Qu’est-ce que le prototypage rapide ?

« Il ‘s’agit de l’étape indispensable pour compléter l’étude industrielle »

 

Le prototypage rapide est l’ensemble des techniques disponibles pour réaliser un ou plusieurs exemplaires sur un nouveau projet, afin de valider la partie cosmétique de ce projet, mais aussi la partie fonctionnelle. On l’appelle « prototypage rapide » car il permet de réaliser rapidement quelques exemplaires du produit en question sans avoir à développer tous les outillages nécessaires à la production série. Le prototypage rapide est une technique préindustrielle qui complète l’étude industrielle.

 

Les différentes techniques de protypage rapide

 

• L’impression 3D plastique : de nombreuses techniques d’impression 3D plastique sont disponibles sur le marché, néanmoins pour la réalisation de prototypage rapide, certains types uniquement sont concernés : l’impression 3D SLA (stereolithography), l’impression 3D SLS (Selective Laser Sintering), l’impression 3D FDM (Fused Deposition Modeling) et l’impression 3D par jet de matière (DOD). 

 

La solution FDM est l’option privilégiée des particuliers qui souhaitent réaliser par eux-mêmes des prototypes très simples, sans tenir compte ni des écarts dimensionnels ni de l’aspect cosmétique. 

Dans le but de vous fournir des échantillons de qualités, nous utilisons aussi les techniques SLA et SLS.

 

• L’impression 3D SLA ou encore « stéréolithographie », l’imprimante utilise un laser pour durcir la résine liquide en plastique grâce à un procédé de photopolymérisation. Cette technique est extrêmement adaptée lorsque le besoin cosmétique est important, la finition des surfaces sera meilleure en comparaison à une solution SLS.

 

• L’impression 3D SLS de son côté sera favorisée pour la réalisation de large pièces fonctionnelles ayant des tolérances dimensionnelles plus restreintes et qui demandent une robustesse accrue.

 

• L’impression 3D métal : Cette technique se divise en 3 types principalement : l’impression SLM (Selective Laser Melting)， l’impression DMLS (Direct Metal Laser Sintering) et l’impression 3D EBM (Electron Beam Melting). L’impression 3D SLM utilise de la poudre de métal dont les particules sont fondues entièrement. En revanche, l’impression 3D DMLS utilise une poudre composée de divers matériaux métalliques ayant des points de fusion différents. La fusion s’effectue au niveau moléculaire à température élevée. De son côté, l’impression 3D EBM utilise un faisceau d’électrons de haute puissance pour faire fondre des poudres métalliques conductrices couche par couche.

 

• La découpe laser : Afin de découper certains composants ayant un profil généralement plutôt plat, nous utilisons une machine dont le laser viendra découper une plaque de matière. En fonction du laser dont la machine est équipée, il sera possible de découper différents types de matériaux : métaux, plastique, textile, papier, composite, verre etc… Simple, rapide et peu coûteuse, la découpe laser est fréquemment utilisée lors de la réalisation de prototype comportant des composants métalliques.  Très souvent, la découpe laser et aussi associée à des procédés de pliage en ce qui concerne les pièces métalliques, ce qui permet la réalisation de pièces plus complexes.

 

• La découpe filaire : Ce procédé industriel consiste à utiliser une machine qui fonctionne en envoyant des décharges de courant sur un bloc de matière conducteur, ce qui engendre des étincelles. Celles-ci, dont la température monte entre 8 000 et 12 000 degrés celcius sont suffisantes pour enlever des particules de matières microscopiques sur le bloc de matière utilisé, pouvant créer ainsi des coupes fines et des formes complexes. Cette technique s’emploie fréquemment pour des pièces dont l’aspect cosmétique n’est pas essentiel. Dans le cas inverse, l’usinage CNC sera préférable dans la plupart des cas.

 

• Usinage CNC : Perçage, tournage et fraisage, voilà les 3 actions principales que nous retrouvons lorsque nous évoquons l’usinage CNC. Que ce soit sûr du bois, sur matériaux plastiques (PC, ABS, PMMA, PTFE…), des matériaux composites, ou encore métalliques (inox, cuivre, aluminium, l’usinage CNC est une technique rapide, précise et parfaitement adaptée dans le domaine du prototypage rapide. À l’inverse de la découpe laser, l’usinage CNC permet de réaliser des composants avec des profiles géométriques complexes, que leurs volumes soient élevés ou faibles. Enfin, contrairement à la découpe filaire, l’usinage CNC rend possible la réalisation de surfaces cosmétiques.

 

• La duplication silicone : Cette technique est fréquemment utilisée lorsque l’on évoque le prototypage rapide. Elle consiste à couler des pièces dans des moules en matière silicone grâce à différents types de résines plastiques. Il est ainsi possible de dupliquer de faibles quantités dans le même moule silicone, dont le coût est largement moins élevé que celui d’un moule d’injection plastique qui lui sera en acier.

 

• Le moule prototype : Il s’agit d’outillage d’injection plastique simplifiés permettant de réaliser des petites séries en injection plastique. Contrairement aux moules série réalisée en acier, le moule prototype est lui en aluminium ce qui permet de réduire et de simplifier son usinage tout en proposant plus de flexibilité dans le cas modification.  Enfin, il présente l’intérêt d’être plus rapide à produire et d’être aussi considérablement moins cher qu’un moule série. Les fonctions principales d’un moule d’injection plastique sont le guidage, le refroidissement ou encore la régulation thermique et sont, elles aussi, simplifiées sur les moules prototype.

