Prototypes plastiques d'usinage CNC :est-ce le meilleur choix ?

La polyvalence et les nombreux avantages des plastiques en font aujourd'hui l'un des matériaux d'ingénierie les plus importants. BMW a économisé jusqu'à 100 kg de poids après avoir abandonné les métaux et misé sur les thermoplastiques et les composites pour le couvercle du coffre arrière et les ailes avant de son coupé Série 6. Sans aucun doute, BMW n'aurait pas pu franchir cette étape audacieuse sans jamais construire de prototypes et les tester.

Alors, disons que vous avez une grande idée et que vous avez créé le design d'un nouveau produit ou d'une nouvelle pièce. Vous devriez procéder à la création de prototypes en plastique en utilisant n'importe quelle méthode d'usinage, n'est-ce pas ? Mauvais! BMW ne vous le dira peut-être pas, mais le succès de votre projet dépend encore largement de la méthode d'usinage que vous utilisez pour créer ces pièces et du fabricant tiers que vous choisissez.

Cet article aborde différentes méthodes de création de prototypes plastiques, notamment l'usinage CNC. Cela vous aidera à décider du meilleur plan pour votre projet.

Pourquoi feriez-vous l'usinage CNC de vos prototypes en plastique ?

L'usinage CNC présente de nombreux avantages, et voici quatre scénarios qui justifieraient l'usinage plastique CNC.

Scénario n° 1 :la conception de votre prototype en plastique comporte de minuscules détails

Avez-vous une conception qui comporte des motifs avec de petits rayons et nécessite des tolérances serrées ? Dans ce cas, l'usinage CNC est probablement bien adapté à votre projet. Une fraiseuse CNC peut atteindre des rayons aussi petits que R0,05 mm et des tolérances aussi serrées que 4 μm.

Scénario n° 2 :vous avez besoin d'une finition de surface de haute qualité

Si vous essayez de fabriquer des prototypes en plastique uniquement pour visualiser des concepts ou des idées, vous devriez envisager l'usinage CNC. Il offre une finition de surface de haute qualité et ne laisse pas de marques de couche courantes dans le processus d'impression 3D.

Scénario n° 3 :vous souhaitez travailler avec un matériau plastique spécial

Les plastiques et les polymères comme le PVC, le PEI, le POM et le PEEK sont presque impossibles à imprimer en 3D. Une machine CNC est compatible avec ces plastiques et plus encore. Un machiniste n'aura aucun problème à créer une conception de prototype en plastique CNC, à condition que vous disposiez de blocs de matière plastique.

Scénario n° 4 :vous avez besoin d'une méthode d'usinage adaptable et rapide

Vous cherchez à créer des prototypes en plastique fonctionnels que vous pouvez tester pour résoudre les défauts de conception ? Étant donné que les machines CNC s'appuient sur des modèles CAO 3D et des instructions informatiques pour produire des prototypes en plastique usinés, vous pouvez rapidement modifier les conceptions et effectuer de nouveaux tests sur celles-ci.

Quelques méthodes alternatives pour produire des prototypes en plastique

Méthode 1 :Impression 3D

L'impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, est née dans les années 1980 en tant qu'outil de prototypage rapide. Il englobe une poignée de technologies différentes - modélisation par dépôt de fil fondu (FDM), stéréolithographie (SLA) et frittage sélectif par laser (SLS) - qui impliquent toutes l'ajout de matériaux plastiques en couches pour construire des pièces en plastique.

Les processus d'impression 3D et d'usinage CNC reposent sur des modèles numériques 3D pour créer des pièces. Cependant, il y a moins de gaspillage de matière dans l'impression 3D que dans l'usinage CNC.

De plus, l'impression 3D élimine le besoin de production d'outils et permet la création de géométries complexes. Cette technologie est compatible avec les thermoplastiques comme l'ABS, le nylon, le PLA et l'ULTEM.

Méthode n° 2 :moulage par injection

Le moulage par injection est une autre méthode idéale pour produire rapidement des prototypes de pièces en plastique. Le processus commence par la création d'un moule en aluminium ou en acier avec un système de canaux - un canal qui permet au plastique fondu de s'écouler vers la cavité du moule. La forme de prototype en plastique souhaitée est formée lorsque des matières plastiques fondues sont injectées dans le moule, qu'elles refroidissent et se solidifient.

L'utilisation du moulage par injection garantit que les prototypes ne nécessitent pratiquement aucun travail ou traitement de surface supplémentaire après la production. Le moulage par injection de plastique offre également une résistance accrue puisqu'il est possible d'utiliser des charges dans les moules à injection. Quoi de plus? Cette méthode de prototypage plastique est rentable et peut être utilisée pour fabriquer des conceptions complexes.

Méthode n° 3 :coulée sous vide

La coulée sous vide, également appelée coulée de polyuréthane ou d'uréthane, est une technique permettant de créer des prototypes en plastique de haute qualité. Le processus utilise des moules en silicone et des résines de coulée versables pour faire des copies des modèles principaux. Vous pouvez utiliser ces copies en plastique pour visualiser des idées (prototypes alpha) ou résoudre des défauts de conception (prototypes bêta).

Les pièces coulées sous vide présentent des qualités physiques et des finitions de surface comparables aux prototypes moulés par injection. Le processus de coulée sous vide est également polyvalent puisque des uréthanes (ou polyuréthanes) de différents types peuvent être moulés pour créer une dureté spécifiée et les textures de surface souhaitées.

Comment choisir la meilleure méthode pour votre prototype

L'usinage CNC, l'impression 3D, le moulage par injection et la coulée sous vide présentent des caractéristiques et des avantages qui les rendent adaptés à différents scénarios.

Par exemple, si vous cherchez à travailler avec un matériau plastique difficile ou à créer des prototypes complexes avec une intégrité structurelle améliorée, l'usinage CNC est votre meilleure option. Bien que le moulage par injection offre également une meilleure intégrité structurelle et de bonnes propriétés mécaniques, il convient mieux au prototypage ou à la production à grande échelle. Cela est dû au coût élevé associé à la fabrication de moules en aluminium ou en acier.

Un moule en silicone dans le processus de coulée sous vide peut créer au plus 25 pièces; par conséquent, le procédé convient aux petites séries de production. Néanmoins, les prototypes en plastique coulé sous vide ont généralement de superbes finitions de surface et sont parfaits pour la représentation visuelle des concepts de conception.

Comme le processus de coulée sous vide, l'impression 3D devrait également être utilisée pour les petites séries de production. Cependant, avec l'impression 3D, vos prototypes peuvent être prêts en quelques heures, tandis que la coulée sous vide peut prendre jusqu'à 5 jours.

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