Qu'est-ce qu'un modèle de prototype rapide?

Un modèle de prototype rapide est généralement une pièce en plastique ou en métal créée à partir d'un dessin informatique, ce qui permet au client d'examiner un produit en cours de développement. À partir de la fin du XXe siècle, un logiciel a été développé pour permettre aux concepteurs de créer des dessins en trois dimensions (3D). Le développement parallèle d'équipements susceptibles de créer des structures physiques à partir de ces dessins a conduit à la modélisation rapide.

La conception d'une pièce à l'aide d'un logiciel 3D commence par un dessin conceptuel de la pièce souhaitée. Un concepteur peut prendre ce dessin et créer un modèle 3D basé sur un logiciel, qui permet de visualiser une pièce sous différents angles ou orientations. Ce logiciel peut également virtuellement désassembler la pièce pour montrer à un client comment l’assemblage peut avoir lieu dans une usine. La conception logicielle inclut souvent la possibilité de "tester" la pièce dans différentes conditions de stress ou d'impact pour estimer les défaillances ou les défauts de conception.

Le développement rapide de prototypes est devenu une réalité avec l'introduction des imprimantes 3D. Plusieurs technologies différentes ont évolué à la fin du XXe siècle, mais toutes étaient liées aux programmes de conception assistée par ordinateur (CAO) qui créaient des modèles de logiciels. Toutes les imprimantes 3D utilisent une technique de construction séquentielle de couches successives de plastiques ou de métaux pour créer un échantillon physique de la pièce.

Un type d'imprimante utilisait une poudre fine à l'intérieur d'une armoire d'imprimante. Les logiciels informatiques transformèrent le dessin en milliers de couches extrêmement fines, comme une découpe extrêmement fine de l’image. L'imprimante a pulvérisé un liant chimique sur la poudre sous la forme de la couche la plus basse. De la poudre a ensuite été mélangée à cette couche et le plateau plat a été réduit de très petite quantité. La couche suivante de liant et de poudre a été ajoutée, et ainsi de suite, jusqu’à obtention d’une pièce 3D. Selon la complexité de la pièce, l’imprimante peut devoir fonctionner pendant plusieurs jours pour compléter un échantillon.

Un autre type d’imprimante prototype rapide utilisait un plastique fusible. Une buse a placé de minuscules points du matériau fondu sur le plateau de l'imprimante par couches successives pour constituer une pièce. Ces pièces étaient souvent utilisables directement depuis la machine, car les couches de plastique formaient un prototype en plastique solide. Il s'agissait d'une amélioration par rapport à certaines imprimantes à poudre, qui créaient des pièces pouvant être manipulées, mais pouvant ne pas être assez robustes pour les tests ou l'utilisation réelle.

Un processus appelé frittage des métaux pourrait également créer un modèle prototype rapide. Un métal tel que l'aluminium ou le cuivre ayant un point de fusion relativement bas pourrait être utilisé dans une imprimante 3D de la même manière qu'un plastique fondu. La pièce métallique finie ne nécessitait souvent aucun traitement supplémentaire et pouvait être utilisée directement à partir de la machine pour des tests ou un développement ultérieur.

Au XXIe siècle, de nombreux produits étaient entièrement conçus avec un logiciel de CAO, faisant de l’image virtuelle un prototype de modèle rapide, sans qu’il soit nécessaire de créer un échantillon physique. Cela est devenu courant pour les grosses machines industrielles, les avions et les gros véhicules tels que les navires. De nombreuses pièces étaient trop volumineuses pour créer des prototypes distincts ou auraient retardé le développement du produit final.

Les ingénieurs ont développé des tests logiciels capables de simuler des conditions de test réelles, éliminant ainsi le besoin de tests de prototypes. Le premier avion commercial a été conçu de cette façon à la fin du 20e siècle. Un avion à réaction commercial a été entièrement construit sur ordinateur, passant directement d’une conception à un avion capable de voler, sans prototypes intermédiaires.