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Les différentes techniques de prototypage rapide Le principe de stéréolithographie, commercialisé à l’origine par 3D systems en 1988, amorça l’ère du prototypage rapide. Il fût industrialisé et développé par des constructeurs internationaux tels que EOS, CMET, SONY qui ont su le faire évoluer en s’adaptant aux besoins du marché. A partir d’un fichier numérique d’une pièce modélisée par ordinateur en 3 dimensions et découpée virtuellement par tranches, la machine va reconstituer l’objet physique par couches successives. Une résine liquide est polymérisée avec une lampe UV ou un laser. Une fois qu'une couche est solidifiée et complètement balayée par le laser, la pièce s'enfonce dans la cuve de la valeur de l'épaisseur de la couche suivante (environ 0.1mm). Ceci permet de recouvrir la pièce d’une couche de résine fraîche qui sera polymérisée à son tour. Il y a autant de cycles que de nombre de couches nécessaires pour obtenir l'intégralité du volume de l'objet. Le choix de l’épaisseur de couche influence la précision, l’état de surface et le temps de fabrication.
C’est à partir de la stéréolithographie qu’ont été commercialisées d’autres techniques comme le dépôt de fil fondu (FDM) en 1991, la stratoconception en 1994, le frittage sélectif laser de poudre (SLS) en 1995 et l’impression 3D en 1997. Validation d’un concept Initialement utilisées dans l’industrie Automobile, l’Aéronautique, l’Aérospatial et l’Armement, ces nouvelles techniques de prototypage s’étendent aujourd’hui dans d’autres domaines comme la Médecine, l’Architecture, le Design et se perfectionnent suivant les besoins nécessaires. Dans le processus de conception, il y a d’abord la validation du modèle numérique puis du modèle physique. La numérisation de l’objet virtuel (CAO) est indispensable à la concrétisation de l’objet réel. Ce dernier permet de faire évoluer la conception par l’ensemble de l’équipe du projet et d’appréhender très vite ses défauts, voir de diminuer les risques de modifications lors de son industrialisation. Réduction du coût et du temps de réalisation Les techniques de prototypage rapide permettent de produire des pièces en une seule opération sans outillage ce qui minimise les risques. Seules quelques étapes de dépoudrage ou de retrait des supports sont nécessaires mais n’influencent pas les coûts et temps de fabrication qui restent faibles. Par ailleurs, le surplus de matière qui n’a pas été transformé est récupéré et réutilisé soit directement après la réalisation de la pièce soit après un recyclage complet. De nouvelles formes Outre l’économie de temps, de matière ou d’argent, les techniques de prototypage rapide offrent de nouvelles possibilités de formes. En effet ce sont les seules techniques qui permettent de produire des formes complexes, imbriquées les unes dans les autres en une seule opération. C’est notamment pour ces raisons que de plus en plus de designers s’intéressent à ces techniques puisqu’elles offrent de nouvelles perspectives de conception et amènent à penser autrement. Des designers comme Patrick Jouin, François Brument & Ammar Eloueini, Victor Massip & Laurent Lebot de Monsieur Faltazi ou encore la société MGX ont déjà expérimenté les possibilités que propose le prototypage rapide.
Un nouveau mode de production Le prototypage rapide n’est pas voué à remplacer toutes les méthodes de fabrication traditionnelles, mais il vient les compléter en offrant une simplicité et une rapidité dans la confection d’outillages (par exemple les moules principalement destinés à la fonderie et la plasturgie) et dans la production d’objets finis de petite série (par exemple les prothèses auditives fabriquées entre autre par OBJET). Ces systèmes de production sont pour l’instant voués à la petite série car au-delà d’une certaine quantité de pièces à produire, il devient plus rentable d’utiliser les moyens de production classiques. Il ne faut pas oublier que la fonction première de ces techniques est la réalisation de prototypes. Bien que la fabrication directe est possible, il reste encore un vaste terrain à explorer quant aux résistances des pièces et leur durée dans le temps. Pour des objets peu sollicités mécaniquement comme les luminaires par exemple, il s’agira de fabrication directe ou personnalisée, tandis que pour les produits plus volumineux comme les chaises ou autres tabourets difficilement réalisables en une seule pièce, on parlera plutôt de prototype fonctionnel.  Un outil de personnalisation La personnalisation d’un produit industrialisé est dans l’air du temps. Les concepteurs se tournent de plus en plus vers les possibilités qu’offrent les techniques de prototypage rapide pour satisfaire la demande. En effet, il suffit de changer simplement quelques paramètres dans le modèle numérique pour obtenir un objet unique et relancer la fabrication sans réglage machine. On parle alors de production personnalisée. Le prototypage rapide ne peut être utilisé dans tous les cas sous prétexte d’intégrer à tout prix son caractère innovant dans l’objet à produire. Il est indispensable d’analyser la pertinence d’utilisation de ces technologies afin de rentabiliser et crédibiliser l’intérêt d’un nouveau produit sur le marché. Ses utilisateurs très souvent à l’origine de nouvelles expériences, orienteront probablement les fabricants de machines de prototypage voir de production rapide, vers de nouvelles applications toujours plus innovantes.
Equipe Innovathèque.
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L’industrialisation d’un produit quel qu’il soit, nécessite dans la majorité des cas, sa validation par un prototype. Celui-ci permet d’appréhender la globalité de l’objet, tant par son aspect formel et son état de surface, que par son poids et ses propriétés mécaniques dans certains cas. Ainsi, le concepteur, l’industriel et le distributeur peuvent vérifier sa viabilité, mettre au point la chaîne de production et confirmer la stratégie de vente.
