Les prototypes dans la validation des conceptions

Dans le développement de produits, les prototypes jouent un rôle fondamental en permettant d’évaluer et d’améliorer une conception avant sa production finale. Ces modèles préliminaires aident non seulement à définir la géométrie, la fonctionnalité et l’esthétique d’une pièce, mais ils minimisent également les risques et optimisent les ressources.

Dans cet article, nous explorons pourquoi la phase de prototypage est cruciale dans le processus de conception.

Qu’est-ce qu’un prototype ?

En design industriel, un prototype est une représentation préliminaire d’une pièce utilisée pour évaluer différents aspects de la conception, tels que :

• Forme
• Dimension
• Esthétique
• Fonctionnalité

Selon les objectifs de l’évaluation et la complexité de la pièce, différentes techniques de prototypage sont utilisées.

Principaux techniques de prototypage

Impression 3D

L’impression 3D est une méthode rapide et économique qui permet d’obtenir des modèles dimensionnellement précis pour évaluer les aspects visuels et vérifier l’assemblage avec d’autres composants. Grâce à cette technologie, il est possible de détecter les jeux, les erreurs dimensionnelles, les problèmes ergonomiques ou de comparer différentes versions d’un design avant de prendre une décision finale.

Cependant, sa principale limitation réside dans les matériaux disponibles. Bien qu’il permette de se rapprocher du comportement réel de la pièce, il ne reproduit pas toujours fidèlement ses propriétés mécaniques, ce qui rend difficile l’évaluation de paramètres tels que la résistance ou la durabilité.

Découpe au laser

Le découpage au laser est une technique de prototypage rapide qui permet d’obtenir des pièces précises dans une grande variété de matériaux. Il est très utile pour les prototypes de pièces destinées à être industrialisées par des procédés de pressage.

Ce processus est idéal pour vérifier avec précision les dimensions et la fonctionnalité des pièces. Cependant, il présente des limites en ce qui concerne l’épaisseur des matériaux et ne peut être utilisé que pour les formes planes, ce qui limite son application aux géométries complexes.

Usinage CNC

L’usinage CNC est idéal pour les prototypes métalliques, car il permet d’obtenir une représentation exacte de la pièce finale, tant sur le plan esthétique que fonctionnel. Bien que ce processus soit plus coûteux et plus long, il est essentiel pour valider les géométries complexes et tester les propriétés mécaniques de la pièce.

Les prototypes fabriqués par CNC permettent de réaliser des essais fonctionnels, d’identifier les zones de rupture potentielles et d’ajuster la géométrie pour optimiser les performances de la pièce.

Prototypage mixte

Parfois, les projets de conception impliquent l’amélioration d’une pièce existante. Dans ce cas, le prototypage mixte utilise différentes techniques (comme la découpe, le perçage ou l’usinage) pour modifier physiquement un prototype et vérifier les modifications apportées. Cette approche est particulièrement utile dans les premières phases de la conception, lorsque les pièces ne sont pas encore complètement définies.

Avantages du prototypage

Le développement de prototypes offre des avantages clés dans le processus de conception, permettant de valider différents aspects avant de passer à la phase d’industrialisation :

• L’esthétique : Il est possible d’améliorer les aspects esthétiques tels que les défauts de surface ou les petits défauts difficiles à détecter sur les modèles 3D.
• La dimension : Le fait de disposer de la pièce physique permet de vérifier des aspects tels que l’ergonomie ou la cohérence dimensionnelle de la pièce par rapport aux autres éléments.
• Assemblage des pièces : Il est essentiel que toutes les pièces s’emboîtent correctement les unes dans les autres. Les prototypes permettent de réaliser des assemblages physiques afin d’identifier et de corriger les défauts d’assemblage, évitant ainsi des modifications coûteuses sur des pièces interdépendantes.
• Exigences techniques : Le prototypage permet de tester les pièces pour vérifier qu’elles sont conformes à certains aspects tels que la rigidité, la flexibilité, la résistance, la torsion, la durabilité aux cycles ou la résistance à la corrosion, entre autres.

Chez STAC Industry, les prototypes sont essentiels dans tous les processus de conception. Ils nous permettent d’obtenir des pièces physiques avant la production, ce qui facilite l’identification des erreurs et la mise en œuvre des améliorations. De cette manière, on économise beaucoup de temps et d’argent, en évitant des corrections coûteuses et en s’assurant que le produit final répond aux exigences techniques et esthétiques établies.