Fabrication de Prototypes en Plastique: Exploration de Quatre Techniques de Prototypage en plastique

Fabrication de Prototypes en Plastique: Exploration de Quatre Techniques de Prototypage en plastique

Les pièces en plastique n’obtiennent pas souvent le crédit qu’elles méritent pour le rôle joué dans notre monde. Il n’y a guère d’endroit où vous entrerez sans les trouver, du clavier de votre ordinateur au couvercle de votre tasse à café. Cependant, chaque produit en plastique a commencé comme un prototype. C’est pourquoi nous sommes ici pour examiner les méthodes disponibles pour fabriquer des prototypes de pièces en plastique. Allons droit au but!

L’importance d’un prototype en plastique

Le prototypage, comme vous le savez peut-être, est un outil puissant pour les entrepreneurs et les entreprises. Cela aide à évaluer un produit physique avant le début de la production à grande échelle. Un prototype en plastique vous permet de travailler avec la représentation physique de votre produit en plastique le plus rapidement possible.

Vous avez également la possibilité de présenter vos idées à des investisseurs potentiels et de leur permettre de les tester. Les pièces prototypes en plastique sont celles que vous proposez à vos clients potentiels pour vous aider à évaluer leur intérêt pour le produit avant son lancement.

Ce processus permet aux concepteurs, avec le soutien d’entreprises de prototypage, d’apporter les modifications appropriées avant de fabriquer des produits en plastique. En fin de compte, le fabricant et l’utilisateur final en bénéficient. D’autres avantages incluent:

• Teste diverses caractéristiques de conception sur le prototype en plastique
• Vérifie la fonctionnalité de conception
• Crée une référence de test pour le développement de fonctionnalités supplémentaires
• Facilite les commentaires des clients
• Identifie les défauts et irrégularités possibles avec les pièces en plastique prototypes avant la production en série
• Permet d’affiner la définition pour l’efficacité de la fabrication

Choses à mettre en place Avant de développer un prototype en plastique

La première chose à raisonner avant la fabrication d’un prototype en plastique est votre modèle CAO. Le modèle de conception assistée par ordinateur (CAO) est une représentation numérique de votre produit prévu vous montrant, ainsi que le fabricant, à quoi le produit doit ressembler.

Un modèle CAO montre également comment les pièces en plastique s’emboîtent et comment le produit fonctionne dans son ensemble. La préparation d’un modèle CAO vous aidera à créer un modèle prototype physique, visuel ou fonctionnel.

• Visuel – un prototype visuel vous donne une idée de l’aspect final du produit. Vous n’avez pas besoin de prototypes visuels pour fonctionner comme produit final. Par conséquent, l’impression 3D vous offre le moyen le moins cher et le plus rapide de les développer.
• Fonctionnel – D’autre part, les prototypes fonctionnels représentent le produit final souhaité, des matériaux à la mécanique. Ce sont les types de prototypes que vous pouvez utiliser pour tester les conceptions de produits avant de passer à l’étape de la production en série.

Quel que soit le type de prototype plastique que vous souhaitez réaliser, plusieurs méthodes sont disponibles. Cependant, quatre de ces méthodes sont plus largement utilisées. Ils comprennent:

• Moulage sous vide
• Impression 3D
• Usinage CNC
• Moulage par injection

Les processus de fabrication de prototypes en plastique

La fabrication de prototypes en plastique est l’un des processus les plus flexibles du prototypage rapide. Vous pouvez choisir entre une vaste gamme de procédures pour fabriquer efficacement vos prototypes de pièces en plastique. Dans cette section, nous discuterons de quatre des méthodes les plus efficaces pour le prototypage plastique.

Coulée sous vide

Avec la coulée sous vide, les fabricants peuvent dupliquer plusieurs prototypes de pièces en plastique. Cela implique l’utilisation d’un modèle principal pour créer des pièces adaptées aux tests. Lors de l’utilisation de la coulée sous vide pour la fabrication de prototypes en plastique, le processus implique l’injection de la matière première dans un moule en silicone. Cependant, avant de créer un moule en silicone, il doit y avoir un modèle principal.

