Rapid Tooling Mold

Bases de l'outillage rapide

L'outillage rapide, également appelé outillage prototype, moule prototype et outillage souple, vous permet d'obtenir des pièces rapidement et à moindre coût. Il se distingue par un cycle de moulage court, un faible coût de moulage, un processus simple et une promotion facile. De plus, un outillage rapide peut répondre à des exigences fonctionnelles spécifiques tout en offrant de bons avantages économiques complets. 

La technique d'outillage rapide est souvent utilisée pour tester la conception et la fonctionnalité d'une pièce avant qu'elle ne passe en production de masse. Veuillez continuer à lire pour explorer les bases de l'outillage rapide, de sa définition à ses diverses applications et avantages.

Qu'est-ce que l'outillage rapide ?

L'outillage rapide est un processus de fabrication de moules ou d'outils qui permet d'utiliser des techniques et des équipements spécialisés pour créer rapidement des prototypes et des pièces de qualité de production. Il est souvent utilisé pour créer des moules, des matrices et d'autres outils utilisés pour produire des pièces en plastique ou en métal. L'outillage rapide peut créer des prototypes et des pièces de production pour diverses industries, notamment l'automobile, l'aérospatiale, la médecine et les produits de consommation.

L'un des principaux avantages de l'outillage rapide est qu'il réduit le temps et les coûts de production. Parce que les outils rapides sont rapides et faciles à reproduire, les outils finis nécessitent moins de stock. Cependant, les inconvénients sont qu'il est moins précis et réduit la durée de vie du produit. L'outillage rapide est une excellente méthode pour développer des commandes en petits lots dans la conception de processus, le marketing et l'évaluation de produits.

Quel matériau peut être utilisé pour l'outillage rapide ?

Les outillages rapides sont des moules temporaires utilisés dans la production de prototypes, de pièces à faible volume ou de coulée de résines. Certains matériaux couramment utilisés pour l'outillage rapide comprennent le caoutchouc de silicone, l'uréthane, le plâtre et les métaux. 

 

Rapid Tooling And Soft Tooling

Caoutchouc en silicone: Le caoutchouc de silicone comprend les silicones RTV (vulcanisation à température ambiante) et durcis au platine. Ils offrent une grande flexibilité et une bonne finition de surface, ce qui les rend adaptés aux géométries complexes et aux contre-dépouilles.

Uréthane : L'uréthane comprend l'uréthane liquide et les moules en uréthane coulé. Ils offrent un bon équilibre entre durabilité et flexibilité et peuvent être utilisés pour des cycles de production à faible volume.

Plâtre: Le plâtre comprend le plâtre de gypse, qui peut être utilisé pour créer des moules simples et peu coûteux.

Les métaux: Les métaux comprennent l'aluminium et l'acier, utilisés dans les techniques de moulage et de moulage sous pression.

Le choix du matériau dépend de divers facteurs, tels que la taille et la complexité de la pièce, la finition de surface et la précision souhaitées, ainsi que le volume de production.

Deux types d'outillage rapide

L'outillage rapide vous permet d'obtenir des pièces de projet à moindre coût et rapidement. À mesure que la demande d'outillage bon marché augmente, les gens recherchent davantage de méthodes pour fabriquer rapidement des outils et des moules. Selon différentes méthodes de fabrication de moules, l'outillage rapide peut être divisé en direct et indirect.

Outillage rapide direct

L'outillage rapide direct crée un véritable moule à noyau et à cavité inserts. La force du procédé est sa capacité à fabriquer des outils aux géométries jusqu'alors inaccessibles. Un exemple est la technique de refroidissement conforme. Dans cette technique, les canaux de refroidissement internes suivent le contour des cavités du moule, améliorant l'uniformité de la perte de chaleur d'un moule et réduisant les durées de refroidissement d'environ 66%.

Dans la production à court terme, cette forme d'outillage rapide vous permet de construire un moule ou un outil extrêmement rapidement et de commencer à fabriquer des produits à partir de celui-ci presque immédiatement. Il est particulièrement avantageux pour les petites séries puisque l'outil n'a pas besoin d'être très robuste ou pérenne. Ce moule peut produire jusqu'à 5 000 pièces, selon les matériaux utilisés et la complexité de la conception.

