Robert Charbonneau, Designer et inventeur

Membre de l'Association des Designers Industriels du Québec (ADIQ)

PROTOTYPAGE RAPIDE

PROTOTYPAGE RAPIDE

PROTOTYPAGE RAPIDE

LE TERME "PROTOTYPAGE RAPIDE" RÉFÈRE À LA FABRICATION DE MODÈLES PHYSIQUES TELS MAQUETTE, PROTOTYPE, OUTILLAGE, ETC, DANS UN DÉLAI TRÈS COURT ET À FAIBLE PRIX. ÇA CONCERNE ESSENTIELLEMENT LES CONCEPTS EN DÉBUT DE DÉVELOPPEMENT OÙ ON A BESOIN D'UN EXEMPLAIRE UNIQUE JUSQU'À UNE MINI-SÉRIE POUR LA PHASE PRÉ-INDUSTRIELLE.

 

IL N'Y A PAS SI LONGTEMPS, LES PROCÉDÉS DISPONIBLES RENDAIENT LA CHOSE IMPOSSIBLE OU HORS DE PRIX. IL EXISTE MAINTENANT PLUSIEURS POSSIBILITÉS TECHNOLOGIQUES QUI FONT QUE C'EST NON SEULEMENT POSSIBLE, MAIS AUSSI ABORDABLE.

 

LORSQU'ON EST EN PHASE DE DÉVELOPPEMENT, TENIR L'OBJET ENTRE SES MAINS EST INCOMPARABLE POUR DÉTECTER D'ÉVENTUELS PROBLÈMES DE CONCEPTION. ÇA PERMET AUSSI DE COMPARER DES SOLUTIONS ALTERNATIVES ET D'EN VÉRIFIER LES IMPLICATIONS D'UNE PRODUCTION EN SÉRIE. BREF, C'EST LA CHANCE D'AFFINER LE CONCEPT AVANT D'ENGAGER DE LOURDES DÉPENSES.

Découvrez les différentes technologies et divers matériaux disponibles

TECHNOLOGIES

MATÉRIAUX

SLS

FDM

SLA

SLS

 

La technologie SLS est souvent préférée en impression 3D pour sa finition, sa résistance et son bas prix.

 

C’est un procédé qui consiste à faire se fusionner la surface d’un bac de poudre là où un rayon laser la balaie. À chaque passe, la pièce s’enfonce quelque peu dans la poudre tandis d’une nouvelle couche vient recouvrir le tout et le cycle recommence.

 

On peut ainsi obtenir des pièces d’une grande précision sans avoir recours au matériau de support, ce qui contribue à rendre le procédé économique.

 

On utilise généralement le Nylon 12 qui donne des pièces très résistantes pouvant répondre aux besoins de pratiquement tous les secteurs industriels dont l’automobile.

(Selective Laser Sintering / Frittage Laser Sélectif)

  • CARACTÉRISTIQUES

    Pièces fonctionnelles et produits finis

    Designs complexes et détaillés

    Pièces mobiles ou assemblées

    Possibilité de colorer les pièces à l'aide d'une teinture

  • INFORMATIONS TECHNIQUES

    Volume de fabrication: 7.9" x 9.8" x 13" (200 x 250 x 310mm).

    Épaisseur de couche : 0.1mm

    Épaisseur minimum: 0.45 mm

    Excellente répétabilité d'un morceau identique à l'autre

    Matériau résistant et durable

    Permet des détails fins, tels que texte ou filigranes

  • COMPARAISON

     

     

     

    SLS vs FDM

     

    Meilleur fini de surface

    Résistance mécanique identique dans tous les axes

    Peu ou pas de finition après l’impression

    Pas de matériau de support

     

    SLS vs SLA

     

    Matériau résistant et durable

    Possibilité d'imprimer des objet imbriqués

    Pas de matériau de support

FDM

 

Du fait de sa simplicité technologique, c’est le procédé d’impression 3D le plus répandu. Il convient très bien à la réalisation de prototypes et est suffisamment économique pour permettre la production de pièces en petites séries pré-industrielles.

 

Le procédé consiste à déposer couche par couche, un fin filet de résine en fusion selon un parcours qui constituera une tranche plus ou moins dense de l’objet à imprimer. C’est le principe d’un pistolet à colle chaude mais en beaucoup plus précis.