Les modèles maîtres peuvent être créés en utilisant l’impression 3D ou l’usinage CNC. À la fin du modèle principal, il y a le développement de moules de coulée à base de silicone. Les matières premières sont injectées dans la cavité du moule à l’aide d’un bocal à cloche à vide. Il faut souvent environ 30 à 40 minutes pour durcir le moulage résultant pour donner une duplication précise du prototype.

La coulée sous vide est compatible avec une large gamme de matériaux, allant du transparent à l’opaque. De plus, les fabricants peuvent réutiliser le moule en silicone pour produire jusqu’à 25 prototypes. Ce processus vous aide à actualiser rapidement votre conception pour que le développement du produit et la production en série soient plus proches.

Avantages de choisir la coulée sous vide pour votre prototype en plastique

Voici quelques principales raisons d’utiliser la coulée sous vide pour le prototypage rapide:

• Il aide les fabricants à fabriquer des prototypes de pièces en plastique de haute précision avec des détails fins.
• Le moule en silicone peut recréer plusieurs prototypes identiques en peu de temps.
• C’est un procédé idéal pour fabriquer des pièces aux formes complexes.
• Un matériau de moule approprié donnera un prototype de qualité identique au produit final prévu.
• Il est compatible avec une vaste gamme de matériaux plastiques avec une rigidité, une flexibilité et une texture variées.

Impression 3D

La fabrication additive ou impression 3D englobe plusieurs technologies de fabrication. C’est l’une des techniques innovantes de l’industrie 4.0 qui transforment le monde de la fabrication. Comme nous l’avons mentionné, l’impression 3D est un terme générique. Trois des méthodes les plus populaires pour la fabrication de pièces en plastique prototypes 3D sont:

Modélisation par dépôt fondu (FDM)

L’impression 3D FDM est la forme d’impression 3D la plus populaire utilisée dans la fabrication de prototypes en plastique. Ce procédé consiste à utiliser l’extrusion pour un dépôt couche par couche de matières plastiques jusqu’à la formation du produit final.

Lorsque des imprimantes FDM de qualité industrielle sont utilisées, les fabricants peuvent créer des prototypes avec une résistance et une résolution accrues, en fonction des matériaux impliqués. C’est également une procédure flexible, compatible avec plusieurs matériaux dont le PLA, l’ABS, le Nylon, le PETG, le polycarbonate, etc.

Stéréolithographie (SLA)

FDM émet des filaments, mais l’impression 3D SLA utilise des matériaux en résine plastique pour créer des prototypes de pièces en plastique 3D. Il s’agit d’utiliser un laser de haute puissance qui aide à solidifier le modèle à venir à l’aide d’une cuve de résine. Les fabricants utilisent cette méthode à plusieurs fins de prototypage, y compris les composants dentaires, médicaux et grand public.

Frittage laser sélectif (SLS)

La technologie SLS utilise également un laser de haute puissance. Cependant, contrairement au SLA, il fritte les matériaux en poudre ensemble pour former un modèle 3D. Ce processus offre une qualité d’impression supérieure à celle de FDM.Vous trouverez des prototypes de pièces en plastique créés via cette méthode plus fonctionnels et avec des résolutions plus élevées. Ils sont généralement plus durables et flexibles que les impressions FDM.

Avantages du choix de l’impression 3D pour votre prototype en plastique

Vous bénéficierez des avantages suivants de l’utilisation de l’impression 3D pour la fabrication de vos prototypes en plastique:

• L’impression 3D peut vous aider à créer des prototypes en plastique plus rapidement tout en réduisant le coût global du processus de fabrication.
• Il permet le téléchargement direct de fichiers CAO dans un logiciel d’imprimante 3D et une lecture efficace par la machine, ce qui permet un flux de travail plus fluide.
• Il permet des choix de matériaux flexibles afin que les fabricants puissent tester différents matériaux lors de la fabrication de prototypes de pièces en plastique.
• Avec l’impression 3D, vous pouvez facilement apporter des modifications en mettant à jour le fichier CAO d’un produit avant de l’envoyer à l’imprimante. Ainsi, autant d’itérations que possible peuvent être faites à la conception en très peu de temps.
• Les fabricants équipés d’imprimantes 3D peuvent généralement créer des prototypes à partir de conceptions de produits en 24 heures ou moins.