Étapes de l'outillage rapide direct

L'outillage direct comprend les étapes suivantes :

Étape 1: Utilisez un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) pour créer un modèle de l'outil ou du moule.

Étape 2: Envoyez le fichier à une machine ou à une imprimante pour fabriquer le moule ou l'outil utilisé pour fabriquer des prototypes. Il peut s'agir d'un processus soustractif, dans lequel une machine CNC coupe la matière première pour obtenir la forme souhaitée, ou d'un processus additif, dans lequel une imprimante 3D construit la forme souhaitée à partir de zéro.

Étape 3: L'outil ou le moule fabriqué peut être utilisé directement pour produire des prototypes.

Avantages de l'outillage rapide direct :

  1. Fabrication plus rapide et temps lead plus courts (vous pouvez fabriquer des outils ou des moules en quelques jours ou quelques semaines seulement).
  2. Nécessite parfois moins de ressources.
  3. Cela implique moins d'étapes.
  4. Les gens peuvent utiliser un moule ou un outil pour fabriquer plus d'un prototype.
  5. Extrêmement flexible, vous pouvez créer rapidement de nombreux moules ou outils au fur et à mesure que votre conception change.

Inconvénients de l'outillage rapide direct :

  1. La plupart du temps, les prototypes fabriqués à l'aide de cette méthode ne sont pas aussi solides et durables que ceux fabriqués à l'aide de la méthode d'outillage rapide indirect.
  2. Sans modèle maître, il peut être nécessaire de construire de nombreux outils ou moules dans différents matériaux, ce qui peut entraîner des erreurs ou des disparités dans les dimensions de l'outil ou du moule.
  3. Si l'outil ou le moule se brise ou si vous souhaitez essayer un nouveau matériau, vous devez recommencer tout le processus.
  4. Cela peut ne pas fonctionner pour des conceptions compliquées ou des matériaux qui nécessitent un moule ou un outil durable pour créer des détails complexes.
  5. Cela pourrait augmenter le coût de développement d'un nouveau produit, surtout si vous devez fabriquer plus de moules ou d'outils pour chaque nouvelle itération de conception.

Outillage rapide indirect

L'outillage rapide indirect utilise des modèles maîtres générés par la fabrication additive pour créer un moule ou une matrice. Plusieurs technologies sont disponibles, la plus répandue étant les techniques d'« outillage souple ». Les techniques d'outillage souple utilisent des moules en silicone pour les pièces en plastique et comme modèles sacrificiels pour le moulage à la cire perdue de pièces métalliques.

L'outillage rapide indirect est destiné aux tests et à l'expérimentation. Par exemple, l'outillage rapide indirect est une excellente solution lorsque vous avez déjà une conception détaillée et que vous souhaitez tester différents matériaux. En effet, il vous permet de créer facilement plusieurs outils de test et moules à partir du même modèle maître.

Étapes de l'outillage rapide indirect

L'outillage indirect est la deuxième forme d'outillage rapide. L'outillage indirect comprend les étapes suivantes :

Étape 1: Utilisez un logiciel de CAO pour créer un modèle de l'outil principal ou du moule.

Étape 2: Envoyez le fichier à une machine ou à une imprimante pour créer un moule principal ou un outil appelé modèle. Ce modèle maître est souvent assez durable.

Étape 3: Créez plus de moules ou d'outils selon le modèle principal. Vous pouvez fabriquer de nouveaux moules ou outils à partir de différents matériaux aux propriétés distinctes. Le modèle maître peut être utilisé pour l'outillage dur (outils construits avec des matériaux durs ou robustes) ou l'outillage souple (outils moins robustes). Un seul modèle maître peut fabriquer divers outils ou moules en grandes ou petites quantités, qui peuvent ensuite être utilisés pour créer davantage de prototypes.

Avantages de l'outillage rapide indirect :

  1. Le modèle maître est extrêmement robuste et durable et est rarement cassé tout au long du processus de prototypage.
  2. Vous n'aurez probablement besoin que d'un seul modèle principal (à moins que votre conception ne change).
  3. Étant donné que tous les différents outils et moules sont basés sur le même modèle principal, il y a moins de variation entre eux.
  4. Il est idéal pour expérimenter divers matériaux car vous pouvez créer des outils ou des moules qui fonctionnent le mieux avec un certain matériau ou processus de prototypage.
  5. Peut produire des outils durs ou souples en fonction des demandes du client. Les outils souples peuvent être utilisés pour des conceptions simples ou des tests de prototypes rentables, tandis que les outils durs conviennent aux conceptions sophistiquées.

