Assemblage motorisé

Réalisation de pièces assemblées en impression 3D pour un prototype motorisé

Cette réalisation est partie d’un projet de prototype motorisé pour lequel plusieurs pièces devaient être fabriquées puis assemblées afin de constituer un ensemble cohérent. Il ne s’agissait donc pas d’imprimer une pièce unique, mais de fabriquer plusieurs éléments qui allaient devoir fonctionner ensemble une fois montés.

C’est un type de projet que nous apprécions particulièrement chez OBJET MAKER, parce que l’impression 3D prend ici tout son intérêt pendant la phase de mise au point. Lorsqu’un prototype comporte un moteur et plusieurs pièces en mouvement ou en liaison les unes avec les autres, il est difficile de tout prévoir parfaitement du premier coup. Il faut pouvoir essayer, modifier et parfois refaire une pièce pour améliorer l’ensemble.

Le travail a commencé par l’étude des différentes pièces qui devaient composer le prototype. Chaque élément avait sa propre fonction, mais il fallait surtout regarder comment les pièces allaient s’assembler entre elles.

Avec un prototype motorisé, la question de l’assemblage devient rapidement importante. Une pièce peut avoir la bonne forme sur le papier, mais si elle gêne le déplacement d’un autre élément ou si elle ne permet pas de positionner correctement le moteur, le fonctionnement de l’ensemble peut être compromis.

Nous avons donc préparé les modèles 3D en tenant compte de ces différentes contraintes. Les dimensions des pièces, les zones de fixation et les points de liaison ont été intégrés dans la conception afin de pouvoir réaliser un premier montage.

L’objectif de cette première impression n’était pas forcément d’obtenir immédiatement la version définitive. Comme souvent dans un projet de prototypage, le premier exemplaire sert surtout à vérifier que le principe fonctionne.

C’est une étape que nous considérons comme essentielle. Une fois la pièce imprimée, il est possible de la prendre en main, de l’assembler avec les autres éléments et de voir immédiatement ce qui doit éventuellement être amélioré.

Dans le cas de ce prototype motorisé, plusieurs pièces devaient être positionnées avec suffisamment de précision pour que l’ensemble puisse fonctionner correctement. Il fallait donc vérifier les différents ajustements avant de poursuivre la fabrication.

L’impression 3D permet justement de faire cette mise au point sans avoir à engager immédiatement un procédé de fabrication plus lourd.

Une première série de pièces a donc été imprimée puis assemblée autour des différents éléments du prototype. Ce montage a permis de vérifier les dimensions générales et de voir comment les différentes parties se comportaient une fois réunies.

C’est souvent à ce moment que l’on découvre les petits détails qui n’étaient pas forcément évidents devant l’écran.

Un support peut être légèrement trop épais, une fixation peut être trop proche d’une autre pièce ou un élément peut avoir besoin d’un peu plus de jeu pour permettre le mouvement souhaité. Avec un prototype motorisé, quelques millimètres peuvent parfois suffire à modifier le comportement mécanique de l’ensemble.

Ces ajustements font partie du travail.

Plutôt que de considérer la première impression comme la pièce définitive, nous l’avons donc utilisée comme une étape de validation. Les modifications nécessaires pouvaient ensuite être reportées directement dans le fichier 3D.

C’est probablement l’un des avantages les plus intéressants de l’impression 3D pour ce genre de projet. Une fois la conception numérique modifiée, il est possible de fabriquer rapidement une nouvelle version et de la comparer à la précédente.

Le prototype évolue ainsi progressivement.

Certaines pièces peuvent rester quasiment identiques tandis que d’autres sont modifiées plusieurs fois. On peut ajuster une dimension, déplacer un point de fixation ou modifier une forme sans devoir reprendre l’ensemble du projet.

Le fait que les pièces soient séparées permet également de travailler de manière assez souple. Si un seul élément doit être modifié, il n’est pas nécessaire de refaire toutes les pièces du prototype. On peut simplement imprimer la nouvelle version de l’élément concerné.

Pour un prototype motorisé, cette approche est particulièrement pratique.

Une fois les différentes pièces correctement ajustées, elles peuvent être assemblées de manière plus définitive. L’impression 3D permet alors de passer progressivement d’un premier montage de validation à un prototype beaucoup plus abouti.

Nous avons également porté une attention particulière à la manière dont les pièces étaient imprimées. L’orientation d’une pièce peut avoir une influence sur sa résistance, mais également sur sa précision et sur la présence éventuelle de supports. Il faut donc trouver un compromis entre la qualité d’impression, la facilité de fabrication et la fonction que la pièce devra assurer.

Là encore, il ne s’agit pas simplement de lancer un fichier sur une imprimante. La préparation fait partie intégrante du travail.

Une fois les impressions terminées, les différentes pièces sont contrôlées puis assemblées. Les éventuels supports sont retirés et les surfaces de contact sont vérifiées avant le montage.

Le prototype prend alors progressivement sa forme.

Ce qui était au départ une série de modèles numériques devient un ensemble physique dans lequel chaque pièce a sa place. C’est toujours un moment intéressant dans ce type de projet, car on voit concrètement le résultat des choix réalisés pendant la conception.

Le moteur, les supports et les différentes pièces imprimées doivent maintenant fonctionner ensemble. Le rôle de l’impression 3D n’est plus seulement de produire des formes : elle participe directement à la réalisation du prototype.

Cette réalisation montre également que la fabrication additive est particulièrement adaptée aux projets qui sont encore en phase d’évolution. Un prototype motorisé peut être amené à changer plusieurs fois avant d’aboutir à une version définitive. Les pièces imprimées peuvent suivre cette évolution sans nécessiter la fabrication d’un outillage spécifique à chaque modification.

C’est une souplesse que nous retrouvons régulièrement dans les projets que nous réalisons chez OBJET MAKER.

La fabrication de pièces assemblées permet aussi de tester des solutions qui auraient été plus compliquées à réaliser directement dans une pièce unique. Chaque élément peut avoir une fonction précise et être remplacé ou modifié indépendamment.

Au final, ce prototype motorisé est donc constitué de plusieurs pièces imprimées en 3D qui ont été conçues pour fonctionner ensemble. Leur fabrication a permis de valider les dimensions, les assemblages et l’organisation générale du système, tout en conservant la possibilité de modifier rapidement les éléments qui le nécessitaient.

C’est finalement ce que nous recherchons dans ce type de réalisation : ne pas chercher à tout figer dès le départ, mais avancer progressivement.

Une première pièce imprimée permet de vérifier une idée. L’assemblage permet de découvrir les éventuels problèmes. Une modification du fichier permet de corriger ces problèmes, puis une nouvelle impression permet de vérifier la modification.

Ce cycle peut sembler très simple, mais il fait toute la différence lorsqu’il s’agit de mettre au point un prototype.

Pour nous, cette réalisation illustre donc parfaitement le rôle que peut jouer l’impression 3D dans le développement d’un système motorisé. Elle permet de fabriquer rapidement les pièces nécessaires, de les assembler, de les tester en situation et de les faire évoluer au rythme du projet.

Au final, les pièces imprimées ne sont qu’une partie du prototype, mais elles en constituent les éléments qui permettent de concrétiser la conception et de passer du modèle numérique à un véritable objet capable d’être testé et amélioré.