La meilleure façon de faire un prototype en métal

Les prototypes métalliques sont importants pour les entreprises de nombreuses industries, de l’aérospatiale à l’électronique, car un prototype métallique efficace peut conduire à un meilleur produit fini.

Cet article traite de l’importance des prototypes métalliques et examine les situations dans lesquelles le prototypage métallique est préférable au prototypage plastique.

Il aborde également diverses méthodes efficaces pour créer des prototypes métalliques : usinage CNC, impression 3D (fabrication additive), formage de tôle, moulage et extrusion. AIXI a la capacité de combiner plusieurs processus et d’offrir la meilleure solution pour vos besoins en prototypes métalliques.

Qu’est-ce qu’un prototype en métal ?

Dans le monde de la fabrication, un prototype est une maquette ou un brouillon d’une pièce. Les prototypes sont construits bien avant le début de la fabrication, ce qui permet aux concepteurs de tester et de développer la pièce.

Selon le processus de fabrication utilisé pour le prototypage, les prototypes peuvent être fabriqués à partir de divers matériaux.

Les prototypes métalliques sont des prototypes fabriqués à l’aide d’une technique de fabrication de métaux comme l’usinage CNC, le moulage ou le formage de tôles. Ils peuvent être en aluminium, en acier ou en tout autre matériau choisi par l’équipe d’ingénierie.

Bien que le métal soit souvent utilisé pour les prototypes de pré-production – des prototypes avancés qui imitent étroitement la pièce finale – il peut également être utilisé pour des prototypes à un stade précoce.

Le métal peut être préférable pour des raisons fonctionnelles ou esthétiques, ou les deux.

Pourquoi faire un prototype en métal au lieu d’un prototype en plastique ?

Dans certaines situations, les ingénieurs peuvent créer des prototypes en plastique pour des pièces qui seront éventuellement fabriquées en métal.

Cela peut arriver pour de nombreuses raisons. D’une part, de nombreux prototypes n’ont aucun rôle fonctionnel ou mécanique, donc peu importe s’ils possèdent certaines caractéristiques comme la résistance, la ductilité et la conductivité.

Et si les caractéristiques matérielles d’un prototype ne sont pas importantes, il est logique de créer le prototype en utilisant un matériau bon marché et facilement disponible. Dans de nombreux cas, le plastique est l’option la moins chère.

Mais certains prototypes ont des fonctions spéciales.

Les prototypes fonctionnels, les prototypes hybrides et les prototypes de pré-production doivent tous remplir un certain rôle, ce qui peut nécessiter des caractéristiques matérielles particulières. Le métal est souvent le meilleur fournisseur de ces caractéristiques.

Et même les prototypes non fonctionnels peuvent bénéficier du métal. Les prototypes similaires, qui sont utilisés pour démontrer un concept, ont souvent une meilleure apparence lorsqu’ils sont fabriqués à partir de métal, surtout si la pièce sera également produite en série en métal.

Le prototypage métallique peut donc augmenter les chances d’investissement précoce et de succès commercial.

La construction d’un prototype en métal présente également d’importants avantages financiers à long terme.

Si la pièce sera finalement produite en série en métal, il est relativement facile de transformer un prototype en métal en un produit fini en métal. En revanche, un prototype en plastique imprimé en 3D ne peut pas être facilement transformé en pièce de production métallique.

Avantages des prototypes métalliques :

Meilleures performances mécaniques/fonctionnelles
Des tests plus précis
Meilleure esthétique
Plus de chances d’intérêt des investisseurs
Passage à la production plus facile

Quelle est la meilleure méthode pour réaliser vos prototypes métalliques ?

En raison de leur géométrie, de leur tolérance ou de leur quantité, certains prototypes métalliques peuvent ne convenir qu’à un seul processus de fabrication, comme l’usinage CNC ou l’impression 3D.

Cependant, la plupart des pièces peuvent être fabriquées en utilisant une gamme de méthodes différentes.

Dans ce cas, nous devons déterminer quelle méthode est la meilleure – en termes d’obtention du meilleur résultat mécanique, ainsi que de réduction des coûts et du temps de fabrication au minimum. Voici quelques brèves introductions à quelques techniques courantes de fabrication de prototypes métalliques

Prototypes d’usinage des métaux

L’usinage CNC est un moyen assez abordable de créer des prototypes métalliques.

Une machine CNC utilise des instructions informatiques pour guider un outil de coupe de métal, qui enlève avec précision des sections de matériau d’un bloc de métal.

L’usinage est un outil de prototypage utile car les conceptions CAO numériques peuvent être facilement modifiées entre les prototypes, ce qui se traduit par un flux de travail efficace. Il est également facile de faire des doublons ou de distribuer le design à d’autres parties.