 

De nombreux polymères thermoplastiques peuvent être utilisés, mais le plus courant est l’ABS.  Ce matériau vient en plusieurs couleurs et possède une excellente résistance mécanique. Il permet aussi d’être collé pour constituer des pièces excédant les capacités de l’imprimante.

Fused Deposition Modeling / Modélisation par Dépôt Fusionné

  • CARACTÉRISTIQUES

     

    Excellente résistance mécanique permettant de faire des tests d'assemblage dans des  conditions réelles

    Thermoplastiques durables

    Excellente résistance thermique: de 95°C à 189°C

    Très bonne précision dimensionnelle

    Idéal pour la fabrication digitale directe (DDM) de grandes quantités de petites pièces

     

    Matériaux : ABS, ASA, Polycarbonate, ABS PC, PPSF

  • INFORMATIONS TECHNIQUES

     

     

     

     

    Le volume de fabrication est de 16" x 14" x 16" (406 x 356 x 406 mm). Les pièces plus grandes sont divisées en sections.

    Épaisseur de couche standard: 0.010"

    Épaisseur de couche haute résolution: 0.005" - Précision: +/- 0.005" les premiers 5 pouces, puis +/- 0.0015" par pouce supplémentaire (ABS)*

    Reproductibilité par pièce identique (ABS) +/- .001"

    Épaisseur minimale de mur en mode standard: 0.032", en mode haute résolution: 0.020"

    Fini: strates de construction visibles (hauteur dépendante de la résolution)

    * dépendant de la géométrie

  • COMPARAISON

     

     

     

     

     

     

     

    FDM vs SLA

     

    Les matériaux utilisés avec la FDM sont des thermoplastiques durables utilisés dans l'industrie: ils ne se détériorent pas avec le temps ou l'exposition aux UV.

    Meilleure résistance thermique.

    Les pièces fabriquées avec le FDM ont une meilleure précision dimensionnelle et une meilleure reproductibilité.

     

    FDM vs SLS

     

    Pièces plus grandes.

    Assemblage de pièces plus résistant: les pièces faites avec le FDM adhèrent très bien entre elles.

    Plus grande gamme de matériaux

SLA

 

Ce procédé utilise un polymère photo-sensible sous forme liquide ainsi qu’un faisceau laser pour balayer le bac de résine. À chaque passe, le laser solidifie une fine couche de polymère jusqu’à l’obtention de la pièce complète, tranche par tranche.

 

La stéréolithographie permet d’atteindre une très grande qualité d’impression 3D. Ainsi, on peut produire des pièces maîtresses pour la création de moules de silicone, par exemple. On peut aussi obtenir des pièces fonctionnelles pour des tests ou des démonstrations réalistes. Ce procédé allie qualité et prix raisonnable.

(StereoLithography Apparatus / Appareil de StéréoLithographie

  • CARACTÉRISTIQUES

    Procédé très rapide

    Un rendu des détails assez précis pour servir de pièce maître.

    Très rentable pour des séries de pièces identiques.

     

    Matériaux : Résine acrylique, Résine calcinable

  • INFORMATIONS TECHNIQUES

    Volume de fabrication : 5.7" x 5.7" x 6.9" (145 x 145 x 175 mm)

    Épaisseur de couche haute résolution (HD1): 0.001" (0.025 mm)

    Épaisseur de couche standard (HD2): 0.002" (0.05 mm)

    Épaisseur de couche basse (HD4): 0.004" (0.1 mm)

    Épaisseur minimale de mur: 0.005" (0.138mm)

    Fini: peu ou pas de strates de construction visibles

  • COMPARAISON

     

     

     

    SLA vs FDM

     

    Fini de surface

    Résistance mécanique identique dans toutes les directions

    Peu de finition

    Détails très fins

    Pièces étanches

     

    SLA vs SLS

     

    Fini de surface plus lisse

    Possibilité de pièces translucides

SLS

  • Nylon 12

    Nylon 12

     

    Le Nylon 12 associé à la technologie SLS constitue un excellent choix de matériau pour plusieurs applications. Le procédé permet la réalisation de pièces à géométries complexes sans la contrainte de supports. Le produit obtenu est solide tout en étant légèrement flexible.  Le matériau permet de produire des pièces finies ou des prototypes pleinement fonctionnels. Le polyamide offre une grande résistance mécanique et thermique et résiste également à la plupart des produits chimiques. Bio-compatible, il est sans danger pour les aliments.