Usinage CNC

L’usinage CNC offre une autre méthode viable et rapide pour la fabrication de prototypes en plastique. Cette technologie utilise une large gamme d’outils pour créer des modèles 3D de votre conception à partir de blocs de matériaux solides. La création d’un prototype CNC en plastique implique un processus soustractif. Autrement dit, les matériaux sont retirés du bloc solide, contrairement à l’impression 3D, qui est un processus additif. Cependant, cela ne signifie pas que les fabricants ne peuvent pas fabriquer de prototypes en plastique avec des matériaux différents.

Les fraiseuses numériques aident à rendre le processus plus efficace. Les fabricants assurent une automatisation correcte des processus avec un ordinateur disponible pour diriger la fraiseuse à l’aide de fichiers 3D téléchargés. La fabrication de prototypes de pièces en plastique CNC ne nécessite pas l’utilisation de moules. Par conséquent, il est rentable et vous n’avez besoin que d’un rendu CAO pour démarrer le prototypage plastique CNC.

Avantages de choisir l’usinage CNC pour votre prototype en plastique

L’usinage CNC est l’une des techniques de prototypage rapide les plus efficaces, offrant les avantages suivants:

• Il vous permet de tester l’ajustement, la forme et la fonction des pièces en plastique prototypes sans produire d’outillage de moulage par injection.
• L’usinage CNC offre un potentiel accru de tolérances serrées, de contre-dépouilles et de filetages et de limites de taille.
• Cette technique permet également la création de plusieurs finitions de surface sur le prototype, allant du polissage à la peinture, en passant par le revêtement en poudre, etc.
• L’usinage CNC offre également des délais d’exécution rapides, en fonction de la complexité du modèle de prototype en plastique.
• Il permet l’utilisation d’une vaste gamme de matériaux, ce qui facilite le choix d’un matériau pour votre fabrication.
• Le prototype résultant a tendance à avoir ses propriétés mécaniques proches de la pièce injectée, le résultat variant en fonction de l’apparence et de la fonctionnalité souhaitée.

Moulage par injection

Lorsque vous avez besoin d’une méthode de fabrication de prototypes en plastique pour des séries de production limitées de prototypes, vous devez choisir le moulage par injection plastique. Bien que le moulage par injection soit populaire pour la production de masse, il offre également un moyen précieux de produire des prototypes en plastique. La technique implique la création d’une matrice métallique. Ensuite, le fabricant envoie la résine plastique dans un baril chauffé, où elle est mélangée et injectée de force dans la matrice métallique.

La dernière étape est le refroidissement rapide du plastique en un composant solide. Le résultat est un prototype avec d’excellentes propriétés mécaniques et une finition de surface de haute qualité. Il est compatible avec les options de matière plastique populaires comme l’ABS, le polyéthylène, le polycarbonate, le Nylon, les HANCHES, etc. Le moulage par injection plastique prototype pose les bases des moules suivants dont vous avez besoin pour des séries de production complètes. De nombreuses industries profitent de cette méthode, notamment les industries de l’automobile, de l’électronique, du médical et de l’emballage.

Avantages du choix du moulage par injection pour Votre Prototype en plastique

Le moulage par injection en plastique prototype offre les avantages suivants:

• Il permet un test rapide et rentable des concepts de produits sans compromettre la qualité.
• Le moulage par injection permet d’obtenir rapidement des informations sur les capacités opérationnelles des prototypes en plastique en créant une réplication réelle et presque parfaite des produits finis.
• Cette méthode peut aider à fabriquer des pièces complexes dont la forme et le poids varient.
• Le moulage par injection plastique est idéal pour les industries nécessitant des tests et des certifications considérables, telles que le secteur médical.
• C’est la méthode la plus efficace pour des séries de production minimales.

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Considérations clés pour le prototypage rapide en plastique

Il est essentiel que les concepteurs choisissent les méthodes de prototypage en plastique les mieux adaptées à leurs applications. Les prototypes ont différentes qualités requises. Bien que vous puissiez avoir une ressemblance approximative des prototypes et des pièces de production au début, ils doivent correspondre étroitement lorsque le développement se rapproche du lancement.