Le processus est également compatible avec une gamme de métaux, bien que certaines qualités d’aluminium puissent offrir la meilleure combinaison de valeur et d’usinabilité.

Les prototypes usinés CNC sont assez abordables car ils ne nécessitent aucun outillage et n’ont donc pas de quantité minimale de commande. Cependant, il y a un certain gaspillage de matière en raison de la nature soustractive du processus.

En termes de liberté de conception, les machines CNC 4 axes et 5 axes offrent une flexibilité exceptionnelle pour créer des pièces complexes avec des caractéristiques détaillées.

Avantages:
Faible coût, Liberté de conception, Sélection des matériaux

Les inconvénients:
Quelques gaspillages de matière

Voici quelques exemples de prototypes d’usinage des métaux qui ont été réalisés par AIXI. Ceci est juste pour vous donner une idée approximative des types de pièces qui conviennent à l’usinage CNC.

Prototypes d’impression 3D en métal

L’impression 3D est un autre moyen assez abordable de créer des prototypes métalliques, bien que les machines de fabrication additive métallique soient beaucoup plus chères que les imprimantes 3D FDM, qui n’impriment que des plastiques.

Des prototypes métalliques imprimés en 3D peuvent être fabriqués à l’aide de technologies AM telles que la fusion laser sélective (SLM) et le frittage laser direct de métal (DMLS).

Comme l’usinage CNC, l’impression 3D utilise des conceptions numériques comme entrée, permettant des modifications rapides de la conception.

Mais l’un des plus grands avantages de l’impression 3D métal est la flexibilité géométrique. Les prototypes imprimés en 3D en métal peuvent avoir des caractéristiques très complexes, y compris des sections internes complexes, car ils sont construits couche par couche, et non découpés dans un bloc solide.

Les prototypes métalliques peuvent avoir une finition de surface moins impressionnante que d’autres formes de prototypes métalliques, bien que de bons traitements de finition de surface puissent atténuer ce problème.

Plusieurs métaux sont disponibles sous forme de poudre AM, mais les options sont moins diversifiées que celles disponibles pour d’autres procédés.

Avantages:
Faible coût, liberté de conception

Les inconvénients:
Résistance de la pièce, sélection des matériaux

En raison des contre-dépouilles et des canaux internes, ce sont des pièces typiques pour lesquelles vous n’avez pas de meilleures options que l’impression 3D.

Prototypes en tôle

La fabrication de tôles est un groupe de procédés liés à la coupe, la déformation et l’assemblage de tôles. Il est utilisé pour fabriquer des articles fonctionnels tels que des supports, des boîtiers et des pièces industrielles.

Pour les projets de tôlerie, il peut être intéressant de créer un prototype de métal fonctionnel en utilisant les mêmes techniques de tôlerie qui seront utilisées lors de la production.

Les procédés de formage de la tôle comprennent la découpe au laser, le poinçonnage, le pliage, le filage et le soudage.

Les prototypes en tôle sont garantis solides et de haute qualité. Cependant, ils peuvent être plus chers que les alternatives si plusieurs processus de formage sont nécessaires.

Un prototype de support à angle droit avec des trous, par exemple, peut nécessiter trois machines distinctes : une découpeuse laser, un frein et une poinçonneuse, alors qu’un prototype similaire pourrait être réalisé en utilisant uniquement une machine CNC ou une imprimante 3D.

La fabrication de tôles peut être particulièrement utile si plusieurs exemplaires du prototype sont nécessaires.

Avantages:
Qualité de production, Gamme de procédés de fabrication

Les inconvénients:
Temps requis, liberté de conception limitée

Prototypes d’extrusion de métal

L’extrusion de métal est une autre technique de travail des métaux qui n’est généralement pas considérée comme un processus de prototypage.

Pendant le processus d’extrusion, le matériau est forcé à travers une ouverture profilée dans une matrice, produisant une pièce allongée avec une section transversale uniforme.

La plupart des entreprises d’extrusion ne traitent que des commandes de production en grand volume, et les prototypes ponctuels ne valent pas leur temps.

Cependant, il est parfois intéressant d’utiliser l’extrusion de métal pour le prototypage métallique, et AIXI est l’un des rares prestataires de tels services.

L’extrusion est réalisée presque exclusivement sur des alliages d’aluminium et est un procédé approprié pour des pièces simples telles que des barres métalliques, des supports et des joints.

Le processus convient aux prototypes de test et de pré-production où le prototype de métal d’extrusion imite étroitement la pièce finale. Il n’est pas recommandé pour les pièces qui seront produites à l’aide d’une autre technique.

Avantages:
Qualité de fabrication

Les inconvénients:
Gamme limitée de matériaux