JS Precision

Vous tiendrez dans votre main un prototype entièrement fonctionnel en quelques jours : un côté est en alliage d'aluminium froid, usiné avec précision pour créer des ailettes de dissipateur thermique et un cadre structurel, l'autre côté est en plastique technique dur, moulé dans un boîtier ergonomique, il y a même un joint en silicone souple à l'intérieur.

Cet assemblage multi-matériaux n'est pas réalisé sur plusieurs lignes de production, mais sur un seul centre d'usinage CNC, selon une configuration unique ou un processus allégé. C'est ce que permet aujourd'hui la fabrication rapide de prototypes.

Ce guide explorera comment la technologie de prototypage rapide CNC exploite le métal, le plastique et les matériaux composites pour développer sans effort des prototypes multi-matériaux, simplifiant considérablement votre cycle d'innovation produit.

Résumé des réponses clés

Comment réaliser un prototypage multi-matériaux ? Solutions d'usinage CNC de précision JS

JS Precision possède plus de 15 ans d'expérience pratique dans le prototypage rapide multi-matériaux et a réalisé des projets de prototypes multi-matériaux pour plus de 500 clients dans 12 secteurs, notamment l'aérospatiale, le médical et l'électronique grand public.

Par exemple, nous avons prototypé un boîtier de capteur en alliage de titane et composite PEEK pour un client du secteur aérospatial, réduisant le délai de livraison à seulement quatre jours tout en maintenant une précision dimensionnelle de ± 0,005 mm.

Lors de la réalisation d'un prototype de connecteur de cathéter en acier inoxydable et silicone médical pour un client du secteur médical, nous avons amélioré de 30 % la résistance à la traction grâce à l'utilisation d'une structure à emboîtement physique. Nous avons même réalisé un prototype pour un client du secteur de l'électronique grand public : un boîtier intégré en plastique PC et alliage d'aluminium, tant sur le plan esthétique que pour sa résistance structurelle.

L'expérience couvre plus de dix combinaisons de matériaux et implique des technologies clés telles que la CNC cinq axes et le réglage adaptatif des paramètres. Ce guide est le fruit de plus d'un millier de projets de développement rapide de prototypes, et chaque élément a été testé et approuvé.

Grâce à sa solide expérience en usinage CNC multi-matériaux, JS Precision peut vous proposer des solutions personnalisées pour votre projet de développement rapide de prototypes. Il vous suffit de nous transmettre vos plans de conception ; nous les examinerons immédiatement et vous fournirons des recommandations de processus pour une exécution optimale de votre projet.

Moteur de développement rapide de prototypes : éliminer les goulots d'étranglement fondamentaux de la CNC

Pour permettre un prototypage rapide multi-matériaux de haute qualité, nous devons d'abord relever les défis fondamentaux de l'usinage CNC, liés aux différences de propriétés des matériaux et à la complexité des procédés. Ce n'est qu'en surmontant ces difficultés que nous pourrons garantir l'efficacité et la précision du développement rapide de prototypes.

Défi 1 : Intégration de la conception

Les prototypes traditionnels sont généralement développés en composants séparés, ce qui peut facilement engendrer des problèmes de précision lors de l'assemblage ultérieur. Le prototypage multi-matériaux exige que les concepteurs prennent en compte l'assemblage et la fixation des matériaux dès le départ. Par exemple, lors de l'assemblage de métal et de plastique, des dispositifs d'emboîtement physique doivent être préconçus afin d'éviter tout assemblage fragile ultérieur.

Défi 2 : Sérialisation de la fabrication

La sérialisation de la fabrication repose sur la planification des commandes et la conception des outillages. Quel matériau doit être usiné en premier : dur ou tendre ? Comment le outillage peut-il fixer solidement des pièces de différents matériaux ? L’absence de résolution de ces problèmes entraîne des défauts d’usinage. L’usinage préalable du matériau tendre, par exemple, est facilement affecté par les vibrations de l’usinage ultérieur du matériau dur .

