Prototypage fonctionnel

Avantages de l'impression 3D pour vos prototypes fonctionnels

Qu'est ce que le prototypage fonctionnel ?

Le prototypage fonctionnel est le processus de conception d’un prototype. C’est une étape clé de la conception d’un produit. Elle permet d’isoler certains défauts de conception et de multiplier les itérations pour obtenir une pièce conforme au cahier des charges. Le prototypage fonctionnel se fait souvent en plusieurs étapes, avec plusieurs versions de pièces afin de valider celle qui correspond le mieux au choix fait en amont lors de la phase de conception. La fabrication influe sur un facteur important : les coûts. En effet, contrairement aux méthodes de traditionnelles, l'impression 3D permet de maximiser les itérations tout en maîtrisant les coûts. À titre d'exemple, des prototypes fonctionnels optimisés n’utilisent que la matière nécessaire pour leur fabrication et permettent de minimiser le post-traitement.


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Répondre aux problématiques liées au prototypage fonctionnel avec l'impression 3D

  

Optimisation topologique

Le prototypage fonctionnel doit permettre d’obtenir une pièce optimisée en vue de son utilisation finale. Les besoins sont donc multiples et peuvent se situer notamment au niveau de la topologie de la pièce. Il sera en effet important de penser aux contraintes mécaniques pouvant être subies par le produit final et de les intégrer lors de la phase de prototypage.

Modélisation et paramétrage

Les phases de prototypage fonctionnel par impression 3D permettent d’atteindre un niveau de précision élevé concernant l’optimisation des pièces. En effet, de nombreux logiciels de modélisation permettent d’optimiser topologiquement les pièces afin de réduire la quantité de matière utilisée tout en garantissant des résistances mécaniques répondant aux besoins.

  

Multiplication des tests

Le prototypage fonctionnel nécessite de passer un certain nombre de tests devant servir à valider les éléments composant le cahier des charges. La réalisation de ces différents tests (résistance mécanique, thermique…) requiert donc la conception de nombreux prototypes permettant d’assurer la fonctionnalité des pièces avant de lancer la phase de production.

Itérations simples et rapides

L’impression 3D est un processus de conception alliant précision, rapidité et simplicité de modification. Il sera donc possible d’obtenir différents prototypes fonctionnels similaires permettant d’effectuer de nombreuses séries de tests. Lors de ces tests, des défauts peuvent être détectés, il sera alors très simples et rapides de changer la modélisation d’une pièce afin d'ajuster ces défauts.

  

Test en conditions réelles

L’intérêt du prototypage fonctionnel est de pouvoir tester les pièces en conditions réelles. Les prototypes doivent en effet convenir à différents types d’applications pouvant se dérouler dans des milieux particuliers. Ces conditions particulières pourront influer le comportement des matériaux, modifier la forme des pièces ou altérer leur résistance.

Des matériaux adaptés aux besoins

L’impression 3D permet de réaliser des prototypes fonctionnels utilisant une grande variété de matériaux. Il sera possible d’obtenir des prototypes à l’aide de matériaux se rapprochant des caractéristiques du matériau final. Cela donne la possibilité de valider les prototypes respectant des besoins particuliers en termes de résistance chimique, mécanique ou thermique.


Avantages de l'impression 3D pour le prototypage fonctionnel

La phase pour le prototypage fonctionnel peut être longue à cause des différents échanges et des délais de fabrication des prototypes. L’utilisation des méthodes traditionnelles demande d’avoir des installations coûteuses qui rendent la production de prototypes sur-mesure très onéreuse.

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Rapidité

L’impression 3D offre la possibilité de passer plus rapidement du prototypage fonctionnel au produit final. L’étape du prototypage fonctionnel permet de contrôler les performances du produit en conditions réelles au cours de tests chimiques, mécaniques, de températures et d’ajuster le produit avant de passer à une production à plus grande échelle. 

prototype impression 3d

Polyvalence et flexibilité

La polyvalence est l’un des nombreux avantages qu’apporte la fabrication additive aux entreprises et qui rentre en compte lors de la création de prototypes fonctionnels. Elle apporte notamment de la flexibilité et de la rapidité qui sont les éléments clé afin de trouver la matière, la taille du modèle ou de gagner du temps dans le workflow de validation.

turbine prototype impression 3d

Réduction des coûts et des délais

La fabrication influe sur un facteur important : les coûts. En effet, contrairement aux méthodes traditionnelles, l'impression 3D permet de maximiser les itérations tout en maîtrisant les coûts. À titre d'exemple, des prototypes fonctionnels optimisés n’utilisent que la matière nécessaire pour leur fabrication et permettent de minimiser le post-traitement.



Prototypage fonctionnel : exemple de secteurs d'activité

Le prototypage fonctionnel est présent dans de multiples secteurs d’activité notamment dans la robotique. ABB Robotics est une entreprise helvético-suédoise qui propose ses robots pour l’industrie automobile, électronique et manufacturière. Elle est amenée à produire des prototypes fonctionnels et a choisi l’impression 3D afin de réduire considérablement son processus de développement. Le prototypage fonctionnel fait partie intégrante de l’entreprise car les pièces sont testées en situation réelle afin d’être sûr qu’elles correspondent aux attentes du cahier des charges.

ABB Robotics a choisi d'intégrer l'impression 3D dans son processus de développement. Découvrez comment la fabrication additive a permis à cette entreprise d'être plus flexible tout en réduisant considérablement ses coûts.


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Chiffres sur l’impression de pinces de robot

Prototype Ultimaker

Impression 3D

75 € / unité

Externalisation

450 € / unité

 

1 à 4 heures

 

2 à 4 semaines



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Comment choisir le matériau d’impression 3D le plus adapté, selon vos applications ?

Les applications industrielles de l’impression 3D sont parmi les plus exigeantes, il est donc primordial de sélectionner le matériau qui sera le plus adapté à vos besoins. Face à l’évolution constante des gammes de matériaux, il est parfois complexe de réussir à trouver le matériau qui correspondra à la fois à vos besoins et aux capacités de votre imprimante.

Filament PLA

PLA Renforcé

En alliant de bonnes résistances mécaniques ainsi qu'une simplicité d'impression, le PLA renforcé est idéal pour tous vos prototypes fonctionnels simples.

Filament flexible

FLEXIBLE

Le flexible vous permet de débloquer de nombreuses applications pour vos prototypes. Il amortira les chocs tout en gardant sa forme originale.

Filament Nylon

NYLON

Les filaments de la gamme des nylons sont adaptés à vos besoins de résistance aux frottements, à l’écrasement, à l’usure mécanique. Ils sont robustes et ne cassent pas.

Filament polypropylene

POLYPROPYLENE

Doté d’une grande résistance chimique et durable, il est aussi étanche à l’eau et au gaz. Le PP élargit les possibilités de votre imprimante 3D.

Filament PET

PET

Le PET vous permet d'imprimer des prototypes fonctionnels résistants à l'eau, ainsi qu'aux produits chimiques. 

Filament Polycarbonate

POLYCARBONATE

Les applications en milieu de haute température trouvent dans cette gamme de filament de quoi soutenir une utilisation pouvant aller jusqu’à 110°C.



Notre sélection d’imprimantes 3D pour cette application



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