Le développement rapide de prototypes fait appel à différents procédés selon qu’il s’agit de pièces métalliques ou non métalliques, en fonction de la géométrie, de la fonction, du matériau et des besoins de validation de la pièce. Cet article présente le parcours de fabrication type CNC pour les prototypes, notamment le fraisage et la gravure à grande vitesse pour les pièces de grande taille en plastique et en acrylique. Il compare l’usinage CNC à l’impression 3D, à la fusion laser sur lit de poudre et à l’estampage avec outillage souple, et met en avant des considérations pratiques telles que l’usinage en une seule pièce, la conception des gabarits, le taraudage, le collage, le post-traitement, les délais de fabrication, l’utilisation des matériaux et la validation de l’assemblage. Cette comparaison aide les équipes à choisir un procédé adapté à chaque étape de validation.
Le développement rapide de prototypes concerne principalement les prototypes métalliques et non métalliques. Ces pièces sont utilisées à la place des pièces d'outillage de production afin de vérifier la structure, le fonctionnement, l'aspect et d'autres exigences.
La production de prototypes n'occupe pas de place fixe dans le calendrier de développement d'un projet et est souvent adaptée aux besoins réels des essais. À mesure que les cycles de développement ne cessent de se raccourcir, les délais de fabrication des prototypes sont eux aussi de plus en plus serrés. Cette évolution a favorisé l'adoption de technologies telles que l'impression 3D et l'outillage rapide afin de répondre aux besoins en matière de prototypage rapide. Les procédés actuels pour les prototypes non métalliques comprennent principalement le fraisage et la gravure à grande vitesse, ainsi que l’impression 3D. Les procédés courants pour les prototypes métalliques rapides incluent l’usinage, la fusion laser sur lit de poudre et l’estampage à l’aide d’outils souples. Le choix du procédé et du matériau dépend de la structure de la pièce, de son utilisation prévue et de son environnement d’exploitation.
L'usinage CNC est actuellement l'un des procédés les plus couramment utilisés pour la fabrication de prototypes. Son déroulement type comprend l'examen de la pièce, l'analyse du procédé, la planification du procédé, la programmation CN, le transfert du programme, ainsi que le fraisage et la gravure CNC.
Le fraisage et la gravure à grande vitesse CNC pour les prototypes non métalliques sont principalement utilisés pour les grandes pièces prototypes en plastique et les matériaux acryliques transparents. Les pare-chocs avant et arrière, les tableaux de bord et les garnitures intérieures de portières, par exemple, peuvent être usinés par sections, puis assemblés et soumis à une finition de surface. Ces pièces peuvent servir à l'évaluation de l'esthétique, à la validation de l'assemblage et à d'autres essais lors du développement de nouveaux véhicules.
L'usinage CNC des métaux s'apparente au fraisage et à la gravure à grande vitesse CNC utilisés pour les prototypes non métalliques ; toutefois, les prototypes métalliques doivent généralement être usinés d'un seul tenant et ne nécessitent pas de diviser le modèle CAD en sections. Ils nécessitent toutefois la conception de dispositifs de fixation pour le repositionnement et le serrage. Les métaux et les matériaux non métalliques présentant des niveaux de dureté différents, leurs paramètres de programmation diffèrent également de manière significative. En évitant de diviser le modèle dès le début, il n’est généralement pas nécessaire de procéder ultérieurement à des opérations d’assemblage ou de finition ; seules des opérations telles que le taraudage de trous filetés sont requises. L’usinage de pièces telles que les fusées de direction, les supports de suspension et les matrices d’emboutissage métalliques permet de répondre aux exigences de validation de l’assemblage lors du développement de nouveaux véhicules.
L'usinage CNC est un procédé de fabrication soustractif, tandis que l'impression 3D est un procédé de fabrication additive. Le fraisage et la gravure CNC permettent d'éliminer une grande quantité de matière excédentaire, alors que l'impression 3D peut être programmée directement à partir d'un modèle numérique et produire une pièce physique. Elle offre donc un taux d'utilisation élevé de la matière. Selon le principe sous-jacent, les procédés d’impression 3D comprennent la stéréolithographie (SLA), le modelage par dépôt fondu (FDM), le traitement numérique de la lumière (DLP) et la fusion laser de poudre métallique sur lit de poudre. Leur processus type comprend la préparation des données, la production de la pièce et le post-traitement. Par rapport à l’usinage CNC, la chaîne de processus est plus courte et nécessite généralement moins de temps de préparation et de post-traitement.
L'emboutissage à outils souples est souvent utilisé pour la fabrication de prototypes de véhicules. Ces pièces ne nécessitent généralement pas une résistance à la traction élevée, mais sont soumises à des contraintes strictes en matière de délais et de coûts. La conception des outils se concentre donc principalement sur le formage plutôt que sur la résistance à la traction, et un serre-flan n’est généralement pas prévu. Après le formage, un équipement de découpe laser peut être utilisé directement pour percer des trous et découper la pièce.
Faites-nous part de votre dessin, de votre matériau, de votre objectif de tolérance ou de votre question sur l'application. Notre équipe d'ingénieurs peut vous aider à examiner l'itinéraire d'usinage et vous suggérer une prochaine étape pratique.
Technologie de l'usinage
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