Le prototypage rapide, l'outillage rapide et l'outillage de production constituent les trois \u00e9tapes du processus de d\u00e9veloppement d'un produit. Chaque \u00e9tape a un objectif diff\u00e9rent, une structure de co\u00fbts distincte et implique des compromis diff\u00e9rents entre rapidit\u00e9, co\u00fbt unitaire, flexibilit\u00e9 de conception et qualit\u00e9 des pi\u00e8ces. Les confondre \u2014 par exemple, fabriquer un moule de production avant que la conception ne soit valid\u00e9e, ou s'en tenir \u00e0 des prototypes imprim\u00e9s en 3D au-del\u00e0 du stade o\u00f9 l'outillage s'av\u00e8re clairement plus rentable \u2014 constitue l'une des erreurs les plus co\u00fbteuses dans le d\u00e9veloppement de produits mat\u00e9riels.<\/p>\n\n\n\n
Ce guide s\u2019adresse aux ing\u00e9nieurs produit, aux fondateurs d\u2019entreprises de mat\u00e9riel informatique et aux responsables des achats qui doivent prendre la bonne d\u00e9cision en mati\u00e8re d\u2019outillage au bon moment dans le cycle de vie d\u2019un produit. Il explique l\u2019objectif de chaque \u00e9tape, pr\u00e9sente les co\u00fbts et les d\u00e9lais associ\u00e9s \u00e0 chacune d\u2019entre elles, indique comment reconna\u00eetre le moment o\u00f9 il faut passer \u00e0 l\u2019\u00e9tape suivante, et met en \u00e9vidence les erreurs courantes qui entra\u00eenent un gaspillage des investissements en outillage. XY Machining prend en charge ces trois \u00e9tapes \u2014 Impression 3D<\/a> et Usinage CNC<\/a> pour le prototypage, l'aluminium et l'outillage rapide P20 pour la production de transition, ainsi que l'outillage de production en acier tremp\u00e9 pour les s\u00e9ries \u00e0 grand volume \u2014 le tout sous le m\u00eame syst\u00e8me qualit\u00e9 et avec la m\u00eame \u00e9quipe d'ing\u00e9nierie, ce qui est pertinent pour la discussion sur la transition qui aura lieu plus loin dans ce guide.<\/p>\n\n\n\n Pour en savoir plus sur les proc\u00e9d\u00e9s sp\u00e9cifiques de formage de la t\u00f4le utilis\u00e9s dans la fabrication de prototypes de bo\u00eetiers et de composants structurels, consultez notre guide sur les proc\u00e9d\u00e9s de formage de la t\u00f4le. Pour l'usinage CNC en tant que m\u00e9thode de prototypage \u2014 qui permet de produire des pi\u00e8ces fonctionnelles en m\u00e9tal et en plastique avec des tol\u00e9rances plus strictes que la plupart des techniques d'impression 3D \u2014, consultez notre page consacr\u00e9e aux services d'usinage CNC.<\/p>\n\n\n\n Le prototypage rapide d\u00e9signe tout processus permettant de produire des pi\u00e8ces physiques suffisamment rapidement et \u00e0 moindre co\u00fbt pour faciliter les it\u00e9rations de conception. L\u2019objectif n\u2019est pas de fabriquer des pi\u00e8ces repr\u00e9sentatives de la production finale, mais de r\u00e9pondre rapidement aux questions de conception, avant d\u2019engager des investissements dans l\u2019outillage. Cette g\u00e9om\u00e9trie s'int\u00e8gre-t-elle dans l'ensemble ? Le m\u00e9canisme fonctionne-t-il ? Ce format tient-il bien en main ? L'\u00e9paisseur de paroi semble-t-elle correcte ? Il est tr\u00e8s peu co\u00fbteux de r\u00e9pondre \u00e0 ces questions \u00e0 l'aide d'une pi\u00e8ce imprim\u00e9e en 3D, mais cela revient tr\u00e8s cher une fois le moule usin\u00e9.