Qu’est-ce que le prototypage industriel ?
On peut définir le prototypage industriel comme la capacité à contrôler et valider, en conditions réelles, les aspects fonctionnels et niveaux de rendu esthétique d’une pièce, d’un objet ou d’un produit à partir du prototype de celui-ci.
Le prototypage consiste donc à réaliser le prototype de pièces, de sous-ensemble ou du produit dans son intégralité, selon divers procédés de fabrication, comme l’impression 3D, sans passer par la conception, l’industrialisation et la production des outillages ni des coûts onéreux de matières premières.
Le prototype peut s’approcher au plus près de la réalité jusqu’à envisager une mini-série de produits à partir de l’idée initiale.
Quels sont les différents types de prototypes en industrie ?
Il existe plusieurs types de solutions selon le stade de développement du projet, sa faisabilité, la qualité attendue et l’utilisation qui sera faite du prototype :
- La maquette conceptuelle : un POC pour confronter les itérations de mise au point
C’est le premier niveau du prototype, le plus simple. Il s’agit d’un POC (Proof of concept ou Preuve de Concept) très basique qui sera surtout utilisé au niveau électronique ou logiciel pour une première étape de validation. Voire pour valider un concept dans le cadre d’une démarche de design de service.
L’objectif est de valider un concept, une approche formelle, une fonction avec un minimum de dépense.
Pour cela, il peut être fait appel à des solutions d’impression 3D comme la dépose de fil, la stéréolithographie ou encore le frittage de poudre (SLA).
Ces procédés permettent de confronter rapidement les itérations de mise au point par des boucles rapides et courtes (lean engineering).
- La maquette esthétique : plus esthétique mais sans contrainte de force
On monte d’un cran dans le niveau de prototypage avec l’intégration de quelques fonctionnalités techniques. Mais à ce stade, il n’y a pas de contraintes de force.
On va privilégier le design et le rendu avec une esthétique qui peut être bien travaillée pour valoriser le prototype de l’objet ou du produit.
- Le prototype fonctionnel : pour confronter la modélisation 3D à la réalité et aux fonctions
Il est un peu plus évolué que la maquette esthétique quant aux fonctionnalités proposées. A l’inverse, il peut ne pas être travaillé au niveau du rendu esthétique.
L’objectif est de confronter la modélisation 3D à la réalité d’un ensemble de pièces et composants assurant des fonctions.
Il est alors possible de procéder à une mise au point plus fine du fait de la résistance mécanique des pièces, de l’utilisation de matériaux proches de la réalité série du produit.
- Le prototype fonctionnel et esthétique : le plus abouti jusqu’à la pré-série
C’est la combinaison des deux précédents. Il est le plus proche possible de la série sur le plan technique, par exemple pour dévoiler un projet en présentation officielle ou communiquer pour enregistrer des marques d’intérêt voire des pré-commandes.
Il est possible d’envisager au final l’utilisation des procédés de prototypage pour produire une petite série de 5, 10 ou 50 pièces.
Sans investir dans l’industrialisation et l’outillage de production, cela permet de pouvoir mener des tests utilisateurs, des démonstrations commerciales, convaincre des investisseurs pour des startups qui cherchent à lever des fonds en phase d’amorçage.
Quels sont les pré-requis de mise en œuvre de la réalisation d’un prototype industriel ?
Dans l’idéal, il faut disposer de fichiers issus d’un logiciel 3D qui soient les plus proches de la fabrication en série.
Ensuite, le processus part d’une nomenclature BOM (Bill of Materials), c’est à dire – selon la définition courante – « la liste complète de tous les articles, pièces, matières premières et les assemblages nécessaires » et d’un cahier des charges fonctionnel.
Quels sont les procédés de prototypage industriel les plus courants ?
Parmi les procédés les plus courants pour prototyper un produit industriel ou tout type d’objet, on peut citer les trois principaux :
- Impression 3D également appelée fabrication additive :
- Stéréolithographie
- Frittage laser de poudre (SLS) plastique ou métal
- Moules d’injection en silicone
- Usinage à grande vitesse
Quels sont les matériaux les plus fréquemment utilisés selon le procédé ?
Le prototypage d’une pièce, d’un sous-ensemble ou d’un produit complet est le plus fréquemment réalisé en métal ou en plastique.
Quel est le délai moyen de réalisation d’un prototypage rapide chez SERETEC ?
Si le dossier d’étude est complet après analyse, il faut compter entre dix et quinze jours pour la réalisation des pièces et l’assemblage du prototype. Soit entre deux et trois semaines.
Un délai de fabrication auquel il convient d’ajouter un nécessaire de temps de mise au point qui est variable selon l’avancée du projet, côté client.
Quels sont les différents niveaux de rendu esthétique possibles d’un prototype pour des produits industriels ?
Les rendus esthétiques d’un prototype dépendent du choix quant à l’état de surface :
- Finition peinture (anodisation, époxy…)
- Chromage
- Bi-matière
- Texture (grainage)
Pourquoi confier la réalisation d’un prototype industriel à SERETEC ?
- Parce que SERETEC est un bureau d’études mécanique en plasturgie, également spécialisé en prototypage industriel depuis plus de 30 ans avec une expertise en industrialisation de produit. Tout prototype sera donc envisagé et réalisé en prenant en compte sa faisabilité industrielle à terme, s’il doit être converti en série, dans une logique d’amortissements des coûts initiaux.
Parce que les compétences “métier” sont détenues en internes par SERETEC ce qui garantit réactivité et délais maîtrisés.
Parce que SERETEC est depuis 2020 partie intégrante de WAE Group ce qui renforce d’autant plus sa logique d’intégration industrielle.
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Si le prototype est validé, quelles sont les étapes suivantes d’un projet industriel allant vers la fabrication en série ?
A l’issue de la validation du prototype, 2 étapes clés interviennent :
- La certification amorcée en amont avec l’identification des normes applicables et leurs prises en compte lors de la conception
- L’industrialisation avec :
- Réalisation de l’outillage de production
- Moules d’injection
- Parcours d’outils pour les pièces en métal
Puis une étape possible, selon les clients, la nature du projet et du produit industriel : elle est relative à la conception et réalisation d’un banc de test pour les chaînes de production ou de moyens d’essais.
Ensuite, il faut mettre en place la stratégie d’approvisionnement des composants standards et des composants électroniques. C’est la partie Supply Chain.
Enfin, la fabrication en série, en France ou en Asie, avec l’éventuelle formation préalable des équipes d’assemblage.
