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

L'impression 3D et le prototypage rapide sont des technologies transformatrices qui ont révolutionné des secteurs allant de la fabrication aux soins de santé. Bien que ces termes soient souvent utilisés de manière interchangeable, ils ont des objectifs distincts. Voyons ce qui les distingue et pourquoi il est essentiel pour les professionnels et les passionnés de comprendre la différence.

Définition du prototypage rapide (RPT)

Prototypage rapide (RP)Le prototypage rapide, 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

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. Similaire à l'impression traditionnelle, avec des imprimantes 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. stéréolithographie la technologie d'impression.

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 essentielles entre l'impression 3D et le prototypage rapide

Bien qu'il s'agisse d'une méthode utilisée dans le cadre de l'impression 3D et du prototypage rapide, les deux termes ne sont pas interchangeables. Voici les principales 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 à prototypage rapide, ce qui leur permet de s'adapter aux environnements de bureau tout en consommant moins d'énergie et d'espace. L'impression 3D et le prototypage rapide sont spécialisés dans la reproduction en faible volume d'objets en nylon ou en d'autres matières plastiques, ce qui permet de produire 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 SLS Grâce à cet équipement, il est possible de créer rapidement des systèmes à canaux chauds de forme spéciale pour les moules métalliques et les moules à injection présentant une dureté Rockwell et des performances de forgeage élevées, 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 pièces fonctionnelles de ce type, ainsi que de sa production personnalisée en petites séries - caractéristiques qui ont permis à cette technique d'être largement utilisée dans des secteurs tels 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 "vide". moulage par injectionLe moulage sous vide utilise un modèle original pour produire un moule en silicone dans des conditions de 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 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 l'impression 3D et le prototypage rapide (production de modèles manuels et réplication de prototypes), la production rapide de moules par la machine de moulage par injection sous vide VCM, puis la réplication et 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 permet de remplir rapidement 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, les tableaux de bord et les embouts arrière des voitures, avec une force de serrage et un coût réduits. Leurs applications couvrent les essais de production de l'impression 3D et du prototypage rapide dans le secteur 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, la machine-outil à commande numérique est devenue un outil de travail. Machine CNC En 1952, l'outil a été utilisé dans toutes les industries manufacturières, y compris l'automobile, l'aérospatiale et les installations de production militaire, grâce aux progrès rapides de la technologie, tant au niveau 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.

Lequel choisir ?

Lorsqu'il s'agit de choisir entre l'impression 3D et le prototypage rapide, il est important de tenir compte de vos besoins et de vos objectifs :

• Si vous cherchez à créer un prototype fonctionnel ou à produire une petite série d'un modèle spécifique, l'impression 3D pourrait être la meilleure solution en raison de son prix abordable et de sa rapidité.
• Si vous en êtes aux premières étapes de la conception et que vous avez besoin de tester rapidement différentes itérations d'un prototype, le prototypage rapide (qui peut faire appel à l'impression 3D) est la méthode idéale pour répondre à vos besoins.

En fin de compte, la différence entre l'impression 3D et le prototypage rapide réside dans leur portée et leur objectif. L'impression 3D est un outil utilisé pour productionLe prototypage rapide est un processus qui utilise plusieurs outils, dont l'impression 3D, pour créer et tester rapidement des prototypes.

Applications dans différentes industries

L'impression 3D et le prototypage rapide sont tous deux utilisés dans diverses industries, mais ils servent chacun des objectifs différents en fonction du stade de développement :

Dans le domaine de la conception et de la fabrication de produits:

• Impression 3D: Idéal pour la création de pièces personnalisées en faible volume, la production de modèles uniques et la fabrication de composants qui seraient coûteux ou impossibles à réaliser avec des méthodes traditionnelles.
• Prototypage rapide: Souvent utilisé au début du cycle de développement d'un produit pour créer des prototypes rapides qui peuvent être testés et affinés avant la production finale.

Dans le domaine de la santé:

• Impression 3D: Largement utilisé pour la création de prothèses, d'implants et d'instruments chirurgicaux personnalisés, adaptés aux besoins de chaque patient.
• Prototypage rapide: Aide à créer des dispositifs médicaux et à les tester avant la production en série.

Dans l'automobile et l'aérospatiale:

• Impression 3D: Utilisé pour créer des composants légers et des pièces sur mesure, ainsi que pour la fabrication à la demande.
• Prototypage rapide: Il joue un rôle essentiel en testant les nouveaux modèles de voitures et les conceptions aérospatiales, en garantissant la sécurité et la fonctionnalité avant la fabrication.

Conclusion

Dans le monde rapide de la fabrication, il est essentiel de comprendre la différence entre l'impression 3D et le prototypage rapide pour maximiser l'efficacité et optimiser vos processus de conception et de développement. Alors que l'impression 3D est une méthode de création d'objets physiques, le prototypage rapide est un concept plus large utilisé pour donner rapidement vie à des idées et tester leur fonctionnalité.

En exploitant ces deux technologies dans le bon contexte, les entreprises peuvent réduire les délais de commercialisation, diminuer les coûts et améliorer la qualité des produits. Qu'il s'agisse de développer des pièces sur mesure, de tester une nouvelle conception ou de perfectionner un produit, savoir quand et comment utiliser l'impression 3D et le prototypage rapide peut faire toute la différence.