Prototypage Rapide Du modèle numérique au modèle physique MACE Yann – Ingénieur Prototypage Rapide – ENS CACHAN 03 / 06 / 2005

Centre de Prototypage Rapide Trois missions : enseignement, recherche, valorisation industrielle. Parc machine de 11.5 MF Trois filières d’obtention de prototypes : - Plastique, - Alliage léger (cire perdue), - Outillage rapide. 1 enseignant chercheur, 2 thésard, 1enseignant-stagiaire, et 1 ingénieur d’étude.

Organigramme Scanning 3D Logiciels C.F.A.O Petite série Fonderie cire perdue Surmoulage silicone Injection plastique Scanning 3D Logiciels C.F.A.O Petite série Outillage prototype Pièce prototype U.G.V. 5 axes Modèle cire Dépôt fil fondu Frittage métallique

Prototypage Rapide Définition

 Définition Fabrication rapide de modèles et de prototypes. Modèle CAO 3D Prototypes

Définition « Fabrication rapide de modèles et prototypes » : il s’agit donc de restituer un modèle 3D physique à partir d’un modèle virtuel (CAO…). La fabrication est donc unitaire ou en petite série. Un produit peut être définit comme une géométrie, un matériau et une gamme de fabrication. La distinction va justement être nécessaire dans le cas du prototypage rapide. Au début des années 90 Prototypage Rapide : procédés par apport itératif de matière.

Procédé par ajout de matière

Monde virtuel Monde réel Prototypage Rapide   Moyens d’acquisition de formes Création de surfaces à partir de nuages de points Moyens de modélisation C.A.O. Reverse Engineering Usinage Grande Vitesse Monde réel Monde virtuel Procédé de Post-traitement Moyen de fabrication par ajout de matière Prototype de design Fonctionnel, Outillage rapide Définition : outils et techniques qui permettent de contribuer au raccourcissement du temps de fabrication d’un prototype et à la réduction du coût de développement du produit : CAO, reverse….

Le prototypage rapide dans la chaîne d’obtention du prototype

Besoins en prototypes (1/3) Les prototypes peuvent remplir différentes fonctions : - Maquette de validation de forme. - Prototype fonctionnel ou « bonne matière ». - Validation de procédés ou « bon process ».

Besoins en prototypes (2/3)

Besoins en prototypes (3/3) Ordre chronologique de fabrication lors du processus d’industrialisation Modèle de Conception (1 pièce) Prototype géométrique Prototype fonctionnel (2 à 5 pièces) Prototype technologique (5 à 50 pièces) Pré-séries (jusqu’à 500 pièces) Propriétés Fonction au cours du développement Tout matériau Qualité esthétique Visualisation du dessin Tests ergonomiques Etude de marché Définition des options technologiques de base Matériau bon rapport résistance / prix Bonne qualité géométrique Faisabilité Tests d’emballage Modèle pour moules et outillages de production Prototype proche « Bonne matière » Fonctions de base Tests fonctionnels Optimisation des principes d’assemblage et de fonctionnement Conception des outils et outillages Prototype «bonne matière» fabrication proche des moyens de série Validation et choix des opérations de fabrication et moyens de production Fabrication des outils et outillages Prototype « bonne matière » Réaliser selon le procédé de série. Détermination et validation des paramètre du process Mise en place et réglage de l’outil de production série

Intérêt

Contexte et enjeux Mettre rapidement de nouveaux produits sur le marché. Maîtrise du triptyque : Coût – Délai – Qualité. Ingénierie concourante : tâches de conception et d’industrialisation parallélisées.  Le prototypage rapide s’avère être un outil performant dans ce contexte.

Avantages Fabrication rapide donc validation rapide de la conception. Implication de la chaîne numérique. Accroître le choix des formes géométriques. Impliquer toute l’équipe du projet : Communication facilitée. Réaliser des prototypes géométriques et/ou fonctionnels : réalisation de tests en condition réelles d’utilisation. Validation du process voir fabrication de petite série.

Domaines d’applications Médecine Prothèses, reproductions 3D de parties de corps. Architecture Maquettes Luxe Bijoux, flaconnage Électroménager Produits grand public Boîtiers, conditionnement Aéronautique Maquettes, pièces mécaniques,… Pièces plastiques Jouets,… Automobile Pièces mécaniques, design,… Prototypage Rapide

Domaines d’applications

Prototypage Rapide Conclusion

Conclusion Fabrication de prototype est une étape coûteuse, mais indispensable. Simulation numérique : prototypage virtuel. Chaîne numérique continue. Savoir utiliser les possibilités de ces technologies.