Modèles conceptuels : première étape essentielle de l'idée au prototype

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Qu'est-ce qu'un modèle conceptuel ?

Le modèle conceptuel est un véhicule précieux pour fournir des idées aux utilisateurs. Un prototype conceptuel physique généré par prototypage rapide peut fournir des informations efficaces sur la fabricabilité du design et peut être affiné aux exigences spécifiques des clients. Ainsi, la modélisation conceptuelle aide à réduire le temps de production aux premières étapes du processus de design. Les produits impliqués peuvent respecter les délais, se développer plus vite et être mis en usage le plus rapidement possible.

Puisque tous les prototypes sont produits par des technologies de prototypage rapide, il n'y a pas besoin de développer des outils coûteux pour concevoir des prototypes. Cela réduit grandement les coûts de production et permet une intégration rapide et facile des designs. Cela fournit un moyen à très faible risque de découvrir les défauts de design et faire des modifications, et de fournir des modèles précis qui peuvent être utilisés dans les outils de production.

Les modèles conceptuels jouent un rôle important tout au long du cycle de vie de développement du système. La Figure 1–1 ci-dessous représente le rôle du modèle conceptuel dans un scénario typique de développement de système. Évidemment, si le modèle conceptuel n'est pas pleinement développé, l'exécution des attributs sous-jacents du système peut ne pas être implémentée correctement, laissant le problème pour l'avenir, et ces échecs se produisent dans l'industrie. L'importance des modèles conceptuels est évidente quand de tels échecs systémiques sont atténués par le développement système et l'adhérence à des techniques de développement éprouvées.

Comment implémenter un modèle conceptuel ?

(1) SLA (Appareil de Stéréolithographie)

La SLA est basée sur le principe de photopolymérisation de résine photosensible liquide. Le matériau liquide peut subir rapidement une photopolymérisation sous l'irradiation de lumière ultraviolette d'une certaine longueur d'onde et intensité. Le poids moléculaire augmente brusquement et le matériau passe de liquide à solide.

La Figure 2-1 montre le principe de fonctionnement de la SLA. La cuve est remplie de résine photopolymère liquide. Sous l'action du miroir de déviation, le faisceau laser peut scanner sur la surface du liquide. La trajectoire de scan et la présence ou absence de lumière sont contrôlées par l'ordinateur. Là où le point lumineux est atteint, le liquide se solidifie. Au début du temps de formation, la plateforme de travail est à une certaine profondeur sous le niveau du liquide, et le point focal est scanné point par point sur la surface du liquide selon l'instruction de l'ordinateur, qui se solidifie point par point. Quand une couche de scan est terminée, la zone non irradiée est encore une résine liquide. Ensuite, la plateforme élévatrice abaisse la plateforme d'une hauteur, et la couche formée est recouverte d'une couche de résine. La racle racle la surface du liquide de la résine à viscosité plus élevée, puis scanne la couche suivante, et la couche nouvellement durcie est fermement collée à la couche précédente. Ainsi, en répétant jusqu'à ce que la pièce entière soit fabriquée, un modèle solide tridimensionnel est obtenu.

2-1                                                                      2-2

(2) SLS (Frittage Laser Sélectif)

Le SLS a été développé en 1989 par C.R. Dechard de l'Université du Texas à Austin. Le processus SLS est formé à partir d'un matériau en poudre. La poudre de matériau est étalée à plat sur la surface supérieure de la pièce formée. Un laser CO₂ de haute puissance est utilisé pour scanner la section transversale de la pièce sur la couche fraîchement posée, et la poudre de matériau est frittée ensemble sous l'irradiation laser de haute intensité pour obtenir. La section de la nouvelle pièce frittée à zéro est connectée à la pièce formée en dessous. Après qu'une section de la section est frittée, une nouvelle couche de matériau en poudre est appliquée, et la section inférieure est sélectivement frittée, comme montré dans la Figure 2-2. Après la fin du frittage, l'excès de poudre est enlevé, puis poli, séché, etc.

Le processus SLS est caractérisé par une large gamme de matériaux, non seulement pour la fabrication de pièces plastiques, mais aussi pour la fabrication de pièces en céramique, cire et autres matériaux, en particulier pour la production de pièces métalliques. Le processus SLS ne nécessite pas de support car la poudre non frittée agit comme support.

(3) Usinage CNC

CNC représente commande numérique par ordinateur et existe depuis le début des années 1970. Avant cela, on l'appelait NC pour commande numérique. Bien que la plupart des gens n'aient jamais entendu ce mot, si vous êtes dans l'industrie manufacturière, vous avez probablement affaire au CNC depuis longtemps.

Comme vous l'avez deviné, toutes les opérations que l'opérateur doit effectuer sur une machine conventionnelle peuvent être programmées avec une machine CNC. Une fois le code CNC mis en place et en cours d'exécution, une machine CNC est assez simple à maintenir en marche. En fait, beaucoup de machines CNC peuvent fonctionner sans surveillance tout au long du cycle d'usinage, permettant à l'opérateur d'effectuer d'autres tâches. Cela fournit aux utilisateurs CNC plusieurs avantages, y compris la réduction de la fatigue de l'opérateur, la réduction des erreurs causées par l'erreur humaine, et des temps d'usinage constants et prévisibles pour chaque pièce.

Puisque la machine fonctionnera sous contrôle de programme, le niveau de compétence requis par les opérateurs CNC (lié aux pratiques d'usinage de base) est réduit comparé aux mécaniciens qui utilisent des machines-outils traditionnelles pour produire des pièces. En même temps, les machines CNC sont flexibles. Puisque ces machines fonctionnent à partir d'un programme, exécuter différents artefacts est presque aussi simple que de charger un programme différent. Une fois le programme vérifié et exécuté par une série de production, il peut facilement rappeler la prochaine exécution. Cela apporte de grands avantages pour les conversions rapides.

La technologie CNC est supérieure à la SLA et SLS en termes de précision. Les machines CNC d'aujourd'hui ont des spécifications de précision et de répétabilité presque incroyables. Cela signifie qu'une fois le programme validé, deux, dix ou mille artefacts identiques peuvent être générés facilement et avec précision.

But des modèles conceptuels

Utilisez le modèle conceptuel comme première étape dans le processus de création d'un produit physique. Ce sont des modèles de recherche de stade de design précoce qui peuvent être utilisés pour compléter l'assemblage, améliorer le design, l'affichage d'échantillons, et implémenter des fonctions. Les ingénieurs WayKen construisent des modèles conceptuels avec une gamme de matériaux, technologies et finitions pour produire des finitions réalistes pour voir en confiance à quoi ressemblera le produit final. Les couleurs et textures peuvent être augmentées avec l'anodisation, le placage, le sablage et bien plus. Certains modèles conceptuels de produits utilisent l'usinage CNC, le prototypage rapide et d'autres processus pour atteindre les exigences d'assemblage fonctionnel. Nos ingénieurs sont bons pour travailler avec vous pour transformer vos premiers fichiers CAO en modèles conceptuels qui transmettent élégamment votre intention de design à votre audience.