Défi 3 : « Dialogue » matériel

Les différents matériaux présentent des forces de coupe, des coefficients de dilatation thermique et une rigidité très différents. Pour l'usinage de l'aluminium (métal) et du plastique ABS, par exemple, l'aluminium nécessite une vitesse élevée et des avances faibles, tandis que l'ABS nécessite une vitesse faible et des avances élevées.

L'utilisation des mêmes paramètres pour toutes les pièces peut facilement entraîner une distorsion des pièces ou des erreurs dimensionnelles, influençant la qualité de fabrication du prototypage rapide.

Défi 4 : Compromis entre efficacité et coût

L'usinage multi-matériaux nécessite une planification des processus plus complexe et des réglages supplémentaires, ce qui augmente les délais et les coûts d'usinage. Maintenir la qualité tout en répondant aux exigences de rapidité du prototypage rapide est un défi que les entreprises doivent relever.

Maîtriser la fabrication rapide de prototypes : technologies clés de l'usinage CNC

Après avoir surmonté les défis fondamentaux de l'usinage CNC de prototypes multi-matériaux, la maîtrise des technologies clés est essentielle pour progresser dans la fabrication de prototypes rapides . Ces technologies améliorent la qualité et l'efficacité dans trois domaines :

Logiciels de FAO et de simulation avancés

Grâce à des logiciels de FAO capables d'assister l'usinage multiaxes et la planification des séquences d'usinage, comme Mastercam, il est possible de planifier avec précision les processus d'usinage multi-matériaux . Parallèlement, la simulation de coupe en environnement virtuel permet d'anticiper les problèmes d'interférences outil-montage, évitant ainsi les erreurs d'usinage réel et limitant les pertes de matière.

Stratégies d'usinage adaptatives

1. Technologie « Single-Setup » : Pré-serrage de différents matériaux dans des dispositifs de précision. Tous les matériaux sont usinés en un seul montage, contrôlé par programme, ce qui assure une excellente précision de positionnement relatif et élimine les erreurs de montage multiples.

2. Rappel séquentiel des paramètres : Le logiciel de FAO est capable de rappeler automatiquement différentes bibliothèques de paramètres de coupe, notamment des vitesses d'avance élevées et lentes pour l'usinage des métaux, et un changement instantané vers des vitesses d'avance faibles et rapides pour les plastiques. L'outil optimal est automatiquement sélectionné, sans aucun réglage manuel continu.

Conception de luminaires intelligents

Grâce à des systèmes de montage modulaires et configurables, tels que des montages dédiés ou des blocs-étaux fraisables, l'outil peut être adapté à une grande variété de pièces de formes irrégulières. Non seulement le montage du montage est pratique, mais il stabilise également l'usinage de pièces de différents matériaux, améliorant ainsi la précision de l'usinage rapide de prototypes.

Figure 1 : Prototypage rapide CNC

La précision de l'usinage rapide de prototypes : surmonter les matériaux composites

En prototypage rapide multi-matériaux, la précision d'usinage des matériaux composites (fibres de carbone et fibres de verre) a un impact direct sur la qualité globale de l'usinage des prototypes rapides . Leurs spécificités engendrent des défis spécifiques, qui nécessitent des solutions CNC sur mesure.

Comparaison des défis des matériaux composites et des solutions CNC

Plus de solutions CNC

L'optimisation des paramètres du procédé par un réglage précis est essentielle. L'usinage des fibres par cisaillement plutôt que par traction permet d'obtenir des bords parfaits, sans délaminage ni bavures. Un aspirateur puissant aspire directement la poussière de coupe, protégeant ainsi l'équipement et la santé des opérateurs, empêchant la poussière d'altérer la précision de l'usinage et garantissant une fabrication rapide et fluide des prototypes.

JS Precision maîtrise la technologie de prototypage rapide CNC de matériaux composites, résolvant complètement les problèmes de déchirure et d'usure des outils dans l'usinage composite, garantissant un usinage de prototype rapide de haute précision et répondant à vos exigences de tests fonctionnels.

