Prototypage rapide en silicone : un guide complet | JS Precision

Le prototypage rapide en silicone est une technologie essentielle pour tout prototypage impliquant flexibilité, étanchéité ou biocompatibilité.

Du scellement des joints dans les dispositifs médicaux à l'étanchéité des composants électroniques grand public, l'obtention rapide de prototypes en silicone de haute qualité accélérera considérablement votre processus de R&D et réduira vos risques de développement.

Le guide suivant décrit l'ensemble du processus de prototypage rapide en silicone afin de vous aider à comprendre les connaissances fondamentales de cette technique.

Ce document explique également comment JS Precision, grâce à une technologie d'outillage rapide de pointe et à son expérience professionnelle , vous offre une solution clé en main, de la conception à la fabrication de pièces en silicone sur mesure, en évitant les détours et en faisant progresser efficacement votre projet.

Résumé du corrigé

Pourquoi faire confiance à ce guide ? JS Precision partage ses processus clés de prototypage rapide.

Depuis plus de 10 ans, JS Precision est un acteur majeur du prototypage rapide en silicone et du prototypage rapide en général. Certifiée ISO 9001, notre entreprise a accompagné plus de 500 clients des secteurs médical, automobile et de l'électronique grand public, et a obtenu plus de 10 certifications de coopération industrielle dans les secteurs médical et automobile.

Dans le secteur automobile, nous avons développé des prototypes fonctionnels pour les structures d'étanchéité des batteries et les composants d'amortissement de trois entreprises de véhicules à énergies nouvelles, et nous les avons aidées à raccourcir leurs cycles de test de 40 %.

Dans le secteur de l'électronique grand public, nous avons optimisé le toucher des composants souples de plus de 300 appareils portables, y compris des bracelets de montre pour deux fabricants d'objets connectés intelligents.

Bien entendu, il ne s'agit pas de vaines paroles : ce guide est le fruit de nos efforts constants pour répondre aux besoins de nos clients. Il présente une analyse détaillée, un résumé et une vue d'ensemble de ces expériences, incluant les définitions et les processus de résolution des problèmes que vous rencontrerez concrètement. Vous pouvez donc vous y fier en toute confiance.

Pour vos besoins en prototypage rapide de silicone, JS Precision, forte d'une vaste expérience et de qualifications reconnues, saura vous accompagner. Il vous suffit de nous fournir un modèle 3D : nous réalisons l'analyse de conception, puis lançons la production. Chaque projet est mené en toute transparence afin de vous garantir un prototype en silicone de qualité, rapidement et efficacement.

Qu’est-ce que le prototypage rapide en silicone et quand en avez-vous besoin ?

Après avoir abordé la question de la crédibilité de ce guide, vous vous demandez sans doute ce qu'est réellement le prototypage rapide en silicone et quand l'utiliser. Je vais vous l'expliquer clairement ci-dessous en deux parties.

Qu'est-ce que le prototypage rapide en silicone ?

Le prototypage rapide en silicone désigne un ensemble de technologies utilisant divers moules de fabrication rapide pour produire de petites séries de pièces en silicone. Il s'agit d'une étape indispensable avant la réalisation des outillages définitifs, permettant de valider la conception, la fonctionnalité, l'assemblage et de recueillir les retours du marché.

Cette technologie a permis à de nombreux clients d'identifier des défauts de conception avant la production en série, leur évitant ainsi des pertes plus importantes par la suite.

Scénarios d'application typiques

1. Tests fonctionnels : Incluent les joints, les structures d'étanchéité et les composants d'amortissement nécessaires au bon fonctionnement dans des applications réelles.

À titre d'exemple, nous avons testé des joints en silicone pour capteurs automobiles pour le compte de clients du secteur de l'électronique automobile, en simulant des conditions de conduite sous la pluie afin de garantir leur étanchéité et de mettre en évidence les écarts de conception bien à l'avance.

2. Évaluation de l'expérience utilisateur : Test de la tactilité et de l'ergonomie des composants souples des appareils portables afin de rendre le produit plus confortable à utiliser.

3. Essais précliniques : Le développement de prototypes de dispositifs médicaux pour des tests sur des animaux ou en laboratoire afin de préparer la certification médicale ultérieure.

4. Marketing et financement participatif : Création d'échantillons de qualité pour les activités promotionnelles ou les sites de financement participatif afin d'attirer des clients et des investisseurs potentiels.

