Qu’est-ce que le prototypage rapide ?

Nous vous invitons à en découvrir un peu plus sur le prototypage rapide à travers les deux questions suivantes : qu’est-ce que le prototypage rapide ? Et comment cela fonctionne-t-il ? Si vous souhaitez d’avantage d’informations sur le déroulement de votre projet, vous pouvez nous joindre  par email ou sur notre page demande de devis.

Définition prototypage rapide

Le prototypage rapide est un terme généraliste. Dans le domaine de la plasturgie il s’agit de la production de pièces en  3D et de petites séries de pièces techniques, au moyen de divers procédés de fabrication.

Le principe est de réaliser un prototype pour simuler des pièces séries, permettant de valider les caractéristiques d’une pièce tel que son fonctionnement et son design.

Le terme « rapide » est important dans cette appellation. Cela signifie que les pièces sont obtenues sous des délais très courts, présentant l’avantage de valider au plus vite les différentes phases de développement d’un projet avant l’étape d’industrialisation.

Les entreprises impliquées

Les deux acteurs principaux sont le prototypiste et l’utilisateur. Le premier est une entreprise spécialisée dans le prototypage rapide qui fournit des pièces techniques à l’unité au second. L’utilisateur peut ainsi employer les pièces en conditions réelles lors de tests visuels et fonctionnels, et faire évoluer son projet ou non suivant les résultats. Ainsi, il peut modifier ou valider le design et les critères techniques des pièces plastiques. Par ailleurs, d’autres entreprises interviennent dans les différentes étapes du prototypage rapide. La conception 3D, aussi appelé fichiers 3D ou maquettes numériques, sont par exemple conçus par des bureaux d’études.

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Le fonctionnement du prototypage rapide

Déroulement : L’entreprise nécessitant la production de prototypes ou de petites séries de pièces plastiques  contacte un prototypiste. L’utilisateur indique les différents paramètres du cahier des charges avant le lancement de la fabrication en 3D des maquettes. Ces derniers sont notamment :

  • l’état de surface souhaité,
  • les applications,
  • le choix des matériaux,
  • les tolérances,
  • la quantité de pièces plastiques techniques etc…

Cette modélisation 3D permet une première étude du produit final souhaité, c’est la première étape du processus de fabrication. Ces conceptions 3D sont généralement réalisées au format fichier STL, fichier STEP ou fichier IGS.

Principe : Les prototypistes (ou sous-traitants) emploient plusieurs procédés pour assurer la fabrication des petites séries de pièces techniques et des prototypes 3D. Chaque méthode de production a ses spécificités et son principe de fonctionnement en fonction que l’utilisateur requière une conception de produits avec pièces métalliques ou plastiques. Elles utilisent différents outils, tels que des moules prototypes ou centres d’usinage. Ces procédés sont par exemple l’impression 3D sur mesure, qui connaît une forte popularité au sein du grand public. Cette technique d’impression 3D fait partie des catégories de fabrication additive. Elle consiste en la production en 3D de prototypes via une imprimante. Cependant, les pièces imprimées en 3D connaissent de nombreuses limites. Cette méthode de prototypage 3D permet la matérialisation à moindre coût mais n’aura pas la même fonctionnalité et utilisation que des pièces moulées. Aussi, les technologies 3D représentent une petite partie du prototypage rapide, qui englobe également  les techniques dites traditionnelles avec la fabrication de moules et le fraisage par machine. On peut avoir recours par exemple à la coulée sous vide, qui assure la réalisation de pièce plastique par injection basse pression dans un moule en silicone. Cet autre moyen qu’est la duplication sous vide de produits finis est la duplication par injection plastique avec différents matériaux disponibles. Ce moyen est majoritairement  demandé pour les applications industrielles. Dans certains cas, la duplication sous vide propose de répliquer des pièces avec surmoulage, ce qui permet par exemple l’ajout d’une partie souple sur une pièce plastique. Il est également possible d’utiliser l’usinage 3D, qui comme son nom l’indique, opère par usinage dans un bloc de bonne matière plastique (Couramment du plastique ABS). Ainsi, le prototypage rapide assure la fabrication de prototypes 3D de petites et grandes dimensions au moyen de différentes technologies.