Inconvénients de l'outillage rapide indirect :

  1. Le temps de production est un peu plus long par rapport à l'outillage rapide direct.
  2. Il s'agit d'une étape intermédiaire, qui pourrait lead entraîner des coûts plus élevés.
  3. Il peut être nécessaire d'utiliser des matériaux de meilleure qualité pour créer un modèle maître robuste et durable.
  4. Ce n'est pas toujours une solution appropriée si vous prévoyez que votre conception sera radicalement modifiée au cours de la phase de prototypage.
  5. Ce n'est pas nécessairement essentiel pour les conceptions simples qui ne nécessitent pas une précision ou une exactitude dimensionnelle élevée.

Avantages et inconvénients de l'outillage rapide 

Pour de nombreux entrepreneurs, l'outillage rapide est l'un des meilleurs moyens de développer de nouveaux produits à partir de zéro. Ci-dessous, nous vous expliquerons les avantages et les inconvénients de l'outillage rapide pour vous aider à décider si cette méthode convient à votre produit et à votre processus de prototypage.

molding inserted in the injection molding machine

Avantages de l'outillage rapide 

Personnalisation du moule

L'utilisation d'outils rapides peut vous aider à créer rapidement des moules personnalisés avec n'importe quelle dimension. Les moules fabriquent des pièces avec différentes qualités de matériaux et testent leurs propriétés et leur qualité, vous aidant à choisir le bon matériau avant de commercialiser un nouveau produit.

Délai de mise sur le marché plus rapide

Le cycle de développement de produits dans les méthodes d'usinage conventionnelles peut englober de nombreux processus et technologies de production. Cela peut ajouter du temps à chaque étape et allonger le temps nécessaire pour passer de la conception au produit réel.

Les outils rapides nécessitent moins d'étapes que les méthodes d'outils conventionnels. Plus tôt vous terminez le prototype et le prototypage, plus tôt vous pouvez terminer vos conceptions et les donner à vos clients.

Réduire les coûts

Plus le cycle de développement du produit est long, plus le coût est élevé. Les avantages de rapidité de l'outillage rapide peuvent faire économiser de l'argent aux entreprises au fil du temps.

Moins de consommation de ressources

L'outillage rapide implique des ressources extrêmement faibles pour le prototypage ou la production. Par exemple, vous pouvez créer de nombreux prototypes avec un seul outil ou moule.

Test des paramètres de processus

L'outillage rapide peut également être utilisé dans la phase de production pour tester les paramètres du processus. Par exemple, des vitesses d'injection et des températures de moule différentes pendant le moulage par injection peuvent altérer la qualité de la pièce. Dans ce cas, un outillage rapide peut donner aux ingénieurs et aux concepteurs un meilleur contrôle des mesures sur la pièce finale.

Testez minutieusement la conception et les fonctionnalités

L'outillage rapide vous permet de créer rapidement plusieurs prototypes ou moules. Cela vous permet également d'expérimenter de nouvelles idées et de modifier les anciennes. Cela évitera de nombreux problèmes qui pourraient se développer dans les phases futures de la production à haut volume.

Inconvénients de l'outillage rapide 

Produire un prototype non durable

Les prototypes fabriqués avec un outillage rapide ne sont généralement pas durables ou robustes. Et les moules fabriqués à l'aide de ce procédé ont tendance à se casser, car les matériaux utilisés ne sont généralement pas de haute qualité. Si vous changez fréquemment de moules, cela entraînera des coûts de production plus élevés.

Une autre façon d'augmenter le coût d'un produit est de changer continuellement la conception, ce qui signifie également changer de moule. Cette méthode est moins adaptée si le souci du détail de votre produit ou prototype est crucial.

Long

La fabrication d'un moule maître prend plus de temps que la fabrication directe d'un moule. De plus, un outillage rapide implique de nombreuses étapes, qui peuvent entraîner des coûts de production plus élevés. Évitez cette méthode si votre conception est susceptible de changer tout au long du processus de prototypage.

