Prototypage rapide

Le Prototypage rapide est la fabrication rapide de modèles et de prototypes d’après des modèles CAO d’objets 3D, dans un temps plus court et avec des techniques différentes de l’injection.

Rapid Prototyping
Exemple de prototypage rapide plastique : prototypes Hop Blast

L'évolution des techniques de prototypage rapide

Traditionnellement, les prototypes industriels étaient réalisés par injection.  Pour cette technique il faut donc créer un moule pour pouvoir injecter la matière afin de matérialiser le prototype. Or la réalisation de ces moules est très couteuse et nécessite un amortissement sur des grandes séries. Aussi, ce type de prototypage excluait les projets entrepreneuriaux avec peu de fonds de départ, prenait davantage de temps et n’était pas très réactive lorsqu’il fallait faire une modification sur le modèle.

L’impression 3D ou la fabrication additive  permet la réalisation de projets qui n’auraient jamais pu être réalisés par les techniques de prototypages traditionnelles. L’avantage incontestable du prototypage rapide est la réduction des délais de fabrication et des coûts , ainsi que la possibilité de réaliser des pièces plus complexes. De plus, le prototypage rapide apporte de nouvelles possibilités en permettant de réaliser des pièces sans moule ni matrice mais juste à partir d’un fichier CAO découpé en tranches. L’imprimante 3D va déposer la matière couche par couche pour obtenir l’objet final et matérialiser le modèle de ce fichier.

Pour comparer l’impression 3D par rapport à l’injection, vous pouvez consulter notre Ebook : 3D printing vs. Injection

Les différents procédés de prototypage rapide 3D

L’impression 3D, ou fabrication additive, est couramment utilisée dans le prototypage car cette technique de prototypage rapide permet un meilleur rapport qualité/prix et une réalisation plus rapide des pièces que les techniques traditionnelles de prototypage.

La Stéréolithographie est l’un des premiers procédés de prototypage rapide par addition de matière. En se développant la technique et les procédés ont évolué et se sont diversifiés. Lorsqu’on réfère au prototypage rapide 3D on réfère donc à différents types d’impression 3D; le Dépôt de Fil ( FDM), le Fritage Selectif par Laser ( SLS), le Laminage par Dépôt Sélectif ( SDL), la Projection de liant ( Binder Jetting), la triple injection, la photopolymérisation ( DLP), Fusion par faisceau d’éléctrons ( Electron beam).

Le modèle du fichier 3D exporté au format STL est découpé en tranches fines 2D d’épaisseur fine qui vont par l’ajout successif de couches former l’objet final. Cette technique, précurseuse de l’impression 3D obtient malgré tout des résultats plus fragiles que celle-ci.

Cette technique de prototypage rapide plastique offre des propriétés moins performantes que celles permises par la technologie SLS mais elle est plus rapide car elle peut être faite directement chez un particulier ou dans une entreprise pour un budget abordable. Ce n’est pas de la poudre qui est utilisée ici, mais un filament  en plastique qui est chauffé dans le bec d’extrusion et fondu. Une fois déposé sur le plateau, le polymère se solidifie en refroidissant et se colle à la couche suivante.

Cette technique de prototypage rapide 3D utilise comme matériau de la poudre de différents composant ( polymère, métallique).  Cette poudre est déposée en une fine couche et fusionnée localement par un faisceau laser pour lier la poudre et former une pièce finale. L’objet est ensuite fritté pour que la pièce devienne fonctionnelle.

Dans cette technique le principe de couche est respecté mais sous une forme différente. Un laser découpe une forme dans une feuille de papier à la manière d’un patron. Puis une nouvelle couche de papier est ajoutée et découpée. La pièce finale peut être d’une dimension importante et supérieure à celle permise par la technique SLS. Le produit final a l’apparence du bois.

La technique de Binder Jetting réalise l’impression 3D par projection de liant, elle permet de réaliser des impressions 3D multicolores détaillées. La poudre est de nouveau utilisée mais cette fois ce n’est pas le laser qui la lie mais un liquide liant contenant une couleur, ce qui permet de créer une couche teintée.

Cette technique est la version la plus poussée de la technologie Polyjet, elle permet d’imprimer en 3D 3 matériaux différents, ce qui permet de mélanger plusieurs couleurs.

Cette technique d’impression 3D qui utilise un projecteur homonyme pour fixer les photopolymères. Très similaire au SLA, ce procédé diffère par l’utilisation d’une ampoule à la place d’un rayon laser UV. Les objets imprimés avec cette technologies ont des surfaces plus lisses, contrairement à d’autres procédés tels que la FDM/FFF. Comparé au SLA, le DLP est plus rapide (et moins coûteux).

Cette technique d’impression rapide utilise un faisceau d’électrons pour faire fondre la poudre de métal couche par couche. Les propriétés du matériaux sont aussi bien, voire mieux conservées que pour les pièces obtenues en fonderie.

Si vous souhaitez avoir des exemples de machine de prototypage rapide, n’hésitez pas à consulter notre page sur les techniques d’impression 3D .

Les secteurs d'applications du prototypage rapide

Le prototypage rapide 3D permet de lancer des projets en petite série. La success story de Hopblast en est le parfait exemple.

Il permet aussi de travailler un produit autant de fois que nécessaire sans augmenter les coûts. Il est très utilisé dans les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique et de la construction.

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