Comment prototyper une pièce métallique ?
Réaliser son prototype en métal ?
Habituellement, lorsque l’on parle de prototypage, on parle plutôt de pièces plastiques. Ces dernières années, la fabrication additive plastique à pris une place prépondérante dans la fabrication de POC ou de prototypes.
Même si la fabrication additive métal se développe de plus en plus, il y a plusieurs autres manières de prototyper une pièce en métal.
Pour se faire nous allons revenir à des process de fabrication plus conventionnels tels que l’usinage, la moulage en sable ou même la tôlerie.
La fabrication additive métal
Démarrons tout de même par un état des lieux de la fabrication additive métallique. Elle peut être répartie en deux grandes famille : les technologies de fusion sur lit de poudre (laser ou électrons) et le dépôt de matière (DED) sous forme de fil ou de poudre.
La fusion sur lit de poudre est une technologie très proche du frittage laser de polymères. On peut utiliser un faisceau laser (SLM) ou un faisceau d’électrons (EBM) afin de faire fondre de la poudre métallique.
En fusionnant la poudre couche par couche on créé une pièce en volume.
Cette technique à deux avantages par rapport aux autre procédés de fabrication additive métal. Elle permet la réalisation de formes complexes et l’obtention de pièce de bonne précision.
Le dépôt de matière sous énergie concentrée (DED) est une technologie très similaire au dépôt de fil plastique très connu du grand public.
On utilise une buse pour déposer un fil ou projeter une poudre directement fondu en sortie de cette buse par un faisceau laser ou d’électrons.
Cette technologie a l’avantage d’être plus rapide que le SLM et d’autoriser, aujourd’hui, des pièces de plus grandes dimensions. Néanmoins l’état de surface est généralement moins bon.
Les technologies de fabrication additives métalliques sont très intéressantes, car elles permettent d’obtenir des objets ayant de très bonnes caractéristiques mécanique. Elles permettent aussi d’obtenir des formes que l’on ne peut pas obtenir avec les process de fabrication classiques. C’est d’ailleurs pour cela qu’elles sont plébiscités par l’aéronautique. Néanmoins, elles restent encore relativement onéreuses pour beaucoup d’application prototypes.
Le moulage en sable
Le moulage en sable est une solution pour prototyper une pièce métallique qui permet de réaliser des pièces de fonderies, comme on le ferait avec un moule permanent, mais pour un budget bien moindre. En effet, la réalisation du moule en sable, est bien moins onéreuse qu’un moule usiné.
Pour se faire, on utilise du sable, mélangé avec un additif pour le solidifier. On réalise le moule autour d’un master (en bois ou résine) de la pièce à réaliser, on peut ensuite couler le métal liquide directement dans le moule jusqu’à solidification.
Il est ensuite nécessaire de casser le moule pour récupérer la pièce, le moule est donc à usage unique.
L’avantage de ce procédé est qu’il permet de réaliser des pièces complexes de manière assez peu coûteuse avec un résultat proche de la pièce définitive. On peut donc procéder à des validations mécaniques et fonctionnelles. Néanmoins, le procédé , bien que pertinent pour de la petite série, n’est plus économique en volume.
L’usinage
On ne pense pas forcément à l’usinage qui semble être un procédé industriel pour de la série. Néanmoins, il est possible d’usiner des pièces unitaires pour validation de prototypes.
Cela a l’avantage d’être un procédé série, on peut donc valider le procédé en même temps que la pièce. Les ajustements sur le prototype seront directement valables pour la série.
L’usinage, n’est pas forcément très onéreux et permet de tester la pièce réelle, tant en terme de géométrie qu’en terme de fonction et notamment de tenue mécanique. Le plus gros facteur de coût est la complexité de la pièce, il est important de le prendre en compte dans la conception.
Le cas de la tôlerie
La tôlerie n’est pas la première technologie à laquelle on pense pour prototyper une pièce métallique. néanmoins, elle amène de nombreux avantages : elle reste abordable, ne nécessite généralement pas d’outillage particulier, mais permet d’avoir un produit avec un procédé de fabrication série.
Alors lorsque vous souhaitez développer un produit, puis en faire un prototype, pensez à cette alternative !
Un prototypage lors de la conception de son produit nécessite de la réflexion, il est important de discuter des besoin de validation du prototype avec un professionnel !
Votre produit a des pièces en métal et vous souhaitez prototyper ? Vous ne savez pas à qui vous adresser ?
