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Guide d'achat : les critères de choix déterminants (03/06/2000)

Le choix d'un équipement s'effectuera, bien sûr, sous l'angle de la fonction à conférer au prototype. Mais les critères économiques sont très présents, tant par l'investissement que par le coût d'exploitation.
Le volume de travail/ le collage A l'évidence, la taille des pièces est importante puisqu'elle détermine le volume de travail, même si des techniques de collage permettent de dépasser ces limites. Du fait de la nature du matériau, le collage peut s'avérer plus ou moins facile. Matériau Le matériau et ses caractéristiques figurent parmi les critères de choix principaux. Du type de matériau dépend l'usage du prototype. On le souhaite ?bonne matière?, c'est à dire offrant les mêmes caractéristiques que celles du produit final. En attendant, il peut être fragile ou résistant, rigide ou flexible (autorisant même le clipsage), résistant en vibration, en température, voire supportant les conditions d'injection proche de la normale pour les outillages. Poreux, le matériau interdira certains tests immergés, certains process de duplication, voire certains niveaux de qualité de finition. Enfin, il brûle avec plus ou moins de facilit... et fait plus ou moins de résidus. Autrement dit : A chaque matériau, sa finalité et son procédé. Les supports Les supports sont rendus nécessaires chaque fois que la croissance d'une couche de matière rencontr... le vide ; ou que la matière non polymérisée ne suffit pas pour supporter ou contrôler la position de cette couche. Les supports sont autant d'éléments à créer, à fabriquer, puis à supprimer après obtention de la pièce. La trace qu'ils laisseront est proportionnelle à la facilité avec laquelle ils s'enlèveront, elle-même est fonction de leur diamètre qui va heureusement en diminuant. Leur création est de mieux en mieux automatisée. Mais certaines pièces de géométrie fermée (une tubulure par exemple), interdisent leur suppression. Leur création réfléchie permet cependant d'optimiser leur nombre, la rigidité de la pièce, les phénomènes de retrait, et le temps de fabrication global. A noter que le procédé FDM utilise des supports solubles. La résolution, l'état de surface Les ?prototypistes? préfèrent parler d'état de surface. Il est fonction de la résolution de l'outil qui génère la couche de matière : le diamètre du faisceau laser en stéréolithographie, le grain de poudre en frittage, l'épaisseur de couche avec les procédés FDM (Fuse deposition modelling) et LOM (Laminated object manufacturing). La précision et le retrait La précision traduit la fidélité d'obtention des dimensions exactes, après achèvement du cycle de production. Hormis les imprécisions liées aux éléments de machines, c'est le retrait du matériau qui en est le principal facteur. Il est présent à chaque fois que le matériau de base subit une élévation de température, notamment en frittage. Sa maîtrise passe par l'habileté de l'opérateur et son savoir-faire, et cela d'autant plus que le retrait n'est pas isotrope. Les acrylates sont réputés avoir un fort retrait, les époxydes, un retrait quasi nul. Les avancées en matière de matériaux obligent de revoir fréquemment ces jugements. Fluidité, viscosité pour les polymères liquides, granulométrie, pour les poudres sont des caractéristiques qui influent sur la précision. De même, plus une résine possède un fort module d'élasticité, moins la pièce se déformera en fin de fabrication. La vitesse La vitesse d'obtention d'un prototype est un paramètre assez subjectif qui se mesurera de manière globale, en heures, en jours, voire en semaines. La croissance de couche selon l'axe Z (en mm/h) est une indication, essentiellement fonction de l'épaisseur de couche fabriquée, compte tenu des opérations incompressibles de mise en place de la nouvelle couche, des opérations de raclage, rabotage, aspiration, etc. Il ne faut pas omettre les opérations de mise en route, de préparation et de finition. La mise en œuvre, les pré-traitements et post-traitements Les opérations de pré et post traitements sont à prendre en considération tant sur le plan de leur simplicité de mise en œuvre et de leur rapidité, que sur le plan de la qualité obtenue. Citons : la création de supports, leur suppression (la plupart du temps opération manuelle) la finition (sablage, polissage, peinture), l'imprégnation de la pièce, la cuisson finale en four UV, four flash, etc. L'environnement La toxicité de certains matériaux, notamment des résines, impose une atmosphère ventilée, même si la plupart des machines utilisant ces matériaux possèdent des enceintes confinées. Une atmosphère contrôlée en température et hygrométrie peut être un avantage. L'absence de vibration est aussi une condition nécessaire. Les lasers exigent un système de refroidissement par eau. Le procédé DTM fonctionne sous atmosphère d'azote. Le prix De 350 000 francs pour une machine de bureau, à plusieurs millions de francs pour un équipement de frit-tage, l'investissement gagne à être étudié. Les sociétés de services sont alors les mieux armées pour rentabiliser ces machines et leur équipement périphérique associé. Le coût de possession Il inclut tous les coûts de fonctionnement. Et il y en a. A commencer par le contrat de maintenance annuel qui peut atteindre 300 000 francs. Celui-ci n'inclut pas systématiquement les faisceaux laser ou quelques composants optiques à 46 500 francs pièce. Le remplacement d'un laser après 2 000 à 5 000 heures de fonctionnement oscille entre 150 000 et 400 000 francs, selon sa nature et sa puissance. Et parfois, il y en a deux sur une machin... Les consommables représentent une deuxième charge, presque prohibitive. Un ABS banal en granulés qui coûte 20 francs le kg se voit vendu 1 500 francs/kg, adaptation à la machine oblige. Parfois le matériau n'est pas recyclable ; parfois il l'est, mais il devient alors source de nouvelles contraintes opératoires. Selon sa provenance, des stocks devront être constitués. Enfin, la consommation électrique est loin d'être négligeable et d'autres servitudes comme l'air comprimé sont souvent obligatoires.

Ph.B

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