Provoque facilement des erreurs

L'utilisation de cette méthode pour créer plusieurs gabarits est souvent synonyme d'erreurs. La plupart du temps, cette erreur est causée par des écarts dans les dimensions du moule. Cela est particulièrement vrai si différents matériaux sont utilisés.

Ne convient pas aux conceptions simples

L'outillage rapide est optimal pour les conceptions complexes qui nécessitent beaucoup de détails. Si votre conception est simple, cette méthode n'est probablement pas pour vous.

Cycle de vie plus court du moule

En raison de la contrainte exercée sur eux par le processus d'injection, les moules rapides ne durent pas très longtemps. Les matériaux utilisés pour fabriquer les moules, tels que l'aluminium et l'acier, ne sont pas de haute qualité. Dans ce cas, cela peut nécessiter la création d'un nouveau moule fréquemment pour remplacer un moule usé.

Coût d'injection et coût de la main-d'œuvre plus élevés

Le prototypage avec des outils rapides est un processus itératif qui augmente les coûts supplémentaires de moulage par injection, surtout si vous souhaitez améliorer votre conception. Des coûts d'injection plus élevés entraînent une augmentation des dépenses de main-d'œuvre, ce qui peut augmenter les coûts de production.

Éléments à garder à l'esprit lors de l'utilisation d'outils rapides

Vous devez également tenir compte des limitations suivantes si vous utilisez un outillage rapide pour créer votre prototype.

1. Le moule doit être solide et durable.

Le moule doit être suffisamment solide et durable pour résister au moulage par injection. Parce que les machines de moulage ont serré les matériaux chauds dans le moule à des livres par pouce, les moules doivent supporter les injections.

2. Le moule doit être lisse.

En plus d'être solide et durable, le moule doit être lisse pour que le plastique puisse être injecté proprement. Certains processus d'outillage rapide ajoutent des matériaux couche par couche, de sorte que le résultat n'est pas lisse. Dans cette situation, le prototype nécessite une finition supplémentaire pour le prototypage.

Outillage rapide vs outillage conventionnel : quelles sont les différences ?

L'outillage conventionnel est une méthode traditionnelle de fabrication de moules, de matrices et d'autres composants d'outillage à travers un series d'étapes, y compris la conception, l'usinage et l'assemblage. Ces outils sont utilisés pour former et façonner des matériaux, tels que le plastique, le métal et les composites, en produits finis. L'outillage conventionnel peut être long et coûteux, avec des temps de lead de plusieurs semaines ou mois. Le produit final produit par l'outillage conventionnel est souvent de haute qualité, mais le processus lui-même a des limites en termes de vitesse, de coût, d'options de matériaux et de géométries complexes.

L'outillage conventionnel et l'outillage rapide sont différents à plusieurs égards :

Vitesse: Comme son nom l'indique, l'outillage rapide est beaucoup plus rapide que l'outillage traditionnel. Il peut fabriquer des prototypes et des outils pour la production de masse en quelques heures ou quelques jours seulement, alors que la fabrication d'outils à l'ancienne peut prendre des semaines, voire des mois.

Coût: L'outillage rapide est souvent moins cher que l'outillage traditionnel car il saute de nombreuses étapes de l'outillage traditionnel et permet de fabriquer des pièces de haute qualité pour une fraction du prix.

Complexité: Les outils conventionnels ne peuvent fabriquer que des pièces d'une certaine forme et d'un certain niveau de complexité. L'outillage rapide, en revanche, peut gérer des formes compliquées et des détails fins, ce qui en fait un choix plus flexible.

Matériel: L'outillage rapide peut utiliser une plus large gamme de matériaux, y compris les composites et les métaux, tandis que l'outillage traditionnel est souvent limité aux matériaux traditionnels comme l'acier et l'aluminium.

Précision: L'outillage rapide peut fabriquer des outils très précis et de taille stable, ce qui en fait un excellent choix pour les outils utilisés en production. Même si les outils traditionnels peuvent toujours fabriquer des pièces de haute qualité, ils peuvent être moins flexibles de cette manière.

Outillage rapide vs Prototypage rapide : quelles sont les différences ?

L'outillage rapide et le prototypage rapide sont des concepts liés mais distincts. 