Tableau comparatif des technologies de prototypage rapide

tableau comparatif technologies prototypage rapide

Quels sont les avantages du prototypage rapide ?

Le prototypage rapide permet effectivement de visualiser rapidement une pièce plastique ou en métal. Ceci offre par exemple la possibilité de valider un concept esthétique ou fonctionnel. Les techniques de production traditionnelles de prototypage 3D sont suffisamment similaires à l’injection pour vérifier que les pièces pourront être industrialisées.

En effet, si la géométrie des pièces permet une production en usinage CNC elle  permettra généralement une injection plastique. Ces pièces prototypées peuvent également être utilisées pour effectuer des tests en conditions réelles. Les pièces seront alors soumises à des contraintes techniques comme une utilisation en environnement extérieur, ou présentant de fortes chaleurs, fortes pressions mécaniques, une exposition à des agents chimiques, au frottement…

Le prototypage rapide est donc idéal pour déceler les anomalies d’un projet et modifier les fichiers 3D si besoin. L’étape de prototypage terminée, la phase d’industrialisation peut être enclenchée.

Autres possibilités et avantages du prototypage rapide

En effet, il est également employé pour des utilisations marketing et commerciales. Ainsi, les matières, applications et finitions disponibles donnent la possibilité de réaliser des maquettes de présentations utilisables lors de salons ou meeting par exemple.

En prototypage, il est également courant de produire des pièces à vocation commerciale. Par exemple pour assurer la distribution d’un produit ou sa promotion. De plus, des prototypes très proches de pièces séries peuvent être vendues en B2C.

Par ailleurs, le prototypage rapide permet de concevoir des pièces de rechange pour faire face à des situations d’urgence (par exemple un centre de production dans le cas d’un manque de certaines pièces industrielles). Enfin, des pièces mécaniques réalisées en petites séries peuvent également être utilisées en milieu industriel pour assurer une production ou pour être assemblées à des pièces injectées en séries.

En effet, notre atelier a fabriqué des pièces visuelles ayant été utilisées en magasin (dans les domaines de la cosmétique et de la parfumerie) et des pièces de bien-être vendues à des particuliers. Nous avons également fabriqué des pièces ayant été exposées en galerie d’art. Pour finir, nous produisons régulièrement des pièces fonctionnelles et des petites séries utilisées dans le secteur de l’optique (guide lumière), le secteur médical ou encore de l’électronique.

Quels sont les logiciels utilisés en prototypage rapide ?

Il existe plusieurs logiciels de modélisation 3D. Ces derniers sont utilisés dans la construction, l’architecture et les domaines liés à l’ingénierie, dont le prototypage rapide.

Différences entre logiciels et formats de fichiers

En prototypage rapide nous utilisons des logiciels dits CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Ces derniers supportent des formats de production tels que stp, step, et igs et des formats de design comme stl. Ces formats sont développés par des éditeurs de logiciels.

Par exemple, les logiciels dwg et dxf sont des formats industriels d’Auto CAD. Les informations modélisables sur les fichiers 3D dépendent des extensions. Ainsi, les données présentes sur les formats dwg sont relativement restreintes. Les logiciels les plus fréquemment utilisés en prototypage incluent : SketchUp, autoCAD, SolidEdge et Solidworks.

Applications

En plus de permettre la visualisation de l’intérieur et de l’extérieur des pièces, leur manipulation spatiale et la mesure des dimensions, les logiciels utilisés pour le prototypage rapide offrent également diverses applications. Par exemple, il est possible de déplacer et de désolidariser certains éléments et zones des pièces, ou encore de calculer les angles pour mieux analyser la faisabilité des projets.

Production des pièces prototypes

Les fichiers 3D des logiciels sont utilisés pour la fabrication des pièces. Ils donnent les instructions aux machines pour diriger le déplacement et la rotation de la fraiseuse en usinage CNC et l’alignement des couches de résine en impression 3D.

Limites des logiciels de modélisation 3d

Cependant, ces logiciels permettent des représentations simplifiées des pièces plastiques. Elles sont généralement idéalisées, ne prenant pas en compte un certain nombre d’éléments physiques du monde réel et de contraintes mécaniques.