Figure 1 : Un prototype en silicone est un modèle physique d’un produit fabriqué en silicone. Il permet de tester des conceptions, d’évaluer les fonctionnalités et de valider des idées avant la production en série.

Du numérique au physique : comment sont fabriqués les prototypes en silicone ?

Maintenant que vous savez quand un prototype en silicone est nécessaire, la question suivante est de savoir comment passer d'un modèle 3D numérique à une pièce physique en silicone. Il existe deux méthodes principales, que je vais vous expliquer ci-dessous.

Coulée sous vide

Un moule en silicone souple est réalisé à partir d'un gabarit maître, généralement imprimé en 3D ou usiné par commande numérique. Du silicone liquide est ensuite injecté dans la cavité et polymérisé sous vide.

Nous contrôlons le vide en dessous de -0,095 MPa afin d'éviter les bulles d'air, ce qui est essentiel pour obtenir un taux de réussite de plus de 99 % pour l'aspect des prototypes en silicone. Ce procédé est généralement recommandé aux clients ayant des besoins en petites séries.

• Avantage : Coût du moule extrêmement bas, rapidité d'exécution et idéal pour obtenir 5 à 30 prototypes en silicone, avec une excellente apparence et d'excellentes performances.
• Inconvénients : durée de vie du moule courte - environ 15 à 25 cycles, ne convient pas à la production de masse .

Prototypage rapide

La production est réalisée à l'aide d' outillage rapide , tel qu'un moule en aluminium ou un moule en acier doux, et d'une machine de moulage par injection de silicone liquide dédiée.

Par exemple, pour la production de boutons en silicone avec contacts métalliques destinés aux clients du secteur de l'électronique grand public, nous utilisons un outillage de précision afin de garantir une erreur de coaxialité d'insertion inférieure ou égale à 0,05 mm . Cette approche est particulièrement adaptée aux clients ayant des exigences de production par lots spécifiques.

• Avantages : Bonne constance dans la qualité des pièces, possibilité de moulage avec inserts, durée de vie du moule plus longue (des centaines à des milliers de cycles) servant de transition vers la production en petits lots.

Figure 2 : Moulage en silicone RTV, une méthode de production rentable et rapide qui excelle dans la fabrication rapide de prototypes de représentation visuelle.

Le moteur de la vitesse : quel est le processus de prototypage rapide de pièces en caoutchouc silicone ?

Après avoir compris les deux méthodes de fabrication, vous souhaiterez peut-être savoir comment JS Precision réalise précisément, étape par étape, le prototypage rapide de pièces en caoutchouc silicone. Je vais maintenant vous présenter notre processus standardisé en six étapes afin de vous expliquer en quoi consiste chacune d'elles.

1. Analyse de conception et DFM : Nous examinerons votre modèle 3D, effectuerons une précompensation dimensionnelle en tenant compte du taux de retrait de 1,5 à 3 % du silicone et vous donnerons des suggestions concernant la modification de l’angle de dépouille et la révision de la position de la ligne de séparation en fonction de la nature du silicone afin d’éviter les problèmes consécutifs lors de la production.

2. Traitement des maîtres/moules : Selon le processus dont vous avez besoin, nous appliquons la technologie de photopolymérisation SLA/DLP/LCM (épaisseur de couche 0,05 mm, rugosité de surface Ra inférieure à 0,8 μm) ou l'usinage CNC pour fabriquer des moules maîtres de haute précision ou un outillage rapide.

3. Préparation des matériaux et correspondance des couleurs : Choisissez un silicone liquide présentant la dureté et les performances appropriées. Par exemple, un silicone Shore 50A est recommandé pour les poignées antidérapantes. Une correspondance précise des couleurs est également effectuée afin de garantir la conformité du produit à vos exigences esthétiques et d’utilisation.

4. Moulage sous vide/moulage par injection : Le moulage du silicone est réalisé dans un environnement strictement contrôlé, tel qu'une salle blanche, afin de garantir la qualité de toutes les pièces produites.

5. Durcissement et post-traitement : Un traitement thermique et un durcissement sont effectués, suivis d'un ébavurage et d'un nettoyage des bavures pour rendre les pièces plus uniformes.

6. Entièrement inspectées et livrées : Les pièces en caoutchouc de silicone pour prototypage rapide sont inspectées dimensionnellement, en apparence et fonctionnellement pour répondre à vos exigences avant la livraison.

Comment le moulage rapide se compare-t-il au moulage traditionnel en termes de coûts ?