Il serait donc préférable de prendre en compte certains facteurs avant de choisir une méthode de fabrication de prototypes en plastique. Ces clés comprennent :

1. Objet du prototype en plastique

L’application de votre prototype devrait être votre première considération. Les prototypes en plastique sont utilisés dans diverses industries et pour différentes raisons. Votre prototype peut être destiné à des tests non fonctionnels pour le marketing ou les ventes. D’un autre côté, vous pourriez avoir besoin du prototype pour des tests fonctionnels avec des consommateurs potentiels. Vous devez choisir une méthode qui produit des pièces prototypes avec des couleurs, une géométrie et une finition de surface exactes du produit final prévu.

2. Formulaire

Votre conception comprend-elle des tolérances serrées ou des caractéristiques internes complexes? La réponse à cette question vous aidera à choisir la bonne technique de prototypage pour votre prototype. Certaines options de fabrication sont limitées en ce qui concerne la géométrie des conceptions. Certains d’entre eux peuvent nécessiter une optimisation de la conception pour la fabrication de haut niveau (DfM) avant de pouvoir être économiques ou rentables. Les technologies qui peuvent se conformer efficacement à la géométrie prévue de votre pièce en plastique sont les meilleurs choix.

3. Volume & Coût

La taille et le volume des pièces sont étroitement liés au coût final du processus. Le volume total du prototype que vous souhaitez produire joue un rôle important pour vous aider à choisir la bonne technique de prototypage. Certains processus peuvent avoir des coûts initiaux plus élevés pour les configurations et l’outillage alors qu’ils produisent des pièces peu coûteuses. En revanche, d’autres processus peuvent avoir des coûts de démarrage faibles mais des coûts de pièces accrus en raison d’une automatisation moindre, de temps de cycle plus lents et de coûts de main-d’œuvre. Même avec des volumes accrus, les coûts de ces processus ne diminuent que marginalement.

4. Délai

La rapidité avec laquelle vous avez besoin du prototype affectera également votre choix de technique. Certaines méthodes de prototypage utilisent des outils sophistiqués couplés à l’automatisation pour créer des prototypes en 24 heures. Cependant, l’outillage et les configurations pour certaines méthodes pourraient pousser les délais jusqu’à des semaines. Si vous avez besoin de tests effectués très rapidement, vous devez choisir des méthodes qui produisent des pièces rapidement.

5. Matériel

Votre prototype devra-t-il subir des contraintes ou des déformations spécifiques ? Vous devez équilibrer les coûts avec les exigences esthétiques et fonctionnelles de votre prototype avant de choisir le matériau optimal. Comparez vos caractéristiques d’application idéales avec les techniques de prototypage en plastique disponibles avant de faire un choix.

Quel est le coût du Prototype en plastique?

Plusieurs facteurs affectent le coût des prototypes en plastique. Ces facteurs incluent les matériaux utilisés, la complexité de la pièce et la technique de fabrication du prototype en plastique utilisée. Cependant, l’impression 3D est généralement moins coûteuse que l’usinage CNC. Le moulage par injection est un peu plus coûteux que les procédés initialement mentionnés en raison des coûts de fraisage des moules.

Les faibles coûts fixes de l’impression 3D ne garantissent aucune économie d’échelle. Autrement dit, le premier exemplaire a le même coût que le dernier. Les coûts fixes de l’usinage CNC sont également faibles, le coût total augmentant à un rythme constant. Ainsi, vous vous attendez à ce que le coût de chaque pièce soit un peu plus élevé que les pièces similaires produites avec l’impression 3D.

Pour le coût du moulage par injection plastique prototype, il est relativement élevé pour les premières pièces. Cependant, le prix baisse à mesure que le volume augmente. Il est clair que le coût du prototype plastique est relatif et dépend en grande partie de la méthode utilisée et du volume requis.

Techniques de prototypage plastique	Coût
Impression 3D	Peu coûteuse
Usinage CNC	Faible, mais supérieur à l’impression 3D
Moulage par injection	Coûteux, mais en fonction du volume

Conclusion

Le prototypage plastique est un moyen efficace d’assurer des résultats de qualité de votre processus de fabrication. Cependant, le succès de votre prototype en plastique dépendra de votre compréhension des technologies de prototypage disponibles et de la sélection de la plus efficace pour votre application. Maintenant que vous en savez plus sur le développement de prototypes en plastique, il est temps de gagner un avantage concurrentiel en choisissant le bon partenaire de fabrication.

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