Par conséquent, les représentations numériques ne sont pas forcément concevables en 3D. Ainsi, l’assemblage de pièces sur un fichier 3D n’est pas forcément faisable en réalité si le jeu entre les pièces ne permet pas leur insertion. Par ailleurs, une paroi trop fine ou un diamètre trop important sur une pièce relativement longue présente un risque élevé de fragilité et de casse. Il est donc nécessaire d’adapter les fichiers 3D aux réalités du monde physique et des contraintes de production.

Autres informations utiles sur le prototypage rapide

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Commentaires (12)

  • Daniel K Répondre

    Nous avons des besoins de prototypes mais nos délais sont très très serrés ! Quelles sont les solutions que vous pouvez nous proposer ?

    15 mars 2018 - 10 h 43 min
    • Prototech
      Prototech Répondre

      Bonjour, nous envoyons vos pièces par envoi express pour vous garantir un délai de livraison extrêmement rapide

      15 mars 2018 - 10 h 45 min
  • Marc D Répondre

    Bonjour, lors de la production de prototypes, seront-ils exactement identiques à mes pièces produites pour la production de masse via le processus d’injection ?

    13 mars 2018 - 14 h 32 min
    • Prototech
      Prototech Répondre

      Bonjour, Nos moyens de production de prototypage rapide vous permettent de produire des pièces au plus proches des pièces finales en vous proposant un ou des matières équivalentes, finitions et couleurs identiques. Ce sont naturellement des pièces de validation car les pièces finales demandent des ajustements au niveau du design, propre au domaine de l’injection thermoplastique… A votre disposition si besoin

      13 mars 2018 - 14 h 34 min
  • Charles J Répondre

    Bonjour, en regardant vos différentes techniques de production, je souhaiterais lancer la production de mes prototypes en coulée sous vide en vue de mon besoin de 50 unités avec finition. Cependant comment puis-je m’assurer de la qualité de vos matériaux utilisés ?

    13 mars 2018 - 11 h 09 min
    • Prototech
      Prototech Répondre

      Bonjour, pour nos productions de prototypes en coulée sous vide, nous travaillons avec des matières de marques reconnues telles qu’Axson, Heicast et DPI afin de fournir des prototypes de qualité avec des matériaux aux propriétés similaires à vos besoins. Nous avons les fiches techniques de chaque matière disponible si besoin.

      13 mars 2018 - 11 h 48 min
  • Guillaume Répondre

    Bonjour, mon projet nécessite différents matériaux pour la création de mes prototypes « Bonne matière » pour validation avant de pouvoir lancer le processus d’industrialisation. Pouvez-vous me renseigner sur les matériaux disponibles ?

    10 mars 2018 - 11 h 49 min
    • Prototech
      Prototech Répondre

      Bonjour, Pour vos prototypes, nous avons à disposition de nombreuses matières plastiques et métalliques qui font partie des standards de l’industrie. Pour des demandes particulières, nous devons vérifier l’approvisionnement de certaines matières avant de pouvoir vous confirmer la faisabilité. N’hésitez pas à revenir vers moi avec votre cahier de charges détaillées par pièce.

      10 mars 2018 - 11 h 52 min
  • Nicolas F Répondre

    Bonjour, je n’ai pas de fichier CAD pour mes pièces, pouvez-vous prendre en charge la création du fichier 3D dans la réalisation du projet ?

    9 mars 2018 - 10 h 23 min
    • Prototech
      Prototech Répondre

      Bonjour, Nous recommandons vivement à nos clients de fournir eux-mêmes le fichier 3D afin de gagner du temps de production et d’ainsi pouvoir proposer un tarif avantageux. Nous pouvons prendre à charge la création du fichier 3D sous réserve d’acceptation mais celle-ci vous sera facturée

      9 mars 2018 - 17 h 31 min
  • Victor G Répondre

    Bonjour, Pour ma demande de petites séries (100 pièces), j’aurais besoin d’un à deux échantillons de validation avant de lancer la production en prototypage rapide ? Pouvez-vous les fournir gratuitement ?

    7 mars 2018 - 9 h 22 min
    • Prototech
      Prototech Répondre

      Bonjour, La création d’échantillons est le domaine d’activité de notre entreprise et la création de ces prototypes est le cœur du prototypage rapide : Fournir des prototypes de validation dans des délais ultrarapides.

      7 mars 2018 - 17 h 38 min