Une fois le processus compris, le coût devient sans aucun doute votre principale préoccupation : quelle est la différence de prix entre l’outillage rapide et le moulage traditionnel ? Vous trouverez ci-dessous, pour votre commodité, un tableau comparatif des coûts.

Comparaison quantitative des différences de coûts

Importance stratégique

L'outillage rapide permet de produire à moindre coût des centaines, voire des milliers, de pièces en silicone sur mesure , avant d'investir massivement dans des moules en acier. Ainsi, il est possible de réaliser des tests de marché approfondis et d'itérer sur la conception, ce qui réduit considérablement les risques et les contraintes financières liés au projet.

Par exemple, un client du secteur de l'électronique grand public a utilisé notre outillage rapide pour créer 200 prototypes de bracelet de montre en silicone et a ainsi économisé près de 30 000 $ d'investissement initial. De fait, de nombreux clients utilisent cette méthode pour optimiser leurs conceptions avant la production en série.

Si un investissement initial élevé dans les moules vous préoccupe, le service d'outillage rapide de JS Precision réduira les coûts des moules de 60 à 80 %, produira des pièces en silicone sur mesure en un temps record, réduira les risques liés au projet et conviendra aux besoins des petites séries.

Figure 3 : D'un point de vue économique, le prototypage rapide nécessite généralement un investissement initial plus faible, tandis que la fabrication traditionnelle de moules nécessite un investissement initial important dans la production.

Quelles sont les exigences particulières pour un prototype en silicone de qualité médicale ?

Si votre projet concerne le domaine médical, il est essentiel de comprendre les exigences spécifiques relatives au prototype en silicone de qualité médicale. Ces exigences ont une incidence directe sur les essais et l'homologation ultérieurs et ne doivent pas être négligées. Trois exigences fondamentales sont expliquées ci-dessous.

1. Certification des matériaux : La matière première en silicone doit être biocompatible et certifiée USP classe VI, ISO 10993 ou FDA. Ceci constitue le fondement même de la sécurité médicale.

2. Fabrication propre : La fabrication, en particulier la post-cuisson, doit être effectuée dans une salle blanche de classe 10 000 (classe ISO 8) dans des conditions de température et d'humidité constantes de 23 ± 2 ℃ et 50 ± 5 % respectivement, afin d'éviter la contamination microbienne et particulaire.

3. Traçabilité complète : La documentation exhaustive, depuis les numéros de lot des matériaux et les paramètres des moules jusqu’aux lots de production, inclut les informations sur les fournisseurs, les rapports d’inspection et les noms des opérateurs. Ainsi, tous les prototypes en silicone personnalisés sont facilement traçables, un point essentiel pour les demandes d’homologation de dispositifs médicaux.

Concevoir pour réussir : quelles sont les principales directives pour les pièces en silicone sur mesure ?

La conception initiale joue un rôle crucial dans la création de pièces en silicone sur mesure de haute qualité. De nombreux problèmes sont dus à une conception incorrecte. Voici quelques conseils de conception de base pour vous éviter des erreurs courantes.

1. Épaisseur de paroi uniforme : L’épaisseur de la paroi doit être comprise entre 0,5 et 5 mm. Si l’épaisseur est trop faible, le remplissage risque d’être incomplet ; si elle est trop importante, des bulles d’air risquent de se former.

Nous avons optimisé un joint d'étanchéité de 0,3 mm à 0,6 mm pour résoudre les défauts de moulage d'un client. Cela a permis d'obtenir un retrait uniforme, sans marque, déformation ni contrainte interne. C'est la base même de la performance d'une pièce.

2. Angle de dépouille adéquat : Un angle d’au moins 1° à 3° doit être prévu pour garantir que la pièce puisse être éjectée en douceur du moule afin d’éviter les déchirures et les pertes de production.

3. Conception raisonnable de la ligne de séparation : le positionnement optimal de la ligne de séparation doit être déterminé en collaboration avec les ingénieurs et placé sur une surface non critique sur le plan de l’apparence ou de la fonction afin d’éviter d’affecter l’utilisation ou l’esthétique du produit.

4. Éviter les angles internes vifs : pour les pièces dont l’épaisseur de paroi est inférieure à 1 mm, le rayon (R) doit être ≥ 0,2 mm ; pour les pièces dont l’épaisseur de paroi est comprise entre 1 et 3 mm, le rayon doit être ≥ 0,5 mm . Les angles doivent être suffisamment arrondis pour répartir les contraintes, améliorer l’écoulement du matériau et prolonger la durée de vie du moule.

