Bien dessiner une pièce plastique

L’importance de la conception 3D

La phase visant à définir le design de la pièce doit prendre en compte le cahier des charges de l’environnement de la pièce et également les possibilités d’industrialisation. En effet, le bureau d’études doit dessiner une pièce plastique dont la géométrie permet une utilisation finale optimale tout en évitant au maximum les contraintes techniques éventuelles lors de la production. Ainsi, les différents paramètres tels que l’esthétique, le rendu au touché et les caractéristiques physiques dépendent des technologies (fabrication moule silicone, usinage 3D plastique, …) et matières utilisées pour produire les prototypes 3D. Ces techniques de production et matières employées pour assurer la fabrication d’une pièce plastique sur mesure déterminent également les rendus et finitions qui pourront être appliqués.

La réalisation du design est la première étape lors de la production de prototypes visuels et fonctionnels en prototypage rapide plastique

Géométrie 

Quelques règles en prototypage rapide concernant le design d’une pièce :

–          Les épaisseurs : une pièce trop fine présente un risque de casse et de déformation importante. Ainsi, une épaisseur de 1,5 mm est considérée comme  un minimum pour éviter que la pièce ne se casse. De plus, l’ajout de nervures est préconisé pour renforcer une pièce fine.

–          Les dépouilles : elles sont utilisées en coulée sous vide pour faciliter le démoulage. A l’inverse, les contre dépouilles sont à éviter pour la même raison. En outre, fabriquer un prototype en plastique en utilisant la  stéréolithographie  ou une autre technique de fabrication additive ne renseignera pas sur la manufacturabilité lors de l’industrialisation. En effet, l’impression en 3D et le moulage par injection thermoplastique sont des procédés de production très différents.

–          La taille : des pièces trop grandes devront être fabriquées par morceaux rapportés en usinage plastique. Si la pièce nécessite trop d’opérations de coupe et recollage, elle peut présenter un risque de fragilité important voir être impossible à réaliser. D’un autre côté, des pièces trop petites seront également difficiles à produire (impossibilité de respecter les détails visuels), ou infaisables.

Le processus de fabrication

Les techniques et matières doivent être sélectionnées avec soin. En effet, les rendus et finitions possibles dépendront de la technologie et du matériau utilisé pour concevoir la pièce. Par exemple, les matières PC et PMMA sont naturellement transparentes, tandis que généralement les matières en usinage CNC ne peuvent pas être peintes. Par ailleurs, technologie de fabrication et matières plastiques offriront des pièces aux caractéristiques physiques, chimiques et mécaniques différentes. Ainsi, il faudra employer le moulage silicone pour produire une pièce souple.

Moule sous vide pour production petite série de pièces plastiques

techniques  Fabrication d’une poignée en plastique via usinage 3D

Le rendu

La couleur des pièces peut être obtenue de trois manières :

• En appliquant une couche de peinture sur la surface du prototype pour imiter un RAL ou PENTONE.
• Par finition teinté masse, en ajoutant un colorant à la matière liquide avant de l’injecter dans le moule silicone en duplication sous vide.
• Sans finition, c’est à dire avec la couleur naturelle de la matière.

Finitions

L’apparence et la texture des pièces peuvent être de différents types :

• Mate au moyen d’un sablage plus ou moins fort,
• Lisse par une finition poli-propre permettant d’enlever les aspérités après l’usinage des prototypes 3D,
• Poli-brillante avec une peinture spéciale,
• En Soft touch pour obtenir une texture douce, légèrement similaire à du caoutchouc,
• Poli-miroir pour produire des pièces plastiques transparentes,
• Galvanisée pour un rendu visuel chromé…

En conclusion

Le design est l’une des premières étapes en prototypage rapide 3D et l’une des plus importantes, puisqu’elle conditionne les étapes ultérieures. En effet, la géométrie de la pièce doit répondre au cahier des charges en limitant les contraintes techniques lors de la production. De plus, elle va définir quelles technologies peuvent être employées pour fabriquer les prototypes et petites séries de pièces plastiques. Chaque technologie de fabrication de prototype plastique présente un certains nombres de matières disponibles, et donc de rendus et finitions. Les caractéristiques visuelles et mécaniques sont par conséquent dépendantes du design du prototype.