Considérations critiques pour la sélection d'une méthode de prototypage

Michael Paloian | 15 février 2021

Dans l'article précédent sur ce sujet, j'ai souligné l'importance du prototypage lors de la conception et du développement du produit pour vérifier votre conception. J'ai passé en revue les nombreuses options de prototypage plastique qui s'offrent à nous, y compris les trois technologies de prototypage rapide les plus populaires. La première partie traitait de la première moitié des 12 considérations qui devraient être évaluées avant de sélectionner le meilleur processus. Ce deuxième volet passera en revue les six autres considérations relatives aux mêmes technologies de prototypage afin de vous aider à décider quelle méthode est la mieux adaptée à vos besoins.

Vous trouverez ci-dessous une liste des méthodes de prototypage plastique actuellement disponibles :

Les six considérations restantes pour sélectionner la meilleure méthode de prototypage sont présentées ci-dessous :

Je passerai en revue chacune de ces considérations dans cet article.

Tous les processus répertoriés précédemment peuvent être spécifiés pour le prototypage de pièces afin de vérifier l'apparence générale, les contrôles d'interférences, l'ergonomie et le concept global. Cependant, la vérification de la conception des pièces basée sur les propriétés spécifiques des matériaux est beaucoup plus difficile à réaliser. Le moulage par injection de prototypes est la seule option de prototypage qui produira des pièces presque identiques aux pièces de production. La raison pour laquelle je l'ai décrit comme presque identique est que la conception, la qualité, la construction et les matériaux des outils, ainsi que les conditions de traitement, pourraient introduire certaines différences entre un prototype de pièce moulée par injection et une pièce de production.

Les deux options de prototypage en deuxième place sont l'usinage CNC et le FDM. Les pièces usinées CNC découpées dans une seule plaque d'un matériau plastique spécifique vous fourniront des pièces qui représentent fidèlement les pièces de production. Il convient de noter que les dalles sont soit extrudées, soit moulées par injection en sections transversales épaisses. Des correspondances exactes avec les matériaux de production sont rarement obtenues. Au lieu de cela, des correspondances générales avec un matériau spécifique sont hautement probables. Les exemples incluent des matériaux comme le polystyrène GP, le polyéthylène, le polycarbonate, l'acétal, l'ABS, etc. Il est important de comprendre que le stock de dalles usinées est limité aux opérations pouvant être effectuées sur une machine CNC et à la disponibilité des tailles de matériaux en stock. De plus, les pièces usinées doivent être recuites pour soulager les contraintes d'usinage. Il faut également savoir que la structure moléculaire des dalles extrudées ou moulées par injection est différente de celle d’une pièce moulée par injection. Cela est particulièrement vrai pour les matériaux renforcés de verre.

Contrairement à l'usinage CNC, les prototypes FDM peuvent être fabriqués dans pratiquement n'importe quel matériau thermoplastique. Les mini-extrudeuses vous permettent d'extruder la plupart des thermoplastiques en filaments pour votre imprimante FDM. La pièce imprimée est géométriquement identique à votre fichier CAO 3D sauf tolérances. L'inconvénient du FDM est le comportement anisotrope de la pièce imprimée. Les propriétés des matériaux dans le plan XY peuvent être très différentes de celles de l'axe Z. Le degré de différence dépend du matériau et, surtout, de l’imprimante. Certaines imprimantes affirment que la résistance du matériau sur l'axe Z est 90 % supérieure à celle du plan XY. Cependant, la plupart des imprimeurs sont loin de ce niveau de corrélation. L’une des différences de propriétés les plus significatives réside dans la résistance à la flexion du matériau. Une solution simple consiste à imprimer des fonctionnalités telles que les verrous à pression en tant que pièces séparées, avec le grain de construction allant dans le sens de la flexion. Le bouton-pression peut ensuite être collé à la pièce principale avec des solvants ou des adhésifs.

Les prototypes faits à la main, qui comprennent plusieurs morceaux plus petits liés ensemble en une seule pièce, sont limités aux matériaux de stock disponibles dans le commerce comme les pièces usinées CNC. Les prototypes faits à la main peuvent ressembler davantage à une pièce moulée par injection en raison du processus ; cependant, les prototypes terminés sont beaucoup plus délicats qu'une pièce usinée CNC puisque la pièce principale est généralement fabriquée en liant plusieurs pièces plus petites avec des solvants ou des adhésifs. Les prototypes faits à la main ne peuvent donc pas être testés en cas de chute ou d'impact avec une quelconque fiabilité.