Quelle est la différence entre l'impression 3D et le prototypage rapide ?

Définition du prototypage rapide (RPT)

Le prototypage rapide (PR), introduit dans la fabrication à la fin des années 80, est une technologie émergente de méthode de dépôt de matériaux et est considéré comme une percée impressionnante pour cette génération de fabricants. Combinant l'ingénierie mécanique, les logiciels de conception CAO, les techniques d'ingénierie inverse, la technologie de fabrication additive, les technologies de commande numérique, la recherche en science des matériaux et les technologies laser, le prototypage rapide permet de transformer rapidement des idées de conception en prototypes fonctionnels ou de produire directement des pièces, offrant ainsi une méthode économique de prototypage de nouvelles conceptions tout en validant des projets potentiels.

Définition de l'impression 3D

L'impression 3D est apparue au milieu des années 1990 comme une technique innovante de prototypage rapide utilisant des technologies telles que la photopolymérisation et le laminage du papier. Semblable à l'impression traditionnelle, les imprimantes sont remplies de "matériaux d'impression", tels que des liquides ou des poudres. Une fois connectés à un système informatique, ces "matériaux d'impression" peuvent être déposés couche par couche jusqu'à ce qu'un plan virtuel soit transformé en objet physique - ce processus est connu sous le nom de technologie d'impression 3D par stéréolithographie.

À l'heure actuelle, les médias nationaux ont l'habitude d'appeler la technologie de prototypage rapide "impression 3D", car ce terme est plus vivant et plus descriptif. Mais cette terminologie ne se réfère qu'à une branche du prototypage rapide - certains processus de prototypage rapide relèvent de l'"impression tridimensionnelle".

Différences

Les imprimantes 3D sont des formes plus simples de machines de prototypage rapide ; elles génèrent moins de déchets et ont des exigences de capacité plus faibles.

Le prototypage rapide est depuis longtemps utilisé par les industries automobile et aérospatiale comme une méthode efficace pour créer rapidement des pièces fonctionnelles.

Les imprimantes 3D ont tendance à être plus petites et plus portables que leurs homologues RP, ce qui leur permet de s'adapter aux environnements de bureau tout en consommant moins d'énergie et d'espace. Les imprimantes 3D se spécialisent dans la reproduction en faible volume d'objets en nylon ou en d'autres matières plastiques, produisant ainsi des pièces plus petites que leurs prédécesseurs.
Les machines de prototypage rapide présentent généralement des enveloppes de construction d'au moins 10 pouces d'un côté ; les imprimantes 3D sont généralement inférieures à 8 pouces dans une dimension. Mais les deux technologies peuvent remplir toutes les fonctions des machines de prototypage rapide, telles que la validation des conceptions, la création de prototypes et le partage d'informations à distance.

Les imprimantes 3D sont incroyablement conviviales et simples à utiliser et à entretenir, et des kits de bricolage sont facilement disponibles sur le marché pour les construire soi-même. Moins chères que les machines de prototypage rapide professionnelles, il est même possible d'en posséder une pour moins de 1 000 DT ; les conceptions de prototypage rapide professionnelles commencent généralement à 1 000 DT.

Les imprimantes 3D n'ont pas la précision des machines de prototypage rapide et leur choix de matériaux peut être limité en raison de leur simplicité.

Exploration des principes de formage, des avantages et des inconvénients des procédés de prototypage rapide les plus courants

1. Frittage sélectif par laser (SLS)

Avec l'équipement SLS, il est possible de créer rapidement des systèmes de canaux chauds de forme spéciale pour les moules métalliques et les moules d'injection avec une dureté Rockwell élevée et des performances de forgeage, ainsi que de fabriquer directement des pièces fonctionnelles spéciales et complexes avec une capacité de fabrication rapide pour les petits lots nécessitant des pièces fonctionnelles spéciales et complexes. La technologie SLS est devenue populaire en raison de sa capacité de production rapide de telles pièces fonctionnelles ainsi que de sa production personnalisée multi-variétés en petits lots - des caractéristiques qui ont rendu cette technique largement utilisée dans des industries telles que l'aérospatiale, l'armée, les essais et le développement de moteurs automobiles, les domaines médicaux, etc.

2. Outillage rapide pour le moulage par injection sous vide (VCM - frittage sélectif par laser)

Également appelé moulage par injection sous vide, le moulage sous vide utilise un modèle original pour produire un moule en silicone sous vide avant de le couler avec du polyuréthane, produisant ainsi une réplique exacte de son modèle. Le moulage sous vide est devenu l'une des technologies d'outillage rapide les plus fréquemment utilisées pour fabriquer des produits similaires aux plastiques techniques tout en répondant à diverses caractéristiques fonctionnelles ; il peut même être utilisé pour des productions à petite échelle.

Un moule en silicone VCM peut produire 20 séries de produits. Cette technologie est particulièrement adaptée à la reproduction de pièces fines de petite et moyenne taille utilisées dans les secteurs de l'instrumentation et de la production automobile. En outre, sa brièveté, son faible coût et sa rapidité en font une méthode de production efficace pour l'essai des produits.

Le processus général comprend le prototypage rapide 3DP/SLA (production de modèles manuels et réplication de prototypes), la production rapide de moules par machine de moulage par injection sous vide VCM, suivie de la réplication et de la production de petites séries.

3. Moulage par injection réactive à basse pression (MIR)

L'infusion à basse pression (LPI) est un processus émergent dans la production de produits moulés rapidement. Une fois que le polyuréthane à deux composants a été mélangé et injecté dans un moule rapide à température normale et à basse pression, le produit est formé par des processus chimiques et physiques tels que la polymérisation, la réticulation et le durcissement du matériau. En raison de l'utilisation de matières premières liquides, une faible pression peut rapidement remplir les cavités du moule à l'aide des moules RIM, ce qui réduit considérablement la force de serrage et le coût du moule par rapport aux méthodes traditionnelles. Les moules RIM ont fait leurs preuves pour la production de pièces de grande taille telles que les pare-chocs de voiture, les tableaux de bord et les embouts arrière avec une force de serrage et un coût réduits ; leurs applications couvrent les essais de production de la R&D automobile ainsi que les projets d'instrumentation, de créativité sculpturale et de conception architecturale, parmi beaucoup d'autres.

Le processus général de prototypage rapide avec SLS/CNC Le prototypage rapide comprend la production de modèles manuels sur des machines de prototypage rapide SLS/CNC ; la production rapide de moules à l'aide des méthodes de production rapide de moules RIM ; le moulage par injection (réplication ou production de petits lots) ;

4. Commande numérique par ordinateur (CNC)

CNC signifie machine-outil à commande numérique par ordinateur et est contrôlée par des programmes contenant des instructions symboliques ou des codes de commande qui se traduisent en code informatique à utiliser par la machine-outil. La découpe d'outils permet de transformer des matériaux bruts en pièces semi-finies et finies. Depuis que le Massachusetts Institute of Technology a mis au point sa première machine-outil à commande numérique en 1952, son utilisation s'est répandue dans l'ensemble des industries manufacturières, notamment dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de la production militaire, grâce aux progrès rapides de la technologie, tant sur le plan du matériel que des logiciels.

La CNC présente plusieurs avantages distincts par rapport aux machines-outils traditionnelles : numérisation, production à haut rendement et capacités de production de masse. En outre, sa nature numérisée lui permet de traiter sans problème des pièces aux formes structurelles complexes ; par conséquent, bien que certains ne la classent pas strictement dans la catégorie des technologies de prototypage rapide, ses pairs de l'industrie la classent souvent dans la catégorie des technologies de fabrication rapide.