Prototypage Rapide avec plusieurs matériaux

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Le défi suivant suivant a été présenté à Sebastian Leifels : créer un prototype entièrement fonctionnel, dans le but d'obtenir un nouveau produit prêt au moulage et à la production industrielle. En tant que concepteur de produit chez Wöhler, fabricant allemand de technologies de métrologie et d’inspection, Sebastian devait concevoir un prototype doté de l’esthétique et des fonctionnalités du produit final. Il explique : « Il est extrêmement important de prévenir des erreurs à ce stade du processus de conception. Les modifications apportées au dispositif de moulage et au produit final sont très coûteuses. Les coûts peuvent atteindre des sommes d'euros à trois, voire à cinq chiffres. »

Sebastian était bien conscient de ce risque lorsqu'il a créé le prototype d'humidimètre pour bois HF 550 de Wohler, un appareil qui mesure le niveau d'humidité dans le bois de chauffage et autres produits en bois comme les granulés et les copeaux de bois. Voici quelques leçons tirées par l'équipe de Sebastian et de Wohler durant leur processus de prototypage rapide.

Un prototypage en interne conduit à une meilleure conception finale.

Le concepteur de produit, Sebastian Leifels, a permis de maintenir une production en interne en créant un prototype fonctionnel d'humidimètre pour bois HF 550 de Wohler.

Le concepteur de produit, Sebastian Leifels, a permis de maintenir une production en interne en créant un prototype fonctionnel d'humidimètre pour bois HF 550 de Wohler.

Sebastian avait besoin d'apporter rapidement et facilement des modifications aux prototypes pour respecter les délais, il a donc décidé d'utiliser l'impression 3D de bureau. Il a opté pour une imprimante 3D Formlabs, qui utilise la technologie de stéréolithographie (SLA) pour créer des modèles précis en quelques heures. Il se souvient : « La production d'un prototype est passée de quelques jours à quelques heures. Nous avons utilisé l'imprimante pour concevoir les pièces du boîtier de l'appareil, ceci nous a permis d'économiser plusieurs semaines sur l'ensemble du processus de développement. »

Le maintien de la production en interne a permis à l'équipe Wöhler d'avoir plus de contrôle et de rapidité dans le processus de conception. Sebastian se souvient : « Si cela était nécessaire pour les développements en cours, nous utilisions l'imprimante jour et nuit pendant plusieurs semaines. » Avec un grand nombre de prototypes, l'équipe a pu tester davantage d'idées en cours de route, ce qui a permis d'obtenir un meilleur produit final.

Lors du choix des outils, le prix ne détermine pas la qualité.

L'impression 3D SLA peut être utilisée pour les modèles nécessitant une grande précision, tels que les boîtiers encliquetables.

L'impression 3D SLA peut être utilisée pour les modèles nécessitant une grande précision, tels que les boîtiers encliquetables.

Au début du processus de conception, Sebastian disposait d'une imprimante 3D de bureau utilisant la technologie FDM (dépôt de filament fondu), dont le coût est quatre fois supérieur à celui de la machine Formlabs. Pourtant, l'imprimante FDM n'a pas pu produire certains détails précis. « Cette imprimante a permis une plus grande précision », explique Sebastian. « Notre machine précédente avait une taille de couche minimale de 0,178 mm. L'imprimante 3D Formlabs avait une taille de couche minimale de 0,025 mm. » Il poursuit : « Et même si vous choisissez la même taille de couche, l'imprimante Formlabs obtiendra toujours des résultats plus lisses. »

La combinaison de plusieurs matériaux améliore les tests utilisateurs.

Sebastian a créé les boutons et le boîtier de l'appareil avec la même imprimante 3D en utilisant différentes résines.

Sebastian a créé les boutons et le boîtier de l'appareil avec la même imprimante 3D en utilisant différentes résines.

Pour concevoir le prototype de l'humidimètre pour bois, Sebastian a dû incorporer plusieurs matériaux différents. L’imprimante 3D FDM initiale de l’équipe n’était pas en mesure d’imprimer des matériaux flexibles. L’équipe a donc initialement suivi un processus complexe. D'abord, ils ont conçu un modèle de moulage test et l'ont imprimé sur l'imprimante FDM. Ensuite, ils ont minutieusement post-traité le modèle de coulée pour lisser les surfaces. Enfin, ils ont joint le modèle avec un composé de caoutchouc. Sebastian se souvient : « C'était un processus qui prenait beaucoup de temps, et nous n'arrivions pourtant pas à obtenir des détails précis. Maintenant, nous avons simplifié notre processus en imprimant directement les pièces détaillées. »

Sebastian a utilisé Black Resin pour le boîtier et Flexible Resin pour le pavé numérique. Les touches doivent se comprimer lorsque l'utilisateur appuie dessus, les parois des boutons doivent donc être à la fois très minces et résistantes. Il explique que Flexible Resin a permis à l'équipe de « mener une large gamme de tests avec des prototypes, sans dommages ni contraintes fonctionnelles de la pièce ».

Grâce à l'impression 3D en interne, nous avons l'avantage de pouvoir tester les pièces de chaque appareil avant leur production en masse. Le risque de devoir retravailler le produit plus tard est faible.

Chez Wöhler, Sebastian et son équipe utilisent désormais leur imprimante 3D Formlabs pour tous leurs prototypes : « Grâce à l'impression 3D en interne, nous avons l'avantage de pouvoir tester les pièces de chaque appareil avant leur production en masse. Le risque de devoir retravailler le produit plus tard est faible. » L'utilisation d'une seule machine produisant plusieurs matériaux a permis d'ouvrir de nouvelles possibilités de prototypage à l'équipe Wohler. Bien que l'impression 3D en interne leur fasse économiser temps et argent, le principal avantage est la création de meilleurs produits finaux.

Découvrez l'impression 3D SLA