LE PROTOTYPAGE. I. Qu est ce que le prototypage? II. Principes utilisés pour le prototypage

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1 Nom :RUTKOSWKI Yona Nom : MANGOT Antoine Nom : CHAMOUSSET Thomas I. Qu est ce que le prototypage? LE PROTOTYPAGE Le prototypage est la démarche qui consiste à réaliser un prototype. Ce prototype est un exemplaire incomplet et non définitif de ce que pourra être le produit ou l'objet final. Le prototypage rapide est une méthode de fabrication commandée par ordinateur. II. Principes utilisés pour le prototypage Il existe de nombreux principes utilisés pour le prototypage: - Stéréolithographie: la stéréolithographie, étymologiquement "écriture en relief", est la technique d'impression 3D la plus utilisée dans le milieu professionnel. Ce procédé révolutionnaire est capable de réaliser n importe quelle géométrie issue d une modélisation en 3D et ceci quel que soit son degré de complexité. - Frittage sélectif par laser : Cette technique, connue en anglais sous le nom de SLS (selective laser sintering), permet d imprimer des objets fonctionnels sans avoir recours à un liant intermédiaire ou à une éventuelle étape d assemblage. Avant l impression, l objet est conçu à partir d un logiciel de CAO (CATIA, SolidWorks, ProEngineer par exemple) pour être envoyé à l imprimante au format numérique. Ensuite, l impression se fait couche par couche, à partir de poudres fusionnées, grâce à la température générée par un laser CO2. - LE PROTOTYPAGE /10/2014

2 - Dépôt de fil fondu : L impression 3D démarre par la mise à température de la machine (autour de 200 C), nécessaire pour la fusion de la matière. Une fois la machine chauffée, un fil de matière, de l ordre de 0.1 millimètre de diamètre, est alors extrudé sur une plateforme à travers une buse se déplaçant sur 3 axes, x, y et z. La plateforme descend d un niveau à chaque nouvelle couche appliquée, jusqu à impression de l objet. - Impression 3D : En bref l impression 3D est une technique de prototypage rapide issue du MIT (Massachusetts Institute of Technology) qui permet de fabriquer des objets tridimensionnels à l aide d une imprimante 3D, d un fichier numérique et de certains matériaux (plastique, métal, argile, résine, gré, etc.). Le principe est donc assez proche de celui d une imprimante 2D classique : l impression 3D d un objet réel se fait à partir d un fichier CAO en le découpant en tranches puis en déposant ou solidifiant de la matière couche par couche. C est l empilement de ces couches qui crée un volume. - PolyJet : L'impression PolyJet 3D est similaire à l'impression de documents par jet d'encre. Mais, au lieu d'injecter des gouttes d'encre sur le papier, les imprimantes PolyJet 3D injectent des couches de liquide photopolymère sur un plateau de fabrication, puis les durcissent aux UV - Moulage par injection rapide : Le moulage par injection, aussi appelé injection plastique, est un procédé de mise en œuvre de matières thermoformables, notablement les matières thermoplastiques. III. Matériaux utilisés Il existe différents matériaux utilisés pour le prototypage rapide : - Poudres plastiques - Sable - Les Plastiques : Résines, ABS, Polyamide et Plastique LE PROTOTYPAGE /10/2014

3 - Les Métaux : les impressions avec métaux comme matières principales se répandent de plus en plus, principalement dans les domaines industriels comme l aéronautique où certaines pièces sont crée et produits grâce au prototypage rapide. Plus intéressant car il engendre moins de pertes de matières et donc est plus économique pour l industriel. Les métaux précieux sont aussi utilisés mais d abord fondus dans des moules spécifiques pour par exemple la production de bijoux tel que des bagues. - Poudres métalliques IV/ Schéma type d un prototypage. V/ Exemples de pièces ou de prototypes LE PROTOTYPAGE /10/2014

4 VI/ Exemples de Cas d utilisation Automobile : Le concept BMW Vision EfficientDynamics est un prototype hybride. Présentée lors du salon de l'automobile de Francfort 2009, elle concilie technologie hybride et performances de supercar classique. La version de production a été présentée lors de l'édition 2013 du même salon IAA. Ce modèle fait partie du projet «i» de BMW qui est lancé en tant que nouvelle marque. Le progrès en marche : une automobile qui fascine par l architecture LifeDrive innovante, des matériaux d avenir comme le carbone, le principe du «layering», autrement dit une conception en strates, et de très nombreuses technologies intelligentes BMW EfficientDynamics. Médecine : Baptisé Cortex, ce concept "offre un système hautement technique, complètement ventilé, super léger, résistant sous la douche, hygiénique, recyclable et élégant", indique l étudiant, Jake Evill, sur son site internet. Afin de bien soutenir l os fracturé, l imprimante Cortex, qui n est qu au stade de prototype pour le moment, "utilise la radiographie et un scan en 3D de la fracture du patient et génère un modèle 3D du plâtre". La zone fragilisée est renforcée par une LE PROTOTYPAGE /10/2014

5 densité de matière plus importante. Avantages : - Validation du fichier numérique avant de réaliser le produit de série - Détection rapide des anomalies de style ou de fonctionnalité - Possibilité de tester différentes solutions en parallèle - Pouvoir montrer très rapidement une ébauche du produit - Présenter aux outilleurs les différents composants du produit pour étude et chiffrage des outils - Possibilité par moulage silicone et coulée sous vide d'obtenir une série de prototypes en polyuréthane aux caractéristiques proches des thermoplastiques - Possibilité par moulage en fonderie sable d'obtenir des prototypes en alliage d'aluminium - Possibilité par moulage silicone et injection de cire d'obtenir par fonderie cire perdue des prototypes en acier - Les nouvelles résines utilisées ont des performances type ABS (Acrylonitrile butadiène styrène) L'ABS permet des moulures détaillées, accepte bien la couleur, n'est pas toxique et est assez robuste pour survivre au pire traitement que les enfants peuvent lui faire. Inconvénients : - Dans le réel, il échoue dans la réplication du produit réel ou du système. - Cela pourrait si arriver que quelques pas du développement importants pourraient être omis pour recevoir un modèle de travail rapide et bon marché. - Cela peut être un des plus grands inconvénients de prototypage rapide. - Un autre inconvénient de prototypage rapide est celui dans lequel beaucoup de problèmes sont donnés en ayant pour résultat les rectifications sans fin et les révisions. - La meilleure solution dans une grande application évaluée peut ne pas être la meilleure situation possible pour le prototypage rapide. LE PROTOTYPAGE /10/2014