Prototypage Rapide Du modèle numérique au modèle physique

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

2. 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.

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

4. Prototypage Rapide Définition

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

6. 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.

7. Procédé par ajout de matière

8. Prototypage Rapide Monde virtuel Moyens de modélisation C.A.O. Reverse Engineering Usinage Grande Vitesse Création de surfaces à partir de nuages de points Moyen de fabrication par ajout dematière Prototype de design Prototype Fonctionnel, Outillage rapide Procédé de Post-traitement Moyens d’acquisition deformes Monde réel 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….

9. Prototypage Rapide Le prototypage rapide dans la chaîne d’obtention du prototype

10. 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 ».

11. Besoins en prototypes (2/3)

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

13. Intérêt

14. 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.

15. 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.

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

17. Domaines d’applications

18. Prototypage Rapide Conclusion

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