Le prototypage rapide par impression 3D

 

Au début d’un développement mécanique, que le projet soit complexe ou non, il est important de pouvoir confirmer le bon fonctionnement de la conception mécanique envisagée, très rapidement et pour un coût réduit. Que ce soit pour nous ou pour nos clients, nous utilisons régulièrement cette technique de prototypage rapide et fiable qui permet d’éviter de nombreuses erreurs en amont du projet. Pour ce type besoin, nous utilisons principalement des techniques d’impression 3D. Ci-dessous, vous trouverez quelques exemples :

 

• Impression 3D par jet de matière : Le DOD (Drop on Demand) est une technologie d’impression 3D qui utilise une paire de jets d’encre. Le premier jet dépose les matériaux de construction et le second jet ajoute le matériau de support. Il s’agit d’une méthode assistée ordinateur, qui dépose ponctuellement le matériau grâce à un jet, créant une zone de section transversale de votre composant couche par couche.

 

• Power Bed fusion (métaux et plastique) : SLM, DMLS, EBM / SLS
  Que ce soit en utilisant un faisceau laser, un faisceau de lumière UV ou encore faisceau d’électron, ces différentes techniques consistent à fusionner de fines épaisseurs de poudre métallique via différentes technologies telles que : SLM, DMLS et EBM. Pour la technologie SLS, la méthode est identique à l’exception qu’elle s’effectue sur des polymères et non des métaux.

 

• Vat photopolymerization : SLA, DLP, CLIP, DPP
  Cette méthode d’impression 3D se caractérise par le fait d’utiliser une source de chaleur afin de durcir de sélectivement un liquide photopolymère déposé dans un récipient. Les process SLA (StereoLithoGraphy) et DLP (Digital Light Processing) sont les plus fréquemment utilisés lorsqu’il s’agit de réaliser des prototypages rapides.  L’impression 3D CLIP (Continuous Liquid Interface Prodcution) présente un intérêt en matière de vitesse de réalisation, mais comme l’impression 3D DPP (Daylight Polymer Printing), elle reste moins répandue.

 

• Material Extrusion : FDM (Fueled Deposition Modeling)
  Il s’agit d’une technologie très souvent utilisée lorsqu’il s’agit de faire du prototypage rapide par impression 3D. Le FDM est également connue sous le nom de fabrication de filaments fondus (FFF), est le type d’impression 3D le plus largement utilisé, son fonctionnement consiste à extruder des filaments thermoplastiques, tels que l’ABS (acrylonitrile butadiène styrène), le PLA (acide polylactique), à ​​travers une buse chauffée, en faisant fondre le matériau et en appliquant le plastique couche par couche jusqu’à ce que la pièce soit complète.

 

En fonction de votre besoin, nous sommes à même de réaliser vos prototypes d’impression 3D suivant la technique la plus appropriée :  Les solutions SLA, SLS et FMD restent les plus utilisées lorsqu’il s’agit de prototypage rapidement, car elles permettent une réalisation rapide de maquettes tout en conservant des aspects cosmétique et dimensionnel de qualité. Ces différentes techniques possèdent chacune leurs propres avantages et inconvénients. L’équipe Mix Creative vous aidera à définir quelle méthode est la plus adaptée à votre besoin.

Les différents matériaux utilisés pour le prototypage rapide

 

Le choix des matériaux utilisés pour vos prototypages rapides dépendra de la ou des techniques utilisées qui elles-mêmes dépendront de votre besoin : aspects cosmétique, fonctionnalités, quantités nécessaires, planning.

 

La découpe filaire fonctionne uniquement sur des matériaux conducteurs métalliques : fer, aciers, aluminium, cuivre, argent etc… Les impressions 3D métal DLSM, SLM ou encore EBM reprennent aussi beaucoup de types d’alliages comme l’aluminium, l’acier inoxydable, le titane, le chrome, le bronze, le tungstène, le cobalt et autres superalliages et métaux précieux (argent, platine…) Dans le cas de l’impression métal 3D, les matériaux se présentent sous forme de poudre métallique.

 

Les matériaux plastiques seront l’unique solution utilisée pour la duplication silicone ainsi que les moules prototype.  Avec un moule prototype, vous aurez accès à la plupart des plastiques utilisés en injection plastique classique : ABS. PC, PMMA, PS, PE etc… La duplication silicone en revanche s’effectue à l’aide de différentes résines plastique liquides époxy ou silicones qui permettent d’obtenir différents résultats comme le simili PC, le simili ABS etc…

 

En ce qui concerne l’impression 3D, en fonction de la technologie choisie, de nombreux matériaux plastiques sont aussi disponibles : ABS, PLA, Polyamide, PET, HIPS etc…

 

Le prototypage rapide en aluminium

 

La fonction première d’un prototype est de permettre au client de se rapprocher au maximum du résultat final que ce dernier aura lors de la fabrication série. Que ce soit sur le besoin cosmétique, mais aussi sur le besoin fonctionnel. Il est donc important d’utiliser les mêmes matériaux autant que faire se peut.

 

C’est pour cela qu’au fil des années, Mix Creative a développé un savoir-faire particulier dans le domaine du prototypage rapide en aluminium, mais aussi sur d’autres matériaux tels que : l’inox, le bronze, les alliages spéciaux, etc… Il prend en compte différentes techniques telles que l’usinage, le pliage, l’impression 3D métal ou encore l’extrusion métal.

 

Pour le respect dimensionnel ainsi que pour la qualité de finition des surfaces, nous vous assurons un résultat probant. Le prototypage rapide en aluminium est une alternative pendant le démarrage de votre projet aux outillages d’injections aluminium qui sont bien plus coûteux et prévus pour de grandes séries.