Prototypage rapide : de la preuve de concept à la conception précise

Depuis son apparition à la fin des années 1980, la technologie du prototypage rapide a déclenché un changement de paradigme dans le développement de produits, révolutionnant fondamentalement la manière dont les entreprises inventent, fabriquent et commercialisent de nouvelles idées.

Le prototypage rapide fait référence à un ensemble polyvalent de techniques utilisées pour créer rapidement des modèles physiques précis (alias prototypes) à partir de conceptions numériques.

Le prototypage rapide a connu des changements importants au cours des 40 dernières années. Il a évolué pour devenir plus rapide et plus efficace, ce qui a permis de réduire les temps de production. En outre, il intègre désormais une gamme diversifiée de matériaux tels que des métaux, des céramiques, des composites et des substances biocompatibles, permettant des capacités améliorées en termes d'impression multicolore, de représentation précise de détails complexes et de géométries complexes avec une précision remarquable. Les prototypes utilisent des composants électroniques intégrés, tels que des capteurs intégrés, des circuits et des composants électroniques imprimés, pour améliorer le développement.

Toutes ces avancées aident les concepteurs à créer de meilleurs produits finaux en itérant de manière transparente entre les conceptions numériques et les prototypes physiques dans un flux de travail rapide et rentable. Ces processus innovants permettent à chacun (même depuis son domicile) de transformer ses idées en preuves de concept réalistes en prototypes haute fidélité qui non seulement ressemblent mais fonctionnent également comme des produits finaux.

Le prototypage rapide est très rentable, permettant aux entreprises de produire sans effort des dizaines de prototypes abordables dans un délai d'exécution court. Le prototypage rapide offre une gamme complète de solutions et permet la validation précise des exigences fonctionnelles, esthétiques et techniques.

Quelques exemples démontrent l’impact remarquable du prototypage rapide dans diverses industries.

Diamant noir , fabricant d'équipements de sports outdoor et de montagne, a intégré avec succès le prototypage rapide dans son processus de conception. En utilisant une imprimante Form 3L, Black Diamond a obtenu des résultats remarquables, notamment une réduction substantielle du coût des prototypes grandeur nature, passant de 420 $ par impression à seulement 70 $. De plus, ils ont considérablement amélioré les délais de livraison, les réduisant d’une semaine entière à une seule journée.

PLATON , un fabricant d'équipements de brassage intelligents, a développé un sas optiquement transparent pour la surveillance en temps réel de la bière pendant la fermentation. Grâce au prototypage rapide, PLAATO a pu créer un nombre impressionnant de six itérations par jour, ce qui a abouti à la production de centaines de prototypes différents au total.

Volkswagen , un important constructeur automobile, a constaté des gains d'efficacité remarquables en intégrant des outils, des gabarits et des accessoires imprimés en 3D dans ses processus. VW connaît une réduction significative de 91 % de ses coûts d'achat par rapport à la collaboration avec des fournisseurs externes. De plus, le temps de mise en œuvre a été réduit de 95 %, tandis que les améliorations ergonomiques ont augmenté de 28 %. De plus, les processus d'assemblage et les indices de qualité se sont améliorés de 35 %, et les problèmes potentiels peuvent désormais être facilement anticipés dès la phase de conception.

La stéréolithographie (SLA) – également connue sous le nom de photopolymérisation en cuve ou d'impression 3D en résine – est utilisée dans le prototypage rapide en raison de sa haute résolution, de sa précision et de sa capacité à produire des pièces détaillées et complexes et offre l'une des finitions de surface les plus lisses de toutes les technologies d'impression 3D. Les imprimantes SLA utilisent un laser UV pour durcir la résine liquide couche par couche en plastique durci. La principale différenciation physique réside dans la disposition des composants principaux, tels que la source de lumière, la plateforme de construction et le réservoir de résine. Cependant, le principal avantage de la stéréolithographie réside dans sa polyvalence.

Le frittage sélectif par laser (SLS) utilise un laser haute puissance pour fusionner des matériaux en poudre (par exemple des polymères ou des métaux) afin de créer des objets 3D. SLS permet la réalisation de prototypes fonctionnels aux géométries complexes. Le laser fritte le matériau en poudre, le solidifie et crée l'objet souhaité. Les pièces SLS ont une finition de surface légèrement granuleuse, mais presque aucune ligne de couche visible. La technique SLS est souvent utilisée pour créer des conceptions complexes et des prototypes fonctionnels, des pièces d'utilisation finale et une production en faible volume.