<\/p>\n\n\n\n M\u00e9thodes courantes de prototypage rapide et situations dans lesquelles chacune d'entre elles est adapt\u00e9e :<\/p>\n\n\n\n Le \u00ab rapid tooling \u00bb d\u00e9signe les moules et matrices usin\u00e9s \u00e0 partir de mat\u00e9riaux plus tendres \u2014 principalement des alliages d\u2019aluminium ou de l\u2019acier pr\u00e9-tremp\u00e9 P20 \u2014 qui permettent de produire des pi\u00e8ces moul\u00e9es par injection en 1 \u00e0 3 semaines, au lieu des 6 \u00e0 12 semaines n\u00e9cessaires pour un moule de production en acier tremp\u00e9. C\u2019est gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019outillage rapide qu\u2019il est possible de r\u00e9aliser de mani\u00e8re \u00e9conomiquement viable des s\u00e9ries pilotes de 500 \u00e0 50 000 pi\u00e8ces avant de s\u2019engager dans la fabrication d\u2019un outillage de production.<\/p>\n\n\n\n La caract\u00e9ristique principale de l\u2019outillage rapide r\u00e9side dans le compromis entre rapidit\u00e9 et durabilit\u00e9. Les moules en aluminium permettent une usinage plus rapide et moins co\u00fbteux que ceux en acier, mais s\u2019usent plus rapidement \u2014 g\u00e9n\u00e9ralement entre 10 000 et 50 000 cycles avant que la qualit\u00e9 de surface ou la pr\u00e9cision dimensionnelle ne se d\u00e9t\u00e9riore. L\u2019acier pr\u00e9-tremp\u00e9 P20 n\u00e9cessite 2 \u00e0 3 semaines de fabrication et co\u00fbte plus cher, mais il r\u00e9siste \u00e0 100 000 \u00e0 250 000 cycles, ce qui le rend adapt\u00e9 \u00e0 la production interm\u00e9diaire en attendant qu\u2019un outillage de production tremp\u00e9 soit pr\u00eat.<\/p>\n\n\n\n Le prototypage rapide est la solution id\u00e9ale lorsque :<\/p>\n\n\n\n Param\u00e8tres de co\u00fbt de l'outillage rapide : les moules \u00e0 cavit\u00e9 unique en aluminium pour des pi\u00e8ces simples co\u00fbtent g\u00e9n\u00e9ralement entre 3 000 et 8 000 USD ; les moules \u00e0 cavit\u00e9 unique en P20 co\u00fbtent entre 6 000 et 15 000 USD. Les outillages rapides \u00e0 plusieurs cavit\u00e9s co\u00fbtent proportionnellement plus cher. Ces chiffres d\u00e9pendent fortement de la g\u00e9om\u00e9trie de la pi\u00e8ce, du nombre de cavit\u00e9s et de la complexit\u00e9 des actions lat\u00e9rales ou des poussoirs requis.<\/p>\n\n\n\n Les outillages de production sont des ensembles de moules en acier tremp\u00e9 \u2014 acier \u00e0 outils H13, S136 (pour les r\u00e9sines corrosives), NAK80 (pour les surfaces optiques \u00e0 haute brillance) \u2014 con\u00e7us pour supporter au moins 1 million de cycles de production sur une dur\u00e9e de vie de 5 \u00e0 10 ans. Les outils de production sont plus lents et plus co\u00fbteux \u00e0 fabriquer que les outils rapides, mais ils offrent trois avantages que ces derniers ne peuvent pas apporter : une pr\u00e9cision dimensionnelle constante sur des millions de moulages, des \u00e9tats de surface allant de la norme SPI A1 (polissage miroir) jusqu\u2019aux finitions textur\u00e9es, et des configurations \u00e0 plusieurs cavit\u00e9s (4, 8, 16, 32 cavit\u00e9s ou plus) qui r\u00e9duisent proportionnellement le temps de cycle par pi\u00e8ce.<\/p>\n\n\n\n Le outillage de production est la solution id\u00e9ale lorsque :<\/p>\n\n\n\n Param\u00e8tres de co\u00fbt des outillages de production : les outillages \u00e0 cavit\u00e9 unique en acier tremp\u00e9 pour des pi\u00e8ces simples co\u00fbtent g\u00e9n\u00e9ralement entre 15 000 et 30 000 USD. Les moules \u00e0 cavit\u00e9s multiples destin\u00e9s \u00e0 des pi\u00e8ces complexes, dot\u00e9s d\u2019actions lat\u00e9rales et de syst\u00e8mes \u00e0 canaux chauds, co\u00fbtent entre 50 000 et 150 000 USD, voire plus. La complexit\u00e9 du moule, le nombre de cavit\u00e9s et la nuance d\u2019acier sont les principaux facteurs de co\u00fbt. Le d\u00e9lai de fabrication est de 6 \u00e0 12 semaines entre la validation de la conception du moule et les premi\u00e8res pi\u00e8ces moul\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n