5. Envisager le surmoulage : lors de la phase de conception, lorsque des inserts métalliques ou en plastique sont insérés, certaines zones de structures de positionnement précises doivent être réservées pour assurer la stabilité de l'insert.

En plus de produire des pièces en silicone sur mesure, JS Precision propose des services de revue de conception pour l'optimisation des détails d'épaisseur de paroi et d'angles de dépouille, permettant un processus de production fluide et de haute qualité pour la création de vos prototypes en silicone sur mesure .

Trouver le bon partenaire : où trouver des services de prototypage en silicone personnalisés de haute qualité ?

Avoir des connaissances en conception et en processus est important, mais choisir le bon prestataire de services est tout aussi crucial. Un bon partenaire peut vous éviter bien des tracas. Ci-dessous, je vous présente les cinq critères de sélection d'un prestataire de services de qualité afin de vous aider à trouver un partenaire fiable.

1. Étendue technique et des procédés : Proposez-vous le moulage sous vide en plus du moulage rapide ? Nous disposons de 3 machines de moulage sous vide et de 2 presses à injection, capables de produire simultanément différents lots de commandes afin de répondre à vos besoins à différentes étapes et d’éviter des changements fréquents de prestataires.

2. Connaissance des matériaux et stock : Proposez-vous un assortiment de silicones de qualité médicale/alimentaire de différentes duretés, couleurs et propriétés ? Nous disposons en stock de silicones certifiés USP Classe VI et FDA, couvrant une dureté de 10A à 80A. Nous proposons également des silicones à haute résistance à la déchirure et aux hautes températures pour répondre rapidement à vos besoins.

3. Expérience et qualifications dans le secteur : Avez-vous de l'expérience dans le service aux industries médicale, automobile ou électronique grand public avec les certifications de système de qualité correspondantes pour assurer un service fiable ?

4. Capacités de soutien technique : Votre équipe fournit-elle des analyses de conception détaillées et réalisables – et pas seulement une fabrication basée sur vos dessins – pour vous aider à optimiser vos conceptions ?

5. Transparence et collaboration : Votre tarification est-elle transparente ? La communication est-elle efficace ? Pouvez-vous être un prolongement fiable de votre équipe R&D pour rester au fait des développements du projet ?

JS Precision répond pleinement aux cinq critères essentiels d'un prestataire de services haut de gamme : procédés diversifiés, stock important de matériaux et qualifications industrielles. L'entreprise propose un accompagnement en ingénierie et une collaboration étroite pour offrir la meilleure solution d'obtention de prototypes en silicone sur mesure.

Étude de cas : De 12 semaines à 12 jours – Accélérer le passage d'un diaphragme de pompe médicale à un essai clinique

Après avoir abordé tant de théories et de méthodes, permettez-moi d'utiliser un cas concret pour vous donner une idée intuitive de la valeur du prototypage rapide en silicone.

Défis rencontrés par le client

Une start-up médicale développant une pompe à perfusion innovante avait besoin d'un prototype de diaphragme en silicone de précision pour ses tests précliniques.

Les solutions traditionnelles de fabrication de moules nécessitaient un délai de 12 semaines et coûtaient plusieurs dizaines de milliers de dollars , ce qui non seulement retardait l'obtention des financements, mais risquait également de compromettre le respect des échéances de certification critiques. L'équipe projet, très inquiète, avançait sans relâche.

JS Precision Solution

Depuis réception de la demande, JS Precision a mené des échanges approfondis avec le client et a identifié les principaux points de blocage : livraison urgente et coût élevé.

En conséquence, nous avons appliqué le Une méthode d'outillage rapide consiste à fabriquer un noyau de moule simple en alliage d'aluminium. La précision d'usinage de ce noyau est contrôlée à ±0,02 mm près afin de garantir l'étanchéité du diaphragme.

Entre-temps, le prototype étant destiné à un essai médical, nous avons opté pour du silicone liquide biocompatible certifié ISO 10993. L'ensemble du processus de production, y compris la post-cuisson, a été réalisé dans une salle blanche de classe 10 000. Le moulage par injection de LSR a été utilisé afin de rendre le prototype adapté aux exigences des essais médicaux.

