Eléments de prototype

Impression 3D d’un élément de prototype : grille nid d’abeille en PLA orange

Dans le cadre de la réalisation d’un prototype, nous avons été amenés à fabriquer en impression 3D une grille à structure nid d’abeille en PLA orange. Ce type de pièce est intéressant parce qu’il ne s’agit pas simplement d’un élément esthétique. La géométrie de la grille participe directement à la conception du prototype et doit donc être suffisamment précise pour pouvoir être intégrée et testée dans l’ensemble.

La structure en nid d’abeille est une géométrie que l’on retrouve régulièrement dans la conception de prototypes. Elle permet d’obtenir une pièce relativement légère tout en conservant une organisation régulière de la matière. Dans le cas présent, l’objectif était surtout de disposer rapidement d’un élément physique permettant de poursuivre les essais du prototype et de vérifier concrètement son intégration.

Comme pour beaucoup de pièces destinées à un prototype, le passage du modèle numérique à la pièce imprimée permet de vérifier des choses qui sont difficiles à apprécier uniquement devant un écran. Les dimensions générales peuvent être contrôlées, mais également l’encombrement, la position de la grille, les espaces disponibles autour de la pièce ou encore la manière dont elle s’intègre avec les autres éléments.

Le choix d’une impression en PLA orange répondait également à un besoin très pratique. Pour un prototype, la couleur peut permettre de distinguer rapidement une pièce d’une autre ou de rendre un élément plus facilement identifiable lors des manipulations. Le PLA est également un matériau que nous utilisons régulièrement pour ce type de réalisation, notamment lorsque l’objectif est d’obtenir rapidement une pièce propre et suffisamment précise pour les premiers essais.

La préparation de l’impression commence par l’analyse de la géométrie du modèle. Une grille nid d’abeille comporte de nombreuses ouvertures et une succession régulière de petites parois. Ce type de dessin demande donc une attention particulière lors de la préparation du fichier d’impression. L’orientation de la pièce, la manière dont les différentes lignes vont être déposées et la quantité de matière utilisée ont une influence directe sur le résultat final.

Avec une structure aussi ouverte, l’intérêt est justement de conserver les espaces de la grille aussi propres que possible. Une mauvaise préparation pourrait entraîner des défauts dans les petites alvéoles, avec des fils de matière ou des zones qui viennent réduire les ouvertures. Le réglage de l’impression doit donc tenir compte de la géométrie particulière de la pièce plutôt que de simplement chercher à imprimer le plus rapidement possible.

Une fois l’impression lancée, la fabrication permet déjà d’observer le comportement réel de cette géométrie. La grille se construit progressivement, cellule après cellule, et l’on peut suivre la régularité des différentes alvéoles. C’est aussi à ce moment que l’on retrouve tout l’intérêt de l’impression 3D pour le prototypage : la pièce n’a pas besoin d’être fabriquée avec un procédé industriel lourd pour permettre de valider une idée.

Une fois sortie de l’imprimante, la grille est contrôlée avant d’être intégrée au prototype. Nous vérifions notamment que les ouvertures sont correctement formées et que les dimensions générales correspondent au modèle prévu. Les éventuelles petites imperfections liées à l’impression peuvent être corrigées si nécessaire, mais l’objectif reste avant tout de disposer d’un élément fonctionnel pour poursuivre les essais.

Ce genre de réalisation montre bien la place que peut prendre l’impression 3D dans un processus de développement. Une pièce comme cette grille nid d’abeille peut être produite directement à partir du modèle numérique, puis modifiée rapidement si les essais montrent qu’une autre dimension ou une autre géométrie serait préférable.

C’est justement l’un des intérêts du prototype : il permet de faire évoluer le projet à partir d’un objet réel. Une première version peut révéler un problème d’encombrement, une ouverture trop petite, une épaisseur insuffisante ou simplement une proportion qui ne correspond pas à ce qui avait été imaginé. Le fichier numérique peut alors être modifié et une nouvelle version imprimée sans avoir à repartir de zéro.

Dans ce projet, la grille en PLA orange constitue donc un élément intermédiaire entre la conception numérique et la validation physique du prototype. Elle permet de manipuler le projet, de vérifier son intégration et de poursuivre les différentes étapes de mise au point.

Chez OBJET MAKER, c’est une utilisation de l’impression 3D que nous rencontrons régulièrement : fabriquer rapidement des éléments qui n’ont pas nécessairement vocation à être les pièces définitives, mais qui sont indispensables pour faire avancer un projet. Supports, grilles, capots, fixations, entretoises ou autres éléments de structure peuvent ainsi être produits en petite quantité et adaptés au fur et à mesure des essais.

Cette grille nid d’abeille en PLA orange illustre finalement assez bien cette approche. La pièce est issue d’un modèle numérique, mais c’est son passage à l’impression qui permet réellement de la confronter au reste du prototype. La fabrication additive devient alors un moyen simple de passer de l’idée à un objet concret, de vérifier une conception et, si nécessaire, de la faire évoluer avant de passer à une fabrication définitive.