Qu'est-ce qu'un prototype fonctionnel et comment en créez-vous le plus efficacement un? Cet article couvre l'objectif des prototypes fonctionnels, des matériaux communs, des processus de fabrication utilisés pour les créer, des conseils sur la réduction des coûts et des délais, et plus encore.
Une fois que vous avez créé un prototype initial, il est temps de passer à la phase de prototypage fonctionnel du processus de fabrication. Bien que les prototypes initiaux vous permettent d'explorer et de tester des concepts et des idées de conception de base, ils sont souvent fabriqués beaucoup plus rapidement et à moindre coût que les prototypes fonctionnels, et ne conviennent pas pour vous donner une idée de la façon dont votre pièce fonctionnera dans une situation réelle.
Qu'est-ce qu'un prototype fonctionnel?
Un prototype fonctionnel est un modèle de travail d'une pièce qui est utilisée pour tester ou valider un concept. Ce sont généralement des versions plus avancées des prototypes initiaux, créés avec des matériaux plus durables, contenant des composants fonctionnels et, finalement plus proche d'un produit final.
Le prototypage fonctionnel est un élément essentiel du processus de conception, car il permet aux ingénieurs et aux concepteurs d'identifier et de résoudre les problèmes de fonctionnalité avant de s'engager dans une exécution complète de production. Cela leur donne également une idée de la fabrication d'une partie, aidant à valider le processus de fabrication - ainsi que le retour sur investissement potentiel d'une conception particulière.
Quels matériaux sont utilisés pour créer des prototypes fonctionnels?
Un prototype fonctionnel réussi est celui qui est à toutes fins utiles une partie finale. Certains légers ajustements peuvent être nécessaires pour y arriver, mais essentiellement ce que vous voyez est ce que vous obtiendrez une fois que la production commencera. Cela signifie que beaucoup - sinon tous - des propriétés d'une partie finale devraient être présents dans un prototype fonctionnel. Le matériel que vous utilisez pour créer votre prototype fonctionnel est donc extrêmement important. Voici trois des catégories de matériaux les plus courantes utilisées pour fabriquer des prototypes fonctionnels.
Plastiques. Utilisé dans le prototypage fonctionnel en raison de leur facilité de fabrication, de polyvalence et de rentabilité. L'ABS, le PLA et le nylon sont parmi les plastiques les plus couramment utilisés pour les prototypes fonctionnels.
Métaux. Les prototypes qui nécessitent une résistance élevée et une durabilité sont souvent en métal, comme l'aluminium, l'acier ou le titane.
Composites. Les prototypes qui doivent être légers - et nécessitent également une forte résistance, une rigidité et une durabilité - sont souvent en composites, tels que la fibre de carbone ou la fibre de verre.
Comment choisissez-vous un matériau pour les prototypes fonctionnels?
Voici quelques facteurs que vous devrez considérer lors de la sélection d'un matériau pour le prototypage fonctionnel.
Résistance. Si un prototype sera exposé à des produits chimiques ou à des températures extrêmes, le matériau avec lequel votre prototype est fabriqué doit être capable de les résister.
Propriétés esthétiques. Si le but d'un prototype est de montrer à quoi ressemblera une pièce finie, vous devrez choisir un matériel qui possède ces qualités ou considérer le temps et les coûts liés à la post-traitement.
Processus de fabrication. Le matériau d'un prototype doit être compatible avec le processus de fabrication utilisé pour le prototypage. Par exemple, l'usinage CNC est compatible avec une variété de métaux et de plastiques, tandis que l'impression 3D est mieux adaptée à différents types de plastiques.
Coût et disponibilité. Selon l'échelle de votre projet, le coût et le temps peuvent jouer un rôle important dans la création d'un prototype fonctionnel. Les budgets plus petits nécessiteront des matériaux à faible coût et les délais serrés nécessitent des méthodes de fabrication plus rapides.
Quels processus de fabrication sont utilisés pour créer des prototypes fonctionnels?
Les prototypes fonctionnels peuvent techniquement être créés à l'aide de tout processus de fabrication. Certains, cependant, sont plus pratiques que d'autres. Le choix du bon processus de fabrication affectera grandement l’efficacité de votre projet, en termes de coût et de temps.
Les méthodes de fabrication les plus courantes utilisées pour créer des prototypes fonctionnels sont l'usinage CNC et l'impression 3D. Le bon processus dépendra principalement de la complexité de la partie et des propriétés des matériaux requises, de la quantité de prototypes dont vous avez besoin, ainsi que de toutes les contraintes de budget ou de temps.
Usinage CNC. Avec l'usinage CNC, vous pouvez créer des prototypes fonctionnels dans une large gamme de matériaux, y compris les métaux, les plastiques et les composites. La précision et la précision de la technologie le rendent idéal pour créer des prototypes avec des tolérances étroites et des géométries complexes.
Impression 3D. La modélisation du dépôt fondu (FDM) et la stéréolithographie (SLA) sont deux technologies d'impression 3D souvent utilisées pour créer des prototypes fonctionnels, en particulier lorsque les plastiques sont le bon choix de matériau pour votre projet. Les deux sont relativement rapides et abordables, et capables de créer des géométries et des structures complexes.
Comment réduire les délais de coûts et de plomb lors de la fabrication de prototypes fonctionnels?
Bien qu'il y ait des coûts associés au prototypage fonctionnel, il est imprudent de sauter entièrement la phase. Considérez le prototypage fonctionnel un investissement précoce dans la production par lots, car vous pourrez identifier les défauts de conception et de fabrication de votre part - ainsi que de bien comprendre son retour sur investissement. Cela dit, vous pouvez prendre plusieurs étapes pour réduire les coûts et les délais associés au prototypage fonctionnel.
Conception de la fabrication (DFM). En concevant un produit en tenant compte de sa fabrication à l'esprit, il est plus facile de créer des prototypes fonctionnels qui reflètent avec précision le produit final et qui peuvent être produits efficacement et de manière rentable. L'outil DFM de Protolabs Network évalue votre conception pour des résultats optimaux au stade de la citation.
Externalisation: l'externalisation de la fabrication de prototypes fonctionnels à un réseau de fabrication, tel que le réseau Protolabs, peut aider à réduire les délais de plomb et les coûts en offrant des devis instantanés, des commandes optimisées et des commentaires immédiats concernant la fabrication du prototype.
Standardisation. La normalisation des processus de conception et de production pour les prototypes fonctionnels peut aider à réduire les coûts et les délais en éliminant les variations inutiles.
Comment passer du prototypage fonctionnel à la production par lots?
Une fois qu'un prototype fonctionnel a été créé et approuvé, il est temps de prendre des mesures vers la production par lots. Cependant, cela ne signifie pas que vous devez immédiatement plonger. Un bon processus de production est prudent mais efficace. Pour y parvenir, vous pouvez prendre plusieurs étapes. En savoir plus sur la production de pièces d'utilisation finale.
Effectuer une course pilote. Une course pilote consiste à produire un petit lot du produit pour tester le processus de fabrication et identifier les problèmes potentiels qui peuvent survenir.
Optimiser le processus de production. Sur la base des résultats de la course pilote, le processus de production peut être optimisé pour améliorer l'efficacité et réduire les coûts.
Augmenter la production. Une fois le processus de production optimisé, la production par lots peut être augmentée pour répondre à la demande.
Surveiller et améliorer les processus. La surveillance continue et l'amélioration de votre processus de production peuvent aider à réduire les coûts et à améliorer l'efficacité au fil du temps.
