Systèmes de prototypage rapide

Le prototypage rapide regroupe un ensemble d’outils qui, agencés entre eux, permettent d’aboutir à des projets de représentation intermédiaire de la conception de produits : les modèles numériques (au sens géométrie du modèle), les maquettes, les prototypes et les préséries.

Ces modèles contribueront à valider les différentes fonctions que doit remplir le produit (fonctions de signe, d’usage, d’échange et de productibilité).

Le prototypage rapide intègre trois notions essentielles : le temps, le coût et la complexité des formes.

• Temps : l’objectif du prototypage rapide est de réaliser rapidement les modèles, dans un but de réduction des temps de développement des produits.
• Coût : le prototypage rapide permet de réaliser des prototypes sans qu’il soit nécessaire de recourir à des outillages coûteux, tout en garantissant les performances du produit final. On est donc en mesure d’explorer différentes variantes du produit en cours d’élaboration afin de retenir la solution la plus appropriée.
• Complexité des formes : les machines procédant par ajout de matière sont capables de réaliser des formes extrêmement complexes (inclusion, cavité…), irréalisables par des procédés tels que l’usinage par exemple.

Les moyens informatiques intervenant aujourd’hui dans les systèmes de fabrication rapide sont :

• La fabrication par enlèvement de matière ;
• La fabrication par ajout de matière ;

Les techniques d’obtention d’un prototype sont nombreuses, et chacune adaptée à des besoins spécifiques :

• Le Fraisage Tendre ou UTGV avec des machines à commande numérique multi-axes ;

Le modèle est usiné dans des matériaux de type mousse, PU, Lab, Bois, Résines, Aluminium avec des fraises ou râpes.

• L’impression 3D (réalisation d’un modèle 3D par dépôt mécanique de matière plastique en couches successives 2D) :

Le modèle est découpé en couches 2D dont la réalisation peut être choisie. La machine dépose une couche de plastique par l’intermédiaire d’une buse. Le procédé est mécanique.

• La stéréolithographie (réalisation d’un modèle 3D par ajout de couches successives 2D) :

Le modèle est découpé en couches 2D dont la résolution est choisie. Un LASER balaye chaque couche successivement dans un bain de plastique liquide et le polymérise (on parle de photopolymérisation, sigle SLA en anglais),

• Le frittage laser ou Frittage de poudres (réalisation d’un modèle 3D par ajout de couches successives 2D) :

Le modèle est découpé en couches 2D dont la résolution est choisie. Un LASER balaye chaque couche successivement dans un bac de plastique ou de métal en fine poudre et le fritte (on parle de frittage sélectif, fusion des grains de cette poudre plastique, sigle SLS en anglais).