Surmonter les difficultés du prototypage rapide en métal et en plastique

Le métal et le plastique forment le duo le plus populaire pour le prototypage rapide multi-matériaux. Cependant, leurs différences de propriétés physiques (comme la conductivité thermique et la dureté) posent d'importants défis de mise en œuvre. Seule la résolution de ces difficultés permet de garantir la qualité des prototypes.

La maîtrise thermique pose un problème majeur. La chaleur d'usinage du métal est transférée au plastique et le ramollit. La solution consiste à utiliser l'usinage par sauts : l'usinage de la pièce métallique est réalisé pendant un certain temps avant de passer à la pièce en plastique ou à une autre zone afin de permettre à la pièce métallique de refroidir. Le refroidissement local, par exemple par air, est également utilisé pour éviter la déformation du plastique due à la chaleur.

La contrainte et la précision de l'interface sont également primordiales. Comment obtenir une interface homogène entre les pièces en plastique et en métal ?

La solution consiste à utiliser les capacités d'usinage de précision des fournisseurs de services de prototypage rapide CNC personnalisés tels que JS Precision pour usiner directement les microstructures (par exemple, les contre-dépouilles et les nervures) pour l'ajustement par pression, l'encliquetage ou le collage, obtenant ainsi un verrouillage physique et améliorant la résistance et l'étanchéité des joints.

Pour relever les défis du prototypage rapide en usinage des métaux et des plastiques, JS Precision propose des solutions innovantes de gestion thermique et d'usinage d'interface pour garantir la précision et la longévité de la liaison entre les deux matériaux pour des performances stables de vos prototypes.

Figure 2 : prototypage rapide en métal

Stratégies de prototypage rapide CNC personnalisé pour matériaux durs et souples

L'association de matériaux durs (acier inoxydable et alliage d'aluminium, par exemple) et de matériaux souples (plastiques souples et silicone, par exemple) est courante dans le prototypage sur mesure. Un prototypage rapide CNC sur mesure de qualité peut être obtenu en adoptant une approche d'usinage scientifique qui équilibre les exigences d'usinage des différents matériaux.

Principes d'usinage et réglage des paramètres

Usiner d'abord le matériau dur, car le processus est plus stable et génère moins de vibrations et de déformations. Utiliser ensuite le matériau dur usiné comme référence pour l'usinage du matériau tendre augmente la précision globale.

Le choix des outils de coupe doit concilier tranchant et capacité à prévenir l'accumulation de copeaux. Le réglage dynamique des paramètres prévient la fusion des matériaux mous ou leur déformation due à la surchauffe, garantissant ainsi la qualité du prototypage rapide CNC personnalisé .

JS Precision propose un service spécialisé de prototypage rapide CNC personnalisé et peut développer des techniques d'usinage personnalisées basées sur les caractéristiques des solides durs et mous pour garantir la qualité du prototype et répondre précisément à vos exigences personnalisées.

CNC vs. Impression 3D : une confrontation dans la production de prototypes multi-matériaux

L'usinage CNC et l'impression 3D sont les technologies les plus recherchées pour le prototypage multi-matériaux. Chacune présente des avantages, et son utilisation dépend de vos besoins de développement rapide de prototypes. Leurs différences peuvent vous aider à faire le bon choix.

Comparaison des avantages du prototypage multi-matériaux CNC et impression 3D

Conclusion : Le prototypage rapide CNC est plus adapté à la création de prototypes de haute précision, de haute résistance et de niveau de test fonctionnel, répondant aux exigences de haute performance du développement de prototypage rapide. L'impression 3D est néanmoins plus adaptée à la preuve de concept, à l'ajustement de forme et aux prototypes avec des cavités internes complexes.