     

    Les impressions sont blanches et la finition est matte. Il est cependant possible de colorer le produit imprimé en différentes teintes. Elles peuvent être rendues imperméables grâce à l’imprégnation. Son faible coûts abordages les petites séries pré-industrielles.

     

    • Utilisation

      • Prototypage de pièces fonctionnelles

      • Boîtiers et fermetures à clips

      • Applications médicales, prothèses

      • Substitut au moulage par injection

      • Designs comportant des pièces mobiles

    • Avantages

      Poudre de Nylon véritable

      Matériau durable et résistant

      Flexible

      Détails fidèles

      Bio-compatible

    Couleurs disponibles:

  • PrimeCast 101

    PrimeCast 101

     

    Le PrimeCast 101 est une poudre grise à base de polystyrène dont l'application typique est la production de modèles maîtres pour le processus de coulée à la cire perdue. C’est grâce à son excellente précision dimensionnelle et à son bas point de fusion. Le matériau est notamment optimisé pour une teneur minimale en cendres résiduelles après combustion.

     

    • Utilisation

      • Modèles pour coulée à la cire

      • Moulage sous vide

      • Moulage de plâtre et de céramique

    • Avantages

      • Haute précision dimensionnelle

      • Faible teneur en cendres résiduelles

      • Très haute qualité de surface

      • Basse température de fusion

      • Bonne résistance

    Couleur disponible:

  • FDM

  • ABS-M30

    ABS-M30

     

    L’ABS-M30 a été développé pour l’impression 3D avec le procédé FDM. C’est le plus économique des thermoplastiques. Il convient très bien pour les prototypes fonctionnels, les gabarits, les support de montage et même les pièces finales.

     

    Il est de 25 à 75% plus résistant que ABS régulier, il est plus durable.  Il permet des pièces plus lisses et des détails plus fins. Il est aussi disponible dans une variété de couleurs. Par sa résistance aux UV, à la chaleur et sa compatibilité avec les signaux RF, il offre une grande durabilité.

     

    • Utilisation

      • Composants de biens de consommation.

      • Pièces et accessoires électroniques

      • Pièces de rechange

      • Gabarits

      • Moules pour thermoformage

      • Prototypes.

    • Avantages

      • Véritable thermoplastique

      • Durable

      • Résistance mécanique, thermique et aux UV

      • Compatible avec les RF

      • Peu dispendieux

    Couleurs disponibles:

  • ASA

    ASA

     

    L’ASA (Acrylonitrile Styrène Acrylate) est un thermoplastique développé comme une alternative à l’ABS mais avec une meilleure résistance aux intempéries. C’est surtout pour cette raison, qu’on l’utilise largement dans l'industrie automobile. On s’en sert aussi en prototypage général par impression 3D avec le procédé FDM.

     

    L'ASA est structurellement très similaire à l'ABS, mais certaines différences lui confèrent une résistance accrue face aux intempéries et particulièrement en regard des rayonnement ultraviolet  (10 fois plus que l’ABS). L’ASA a une résistance thermique à long terme plus élevée et une meilleure résistance chimique. Il a une température de transition vitreuse plus basse que l’ABS ( -65 ° C contre -45 ° C), offrant ainsi de meilleures propriétés à basse température. L'ASA conserve son brillant, sa couleur et ses propriétés mécaniques lorsqu’exposé à l’extérieur. Il a aussi de bonnes propriétés antistatiques.

     

    De tous les matériaux pour FDM, c’est celui qui offre le meilleur esthétique. Ainsi, en tenant compte de l’ensemble de ces propriétés, c’est définivement un excellent choix pour le prototypage rapide, surtout si le produit doit être exposé à l’extérieur pour de longues périodes.

     

     

    • Utilisation

      • Boîtiers électriques et supports.

      • Articles de sport.

      • Prototypes de pièces d’autos.

      • Pièces pour usage extérieur.

    • Avantages

      • Véritable thermoplastique, durable et résistant

      • Stabilité aux rayons UV

      • Bonne apparence

      • Résistance mécanique

       

    Couleurs disponibles:

  • Nylon 12

    Nylon 12

     

    Le Nylon 12 utilisé en impression FDM est le même matériau reconnu dans la fabrication traditionnelle pour offrir un excellent rapport qualité-prix. Il est notamment très résistant à la fatigue et se prête bien pour les fermoirs à clip, par exemple.

     

    Les pièces construites en Nylon 12 présentent un facteur d’élongation à la rupture supérieur. Sa résilience lui confère la plus grande résistance aux choc de tous les matériaux pour FDM. Il offre aussi une très grande résistance aux produits chimiques.