Résultats finaux et données

Finalement, nous avons terminé la livraison de 50 prototypes en seulement 12 jours ouvrables , économisant ainsi près de 80 % de temps par rapport aux méthodes traditionnelles et réalisant une économie de 85 % sur les coûts de moule.

Après réception des prototypes, le client a mené à bien la première série d'essais sur les animaux et a indiqué que « les performances du prototype correspondaient parfaitement aux attentes de conception ». Par la suite, fort de notre professionnalisme, le client nous a confié la production du prototype de son dispositif cardiovasculaire.

Si vous rencontrez des difficultés similaires en matière de temps ou de coûts, le service d'outillage rapide de JS Precision peut vous aider à livrer rapidement un prototype en silicone conforme en réduisant les délais et les coûts, comme le montre cette étude de cas, contribuant ainsi au succès de votre projet.

Figure 4 : Diaphragme médical en silicone moulé par injection

FAQ

Q1 : Quel est le délai de livraison typique pour les prototypes en caoutchouc silicone ?

Les délais de livraison varient selon le procédé de fabrication. Pour le moulage sous vide de prototypes en caoutchouc silicone, le délai est généralement de 3 à 7 jours. Si un moulage par injection rapide est requis, le délai est d'environ 2 à 3 semaines, selon la complexité de la pièce.

Q2 : Combien de copies puis-je obtenir par moulage sous vide ?

Lors de la fabrication de prototypes en silicone par moulage sous vide, un seul moule en silicone peut produire de 15 à 25 pièces de haute qualité, le nombre dépendant de la complexité de la pièce et de l'opération.

Q3 : Quelle est la différence entre l'outillage rapide et l'outillage de production ?

L'outillage rapide utilise généralement de l'aluminium ou des aciers doux, matériaux économiques, à production rapide et adaptés à la création de prototypes ou à la production en petites séries . L'outillage de production, quant à lui, est réalisé en acier trempé. Ce matériau offre une longue durée de vie et convient donc à la fabrication à grande échelle de millions de composants .

Q4 : Puis-je obtenir des prototypes en silicone transparent ou coloré ?

Oui, JS Precision propose des prototypes en silicone transparents, semi-transparents et de différentes couleurs, selon les besoins esthétiques et fonctionnels.

Q5 : Quelles sont les principales considérations de conception pour les pièces en silicone ?

Lors de la conception de pièces en silicone sur mesure, il est important de veiller à une épaisseur de paroi uniforme, un angle de dépouille suffisant, ainsi qu'à un rayon d'angle et une ligne de joint corrects. Ces éléments permettent d'éviter les marques de retrait, les déchirures et autres problèmes.

Q6 : Quels niveaux de dureté sont disponibles pour les prototypes en silicone ?

JS Precision propose des prototypes en silicone avec des duretés Shore courantes allant de 10A (très tendre) à 80A (très dur). Vous pouvez choisir en fonction de vos besoins.

Q7 : Fournissez-vous des certifications de matériaux pour le silicone de qualité médicale ?

Oui, pour les projets médicaux, JS Precision sera en mesure de fournir un ensemble complet de certifications de biocompatibilité telles que USP Classe VI et ISO 10993, qui répondent aux exigences pour les prototypes en silicone de qualité médicale.

Q8 : Quelle est la taille maximale des prototypes en silicone que vous pouvez produire ?

Les capacités de moulage sous vide et de prototypage rapide de JS Precision incluent la fabrication de prototypes en silicone, dont la taille varie de quelques millimètres à environ 500 millimètres . Cela permet de répondre aux exigences dimensionnelles de la plupart des clients.

Résumé

Le prototypage rapide en silicone est une compétence essentielle pour concrétiser les idées novatrices. Dans un marché de plus en plus concurrentiel, rapidité, qualité et accompagnement professionnel sont indispensables.

Quels que soient vos besoins en prototypes ou pièces en silicone sur mesure pour les secteurs médical, automobile ou électronique grand public, l'expertise de JS Precision vous permettra d'atteindre vos objectifs . Nous nous engageons à être votre partenaire stratégique pour le développement de composants flexibles et étanches, la maîtrise des risques et la création de valeur dès la conception.

Les décisions complexes liées aux processus ne devraient pas freiner votre innovation. Envoyez-nous dès aujourd'hui vos fichiers de conception de pièces en silicone et bénéficiez d'une solution complète incluant une analyse DFM professionnelle et un devis transparent. Rejoignez JS Precision et accélérez votre processus pour concrétiser votre prochaine idée novatrice.