Figure 3 : usinage CNC vs impression 3D

Étude de cas : Comment JS Precision a créé un prototype de propulsion multi-matériaux intégrée pour un drone

Cet exemple illustre clairement la manière dont l'usinage CNC répond aux problématiques de développement rapide de prototypes multi-matériaux. Nous décrirons ensuite le processus complet suivi par JS Precision pour créer un prototype de propulsion multi-matériaux pour un client du secteur des drones.

Exigences du client

Une entreprise de drones avait besoin d'un prototype de propulsion léger et à forte poussée pour des essais en vol.

Les exigences étaient une résistance élevée et une intégration coaxiale élevée des pales en composite de fibre de carbone et des moyeux en alliage d'aluminium. La pale devait peser moins de 20 g, le moyeu devait être résistant à 10 000 tr/min et léger, et l'interface entre les deux devait conserver une précision de ± 0,003 mm.

Les défis les plus importants étaient l'usinage résistant à la déchirure des lames en PRFC, la conception d'une structure légère et à haute résistance pour le moyeu en aluminium et la précision au niveau du micron à l'interface des deux.

La solution de JS Precision

1. Conception collaborative : Nos ingénieurs ont collaboré avec le client pour améliorer la conception des assemblages, en intégrant un assemblage à tenon et mortaise plutôt qu'un simple collage. Cette structure augmente la résistance de l'assemblage de 35 % et simplifie l'usinage et l'assemblage.

2. Usinage sérialisé :

• Toutes les lames en PRFC ont d'abord été usinées avec précision en une seule fois par une machine CNC à cinq axes utilisant des outils de coupe diamantés à une vitesse élevée de 12 000 tr/min et une très faible profondeur de coupe de 0,1 mm sans délaminage sur les bords.
• Dans le deuxième exemple, dans le même assemblage, le centre de la lame a été prétraité avec une structure de joint à mortaise de haute précision par des outils de coupe en carbure.
• Troisièmement, l'ébauche de roue en alliage d'aluminium prétraitée a été installée dans un gabarit de précision et une structure évidée (réduction de poids de 20 %) a été utilisée pour traiter la tête du joint à mortaise avec un ajustement serré avec le joint à mortaise.

3. Intégration et vérification : Grâce à un adhésif résistant aux hautes températures et à un système d'emboîtement physique, les deux pièces ont été assemblées par pression pour former l'hélice. Les dimensions clés ont ensuite été vérifiées à l'aide d'une machine à mesurer tridimensionnelle afin de garantir leur conformité.

Résultats

Le client a disposé d'un prototype fonctionnel prêt pour le vol et les tests en soufflerie à grande vitesse en 5 jours, validant la conception et réduisant le cycle de développement du produit de 70 % .

Le prototype a fonctionné avec la poussée attendue et s'est avéré stable pendant les tests, sécurisant l'investissement nécessaire et permettant au client de mener avec succès son projet de développement rapide de prototype à l'étape suivante.

Figure 4 : Hélice pliable en fibre de carbone

Lancez votre projet : faites appel à un service professionnel de prototypage rapide CNC

Vous devez sélectionner un fournisseur de services de prototypage rapide CNC professionnel pour un développement de prototype CNC multi-matériaux sans tracas.

Évaluez leur expertise technique : vérifiez si le prestataire possède le savoir-faire et l'équipement nécessaires pour traiter tous les matériaux de votre projet, du prototypage rapide de métaux aux plastiques spéciaux. Par exemple, est-il capable de traiter des matériaux spéciaux comme le PEEK et les composites chargés en céramique ? Dispose-t-il d'équipements CNC cinq axes pour la fabrication de structures complexes ?

Explorez les capacités d'assistance technique : Un prestataire de services compétent assurera la conception en vue d'une revue de fabricabilité, plutôt que de se contenter d'accepter passivement les plans. Il est capable de signaler proactivement les problèmes de fabricabilité dans la conception et de fournir des recommandations d'optimisation, vous permettant ainsi d'économiser les coûts de modification de dernière minute et d'accélérer la fabrication du prototypage.