     

    • Utilisation

      • Objets qui comportent des clips ou des snaps à usage répétitif

      • Outils personnalisés

      • Prototypes de textures de revêtements

      • Prototypes d’éléments de protection anti-chocs

      • Insertions à serrer

      • Gabarits

    • Avantages

      • Flexibilité

      • Grande résistance à la fatigue

      • Meilleure lamination suivant l’axe des Z

      • Résistance aux chocs

      • Résistance chimique

    Couleur disponible:

  • Polycarbonate

    POLYCARBONATE

     

    Le polycarbonate est un polymère qui possède d'excellentes propriétés mécaniques et une résistance thermique permettant une utilisation entre −100 °C et 120 °C. Pour son excellente résistance aux chocs et sa grande transparence, on l’utilise notamment pour les visières de casques de moto. (Le PC est aussi connu sous le nom commercial de LEXAN). L'innocuité physiologique du polycarbonate permet également son utilisation dans le domaine médical pour la fabrication de matériel ou de prothèses.

     

    En impression FDM, il permet de réaliser des prototypes robustes et fonctionnels. Il supporte bien la traction et la flexion. C’est aussi un matériau difficilement inflammable.

     

    Le PC n’est cependant pas compatible avec les supports solubles. Il faut donc prévoir dans le design, le retrait des supports rigides, s’il y a lieu.

     

    • Utilisation

      • Prototype fonctionnel

      • Pièces de rechange

      • Moules pour thermoformage

      • Gabarit

    • Avantages

      • A une grande résistance thermique, mécanique et aux UV.

      • Flexible

      • Durable

      • Compatible avec les RF

    Couleur disponible:

  • PC-ABS

    PC-ABS

     

    Le PC-ABS est un mélange de polycarbonate et d’ABS, associant la solidité et la résistance thermique du polycarbonate à la flexibilité de l’ABS qui lui donne un niveau élevé de résistance aux chocs. C’est le matériau idéal pour les environnements techniques exigeants. Le PC-ABS affiche également une excellente définition des éléments et un très bon fini de surface.

     

    On utilise le PC-ABS pour les applications exigeantes comme le prototypage d'outils mécaniques et la fabrication d'équipements industriels. Par ses propriétés, il convient bien pour des produits soumis à de larges écarts de température. Il est aussi bio-compatible et stérilisable.

     

    • Utilisation

      • Production de pièces en petite quantité.

      • Prototype testable.

      • Gabarits.

      • Industrie de l’automobile.

      • Clavier.

      • Boîtier de téléphone.

    • Avantages

      • Matériaux bio-compatibles et stérilisable.

      • Grande résistance sur une large plage de température.

      • Grande résistance aux chocs, même au froid.

      • Bon fini de surface.

  • PC-ISO

    PC-ISO

     

    Le PC-ISO est le thermoplastique bio-compatible le plus robuste et le plus résistant à la chaleur. On le retrouve tant dans le secteur automobile que médical. En fait, il convient parfaitement quand on souhaite obtenir un produit durable pouvant tolérer de hautes températures.

     

    Ses propriétés particulières permettent sa stérilisation par rayons gamma et par EtO, d’où son utilité en médecine. Il est conforme aux normes ISO 10993 et USP Classe VI.

     

    Si des supports étaient nécessaires, il faudra limiter les angles de contre-dépouille et les éléments difficiles à atteindre parce seuls les supports rigides peuvent être utilisés.

     

    • Utilisation

      • Accessoires médicaux

      • Composants automobiles

      • Essais de ventilateurs et turbines

      • Emballage alimentaire

      • Modèles fonctionnels

      • Gabarits

    • Avantages

      •Bio-compatible

      • Véritable thermoplastique

      • Peut être peint ou plaqué

      • Durable et résistant à la chaleur

  • PPSF

    PPSF

     

    De tous les thermoplastiques pour le procédé FDM, le PPSF est celui qui offre la meilleure résistance à la chaleur. Il a aussi une bonne résistance mécanique ainsi hydrocarbures et aux solvants.

     

    Par ses propriétés, il se qualifie très bien pour la fabrication de prototypes robustes que l’on peut tester en conditions réelles. Il supporte la stérilisation par rayons gamma, autoclavage, EtO, plasma et produit chimique, ce qui permet son utilisation dans le milieu médical.