Le moment d\u00e9cisif pour passer du prototypage \u00e0 l'outillage rapide survient lorsque le co\u00fbt unitaire des m\u00e9thodes de prototypage d\u00e9passe le co\u00fbt amorti unitaire d'un outillage rapide, pour le volume que vous pr\u00e9voyez de commander au cours des six prochains mois. Un calcul simple : si une pi\u00e8ce prototype usin\u00e9e par CNC co\u00fbte 80 USD pi\u00e8ce et que vous avez besoin de 500 pi\u00e8ces pour une s\u00e9rie pilote, cela repr\u00e9sente 40 000 USD en pi\u00e8ces prototyp\u00e9es. Un outillage rapide en aluminium \u00e0 6 000 USD, plus 2 USD par pi\u00e8ce moul\u00e9e par injection pour ce volume, repr\u00e9sente un total de 7 000 USD \u2014 soit une \u00e9conomie de 33 000 USD. La conception doit \u00e9galement \u00eatre suffisamment stable pour que l'investissement dans l'outillage ne soit pas imm\u00e9diatement perdu en raison d'un changement de g\u00e9om\u00e9trie.<\/p>\n\n\n\nLes trois \u00e9tapes : \u00e0 quoi sert chacune d'entre elles ?<\/h2>\n\n\n\n
\u00c9tape 1 : Prototypage rapide \u2014 Validation de la conception<\/h3>\n\n\n\n
\n
\u00c9tape 2 : Prototypage rapide \u2014 Production interm\u00e9diaire<\/h3>\n\n\n\n
\n
\u00c9tape 3 : Outillage de production \u2014 Con\u00e7u pour durer<\/h3>\n\n\n\n
\n
Tableau comparatif complet<\/h2>\n\n\n\n
Attribut<\/strong><\/td> Prototypage rapide<\/strong><\/td> Outillage rapide<\/strong><\/td> Outillage de production<\/strong><\/td><\/tr><\/thead> Objectif principal<\/strong><\/td> Valider la conception : forme, ajustement, fonctionnalit\u00e9<\/td> Fabrication de ponts \u2014 s\u00e9rie pilote en r\u00e9sine r\u00e9elle<\/td> Production en s\u00e9rie \u2014 co\u00fbt unitaire le plus bas<\/td><\/tr> Quantit\u00e9 produite<\/strong><\/td> 1 \u00e0 50 pi\u00e8ces (en g\u00e9n\u00e9ral)<\/td> 500 \u00e0 50 000 pi\u00e8ces<\/td> 100 000 \u00e0 plus de 10 millions de pi\u00e8ces<\/td><\/tr> Co\u00fbt des outillages<\/strong><\/td> Z\u00e9ro (sans outil)<\/td> $3K\u2013$15K en aluminium ou P20<\/td> $15K\u2013$150K+ en acier tremp\u00e9<\/td><\/tr> D\u00e9lai de fabrication des outillages<\/strong><\/td> N\/A (nombre de jours avant la premi\u00e8re partie)<\/td> 1 \u00e0 3 semaines<\/td> 6 \u00e0 12 semaines<\/td><\/tr> Mat\u00e9riau de l'outil<\/strong><\/td> N\/A<\/td> Aluminium ou acier pr\u00e9-tremp\u00e9 P20<\/td> Acier tremp\u00e9 H13, S136, NAK80<\/td><\/tr> Dur\u00e9e de vie de l'outil<\/strong><\/td> N\/A<\/td> 10 000 \u00e0 250 000 prises de vue (selon le mat\u00e9riau)<\/td> Plus d'un million de photos<\/td><\/tr> Co\u00fbt unitaire<\/strong><\/td> Tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9 (3DP) ou mod\u00e9r\u00e9 (CNC)<\/td> Milieu de gamme<\/td> Cours le plus bas sur un volume donn\u00e9<\/td><\/tr> Co\u00fbt li\u00e9 \u00e0 la modification de la conception<\/strong><\/td> N\u00e9gligeable \u2014 mise \u00e0 jour du fichier<\/td> Mod\u00e9r\u00e9 \u2014 outil de recadrage ou de retouche<\/td> \u00c9lev\u00e9 \u2014 r\u00e9aff\u00fbter ou remplacer l'outil<\/td><\/tr> Finition de surface<\/strong><\/td> Des lignes de couche (FDM) \u00e0 un rendu lisse (SLA)<\/td> Texture de qualit\u00e9 professionnelle, en \u00e9dition limit\u00e9e<\/td> SPI A1 pour n'importe quelle cat\u00e9gorie de texture<\/td><\/tr> Pr\u00e9cision des mat\u00e9riaux<\/strong><\/td> Mat\u00e9riau d'impression, et non r\u00e9sine de production<\/td> R\u00e9sine de production effective<\/td> R\u00e9sine de production effective<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Quand passer \u00e0 l'\u00e9tage sup\u00e9rieur<\/h2>\n\n\n\n
Du prototypage rapide \u00e0 l'outillage rapide<\/h3>\n\n\n\n