui vous permet de produire des pièces et des fonctionnalités complexes.

Comment choisir la bonne méthode de fabrication ?

L'usinage CNC, l'impression 3D, la coulée d'uréthane et le moulage par injection rapide offrent tous plusieurs avantages. Le bon choix dépend généralement de :

• Les propriétés mécaniques que vous espérez obtenir
• Le volume de pièces prototypes dont vous avez besoin
• Votre budget
• Délai
• Compatibilité matérielle

Vous devriez opter pour le prototypage rapide CNC si vous recherchez un mélange de qualité, de délais courts, d'abordabilité et d'une large gamme de compatibilité matérielle. L'usinage CNC est également idéal pour créer de grands volumes de prototypes avec des propriétés mécaniques souhaitables. Cependant, ce processus de fabrication soustractif est associé à un gaspillage de matière.

L'impression 3D élimine le défi du gaspillage de matériau dans l'usinage CNC et offre des finitions de surface de haute qualité. Mais cela présente l'inconvénient d'un coût élevé et d'options matérielles limitées. La technologie d'impression 3D n'est compatible qu'avec les thermoplastiques (tels que l'ABS, le nylon, le PLA, l'ULTEM) et quelques métaux comme l'acier à outils, l'acier inoxydable, le titane et l'aluminium. (Article connexe :Fabrication de prototypes en aluminium :comment déterminer la meilleure méthode)

Les pièces coulées en uréthane et moulées par injection combinent l'intégrité structurelle des pièces usinées CNC et les excellentes finitions de surface des pièces imprimées en 3D. Ils sont également assez abordables, surtout si vous cherchez à fabriquer de grandes séries de prototypes en plastique.

Cependant, la coulée d'uréthane et le moulage par injection rapide ont généralement des délais de livraison plus longs que l'impression 3D et l'usinage CNC. En règle générale, vous devez utiliser ces méthodes si vous souhaitez créer 100 pièces prototypes en plastique identiques ou plus.

Conseils pour le prototypage rapide de pièces métalliques

Les conseils suivants vous aideront à réaliser un prototypage rapide en métal.

• Utilisez le prototypage rapide CNC pour les pièces métalliques, sauf si vous avez des éléments encastrés dans votre conception qui peuvent être inaccessibles par les machines CNC.
• Utilisez des imprimantes 3D pour fabriquer des prototypes avec des éléments encastrés qui seraient autrement difficiles à créer à l'aide de machines CNC.
• Concevez vos cavités de sorte que le rapport entre la profondeur de la cavité et la largeur soit inférieur à 4, car cela vous aidera à éliminer les vibrations excessives et la déviation de l'outil lors de l'usinage CNC.
• Concevez vos prototypes de pièces métalliques avec une épaisseur de paroi supérieure à 0,8 mm, car les métaux à paroi mince sont sujets à la déformation lors de l'usinage CNC.
• Sous-traitez le processus de fabrication à un atelier d'usinage de premier plan pour gagner du temps et réduire les coûts de fabrication.

Conseils pour le prototypage de pièces en plastique

Bien que l'impression 3D, le moulage par injection et la coulée d'uréthane restent les méthodes les plus populaires pour le prototypage de pièces en plastique, l'usinage CNC pourrait être une meilleure alternative pour certains scénarios. Par exemple, l'usinage CNC est idéal si votre conception comporte de minuscules détails ou si vous essayez de travailler avec des plastiques spéciaux comme le PVC, le PEI et le PEEK. (Article connexe :Usinage CNC de prototypes en plastique :est-ce le meilleur choix ?)

Néanmoins, si vous avez l'intention d'utiliser l'impression 3D pour le prototypage de pièces en plastique, les conseils de conception suivants vous aideront à réduire les coûts et à fabriquer avec succès vos pièces prototypes.

• Creusez les pièces volumineuses, en particulier pour les pièces prototypes non fonctionnelles que vous utiliserez pour la représentation visuelle.
• Réduisez les structures de support dans votre conception car cela utilise plus de matériau et augmente le temps d'impression 3D.
• Choisissez un fabricant tiers disposant d'une technologie d'impression 3D de pointe, de techniciens hautement qualifiés et d'experts en contrôle qualité.

Fabrication de pièces prototypes avec l'usinage de précision Gensun

Gensun Precision Machining est en activité depuis près de deux décennies et fournit des services de prototypage de haute qualité à de nombreuses entreprises innovantes. Nos services de prototypage rapide comprennent l'usinage CNC, l'impression 3D, le moulage par injection rapide et le moulage d'uréthane.

En fonction de la conception du prototype et des volumes de pièces que vous devez fabriquer, nous pouvons vous aider à déterminer la méthode de prototypage à utiliser et à créer les pièces prototypes dont vous avez besoin.

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