     

    Si des supports étaient nécessaires, il faudra limiter les angles de contre-dépouille et les éléments difficiles à atteindre parce seuls les supports rigides peuvent être utilisés.

     

    • Utilisation

      • Industrie aérospatiale

      • Industrie automobile

      • Milieu médical

      • Pièces de rechange

      • Gabarits

      • Prototypes fonctionnels

    • Avantages

      • Véritable thermoplastique durable et résistant

      • Flexibilité

      • Résistance mécanique

      • Résistance thermique

      • Résistance chimique (certains solvants, essence)

      • Compatible avec les processus de stérilisation: autoclave, EtO, plasma, stérilisation chimique et par rayonnement

    Couleur disponible:

  • ULTEM 1010

    ULTEM 1010

     

    L’ULTEM 1010 est un thermoplastique de haut niveau. Son exceptionnelle solidité ainsi que sa stabilité thermique le qualifie pour des domaines d’application dans l’aérospatial, l’automobile, la médecine et l’alimentaire.

     

    Comme il est certifié bio-compatible et qu’il résiste bien à de hautes température de même qu’aux produits chimiques, il est apte pour la fabrication d’accessoires chirurgicaux ou pour la production d’aliments. Il peut être stérilisé par autoclavage.

     

    Certifications: NSF 51 et ISO 10993/USP classe VI

     

    • Utilisation

      • Outils médicaux

      • Composantes aérospatiales (extérieures)

      • Composantes d’automobiles (sous le capot)

      • Éléments semi-structuraux

    • Avantages

      • Meilleure résistance à la chaleur

      • Meilleure résistance chimique

      • Meilleure résistance la tension

      • Certification NSF 51

      • Bio-compatible

    Couleurs disponibles:

  • ULTEM 9085

    ULTEM 9085

     

    Comme la version 1010, l’ULTEM 9085 est un thermoplastique de haut niveau. Il présente sensiblement les mêmes qualités de résistance thermique et chimique, mais avec sa classification FST, il est davantage orienté vers des applications dans les secteur aérospatial et militaire. Il a aussi un excellent rapport résistance/poids.

     

    • Utilisation

      • Prototypes fonctionnels

      • Composants aérospatiales (extérieures)

      • Composants d’automobiles (sous le capot)

      • Outils médicaux

      • Produits de l’industrie militaire.

    • Avantages

      • Haute résistance à la chaleur

      • Haute résistance chimique

      • Haute résistance la tension

      • Excellent rapport résistance/poids

      • Bio-compatible

      • Certification FST

    Couleurs disponibles:

  • SLA

  • Résine Acrylique Standard

    Résine Acrylique Standard

     

    La résine acrylique utilisée avec le procédé SLA donne un rendu de très grande qualité. On peut obtenir une une finesse dans les détails et une finition de surface très lisse.

     

    Les pièces ainsi fabriquées ne sont pas aussi résistantes avec les procédés SLS ou SDM. Cependant, le rendu des détails est incomparable. On peut donc réaliser les pièces comme modèles maîtres pour le moulage dans le silicone, par exemple.

     

    Actuellement, la dimension maximale des modèles reste plus limitée que pour les autres procédés. Autre facteur à tenir compte. c’est que la résine étant un polymère photosensible. Les pièces pourraient se fragiliser (craquelures) ou changer de couleur avec une exposition prolongée à la lumière et particulièrement au soleil.

     

    • Utilisation

      • Designs avec fins détails

      • Art et joaillerie

      • Figurines et jouets

      • Modèles maîtres

    • Avantages

      • Fini de surface très lisse

      • Grande précision

      • Modèles translucides possibles

    Couleurs disponibles:

  • Résine Souple

    Résine Souple

     

    Cette résine, dite souple ou flexible, est d’une grande résilience. Extensible et compressible, elle permet de fabrication de pièces qu’aucun matériau rigide ne peut remplacer (ex.: manchon à collets). Doux au toucher, ce matériau simule un caoutchouc de dureté 80A. Sa résistance aux chocs est incomparable.

     

    • Utilisation

      • Prototypes de poignée,

      • Manchons de raccord

      • Grips

      • Joints

      • Tampons

      • Moules mous

      • Packaging

      • Art

    • Avantages

      • Capacité d’élongation : 90%

      • Simule le caoutchouc

      • Surface lisse

      • Détails fins

    Couleur disponible:

Robert Charbonneau, Designer et inventeur

438-808-5121

robert@cdesign.ca