Examen du système qualité : Il convient d'interroger le prestataire de services sur la manière dont il contrôle les dimensions clés des prototypes multi-matériaux, notamment la précision des ajustements d'interface. La présence ou non d'équipements de test, tels que des machines à mesurer tridimensionnelles, et d'une procédure de test rigoureuse a une influence directe sur la qualité du prototype.

Guider le processus de devis : Une plateforme de services moderne doit proposer un processus de devis en ligne fluide et expliciter clairement les problématiques liées aux processus et les structures de coûts. Des devis rapides et précis vous permettent de planifier le budget de votre projet dans les délais et de minimiser le délai de lancement.

JS Precision propose un service de prototypage rapide CNC complet, bénéficiant d'une expertise technique complète, d'un accompagnement d'ingénieurs professionnels et d'un système d'assurance qualité complet. Notre processus de devis rapide vous permet de démarrer votre projet efficacement, en toute confiance et rapidement.

FAQ

Q1 : L'usinage CNC de prototypes multi-matériaux est-il beaucoup plus lent que l'impression 3D ?

Pas toujours. Pour les prototypes à structure complexe mais nécessitant une faible résistance, l'impression 3D pourrait être plus rapide. Pour des prototypes fonctionnels de haute précision avec un bon état de surface et des propriétés de matériaux réalistes, la CNC présente généralement des avantages en termes de délai de disponibilité de la première pièce. Cela s'explique par le fait qu'elle permet de gagner du temps sur les processus fastidieux après l'impression 3D, notamment le retrait des supports, le ponçage et la post-cuisson, et qu'elle répond mieux aux exigences d'efficacité du développement rapide de prototypes.

Q2 : Le prototypage CNC multi-matériaux est-il très coûteux ?

L'usinage multi-matériaux est plus coûteux en raison de sa complexité, mais la valeur ajoutée compense largement le coût différentiel. Grâce à la fabrication unique de prototypes rapides, vous pouvez résoudre les problèmes de compatibilité des matériaux, les interférences d'assemblage et les goulots d'étranglement des performances, et éviter des modifications qui seraient des dizaines, voire des centaines de fois plus coûteuses en volume de production.

Q3 : Dans combien de temps puis-je obtenir un prototype CNC multi-matériaux ?

Chez JS Precision, grâce à notre processus standard d'usinage rapide de prototypes, de la réception de vos données qualifiées à l'expédition, les prototypes multi-matériaux simples peuvent être réalisés en 2 à 3 jours ouvrés, et les prototypes complexes en seulement 5 à 7 jours ouvrés. Ainsi, nous pouvons respecter votre calendrier de développement rapide de prototypes sans retarder votre cycle de développement.

Q4 : Quelles sont les combinaisons de matériaux exotiques que vous pouvez usiner ?

Outre les métaux et plastiques standards, nous usinons également avec succès des combinaisons de PEEK et d'alliages de titane, des composites chargés en céramique et des alliages d'aluminium, ainsi que des combinaisons d'ULTEM et d'alliages de cuivre. Nos ingénieurs possèdent une solide expérience en prototypage rapide CNC sur mesure. Contactez-nous pour discuter de vos besoins spécifiques et développer une solution d'usinage performante.

Résumé

L'usinage CNC a depuis longtemps dépassé le stéréotype de la « découpe du métal » et porte le prototypage rapide vers de nouveaux sommets grâce à sa flexibilité et sa précision inégalées.

En combinant les performances de pointe d'une variété de matériaux, il vous permet de toucher et de confirmer une expérience de produit presque fini au début du développement du produit, réduisant ainsi considérablement les risques de R&D et le délai de mise sur le marché.

JS Precision est votre option parfaite si vous créez un produit innovant et recherchez un partenaire de fabrication habitué à vos conceptions complexes et capable de les produire avec une grande précision.

Grâce à notre vaste expérience, à notre technologie de pointe et à nos processus efficaces, nous garantissons une exécution de qualité de vos projets de développement rapide de prototypes pour vous permettre de commercialiser vos produits à temps.