Sculpter le David de Michel-Ange de la taille d’une pièce d’échecs est une tâche simple pour un ordinateur utilisant la technologie de prototype rapide (RP) tridimensionnelle ou 3D. De la même manière qu’une imprimante à jet d’encre produit une image bidimensionnelle à partir d’un fichier numérisé, la technologie de prototype rapide 3D peut faire de même avec des objets réels pour une manipulation dans l’espace réel. S’appuyant sur de nombreuses techniques, équipements et matériaux, les processus de prototypes rapides 3D fonctionnent généralement à partir d’objets de dessin assisté par ordinateur (CAO) pour la conception ou la fabrication ; ils les construisent en générant une couche de matériau à la fois jusqu’à ce qu’une réplique parfaite soit formée. Cette construction facilite la création d’un nombre presque illimité de formes et d’objets complexes, révolutionnant la conception et l’efficacité de la production.
Le prototypage se compose généralement de trois aspects : la construction de modèles pour la fabrication, l’examen du produit et le raffinement. Les utilisateurs transforment directement les schémas informatiques en prototypes. Les conceptions sont évaluées avant le début des processus de production coûteux, et les surfaces et finitions des produits peuvent être testées.
Les fabricants peuvent personnaliser presque d’innombrables formes de produits pour une production de masse ou une personnalisation client. Les itérations ou variantes de prototypes peuvent être affinées pour s’adapter après examen par les équipes de production ou les clients. Cela permet une plus grande flexibilité et un coût inférieur dans le développement de produits, par rapport au prototypage traditionnel long à la machine ou à la main.
Essentiellement, le processus RP fait référence à la construction automatisée et additive d’un objet ; c’est-à-dire que les objets sont créés en ajoutant une feuille, une poudre ou une couche liquide à la fois jusqu’à ce qu’un objet soit formé. La fabrication d’un prototype rapide en 3D fait référence à la fabrication haut de gamme de produits de précision conçus selon des spécifications techniques. De nombreuses techniques permettent la construction de pièces, de modèles et d’outillages ; ceux-ci peuvent inclure la stéréolithographie, la modélisation par dépôt fondu, la consolidation par ultrasons et le frittage laser sélectif, entre autres. Ces méthodes de construction additives superposent des sections transversales avec des techniques telles que la fusion au laser, le durcissement liquide, le perlage ou le soudage pour s’adapter à des matériaux spécifiques tels que des résines ou des feuilles. L’utilisation du RP peut réduire considérablement les coûts de matériaux et de main-d’œuvre, ainsi que le temps ; les modèles peuvent être construits en quelques heures ou jours.
À plus petite échelle, l’impression 3D est une technique courante qui est parfois appelée construction rapide de prototypes 3D. Cette opération, cependant, utilise une machine de bureau plus petite pour la conception, mais n’a pas la précision dimensionnelle schématique ou la polyvalence des matériaux des méthodes de prototype rapide 3D utilisées dans la fabrication. Le processus d’impression 3D est généralement utilisé pour créer des modèles jetables pour des démonstrations pratiques, tandis que les machines RP plus complexes possèdent des modèles d’outillage pour faciliter le processus de production lui-même. De plus, les imprimantes 3D peuvent n’offrir que quelques options de matériaux, tandis que RP peut prendre en charge des dizaines de matériaux, tels que des résines et des photopolymères, pour dupliquer des matériaux de production tels que les thermoplastiques.
Le prototypage rapide pourrait avoir des implications à long terme pour l’industrie de la même manière que la chaîne de montage a révolutionné la fabrication. Traditionnellement, les coûts de fabrication diminuent avec le temps tout au long de la durée de vie de la gamme de produits. Avec le prototypage rapide, le coût de production de quelques unités seulement n’est pas différent du coût de production de milliers. Bien que cela puisse aider à faciliter un plus petit nombre de produits pour les commandes personnalisées, les effets potentiels de cette condition sur la façon dont les économies d’échelle sont comprises sont inconnus. La fabrication avec la technologie de prototype rapide 3D peut continuer à fusionner les étapes de conception et de production en processus plus efficaces.