Outillage rapide : L'outillage rapide consiste à créer un outil ou un moule qui permet aux fabricants de fabriquer rapidement des pièces d'un produit qui fonctionneront comme un outil. Il existe également deux méthodes de prototypage - l'outillage rapide direct et indirect. Cependant, le moulage par injection est la technique la plus souvent utilisée.

Prototypage rapide: Le prototypage rapide est une technologie ou une approche pour aider à la fabrication rapide d'une pièce physique pour une utilisation finale ou une utilisation en tant que prototype. De plus, la fabrication additive (impression 3D) et la fabrication soustractive (usinage CNC) sont des technologies courantes utilisées dans le prototypage rapide.

Beaucoup de gens peuvent confondre l'outillage rapide avec le prototypage rapide, l'outillage rapide et le prototypage rapide sont différents à plusieurs égards :

Purpose: L'outillage rapide est le processus de fabrication d'un outil pour la production de masse. Le prototypage rapide est le processus de réalisation d'une première version d'un produit pour tester et valider sa conception.

Sortir: Le prototypage rapide crée généralement un ou un petit nombre de prototypes fonctionnels, tandis que l'outillage rapide crée un outil ou un moule qui peut être utilisé pour fabriquer une grande partie du produit final.

Matériaux: Les plastiques, les résines ou les composites qui ressemblent beaucoup au produit final sont souvent utilisés dans le prototypage rapide. L'outillage rapide, en revanche, peut utiliser une plus large gamme de matériaux, y compris les métaux.

Délai de mise en œuvre: L'outillage rapide et le prototypage rapide sont plus rapides que les méthodes traditionnelles, mais le prototypage rapide a généralement un temps lead plus court car il ne nécessite pas la fabrication d'un outil.

Coût: L'outillage rapide est généralement plus cher que le prototypage rapide car il implique des processus plus compliqués et la création d'un outil qui sera utilisé pour la production de masse.

En conclusion, l'outillage rapide et le prototypage rapide sont des étapes importantes dans le processus de fabrication d'un nouveau produit, mais ils font des choses différentes et ont des résultats différents. Le prototypage rapide est utilisé pour confirmer et tester la conception d'un produit, tandis que l'outillage rapide est utilisé pour fabriquer un outil pour la production de masse.

Outillage souple vs outillage dur : quelles sont les différences ?

L'outillage souple et l'outillage dur sont également fréquemment mentionnés dans l'outillage rapide. 

Outillage souple : L'outillage souple utilise généralement des moules en silicone et le processus de coulée d'uréthane. Comme l'outillage rapide, l'outillage souple est principalement utilisé dans le prototypage, l'outillage de pont et la fabrication à faible volume. Les modèles pour la coulée d'uréthane sont souvent réalisés par impression 3D.

Outillage dur : Dans le moulage par injection, l'outillage dur est synonyme d'outillage métallique. Les processus d'outillage rapides peuvent fabriquer des outils durs principalement en aluminium. L'outillage dur est plus durable et capable de gérer d'énormes volumes de production. Cependant, il coûte plus cher que les techniques d'outillage doux ou rapide, ce qui le rend mieux adapté à la production de masse.

Vous trouverez ci-dessous les différences entre l'outillage souple et l'outillage dur :

Durabilité: L'outillage dur est fait de matériaux durables tels que l'acier ou l'aluminium, et est conçu pour résister à des niveaux élevés de stress et à une utilisation répétée. L'outillage souple, en revanche, est constitué de matériaux plus flexibles tels que la mousse, le caoutchouc ou d'autres composés appropriés, et est destiné à une utilisation à court terme.

Coût: L'outillage dur est généralement plus cher que l'outillage souple, car il nécessite l'utilisation de matériaux coûteux et de processus d'usinage complexes. L'outillage souple est souvent une alternative plus rentable, car il peut être produit rapidement et à moindre coût, ce qui le rend idéal pour le prototypage et les cycles de production à faible volume.

Les applications de l'outillage rapide

L'outillage rapide est généralement plus rapide et plus simple que l'outillage traditionnel, ce qui rend cette méthode largement applicable. Voici quelques-unes des applications de l'outillage rapide :

  • Création de moules - des moules métalliques et non métalliques peuvent être créés à l'aide d'un outillage rapide.
  • Création de formes et de noyaux de moulage - L'application SLS est la technologie la plus récente créée dans le domaine des formes et des noyaux de moulage au sable.
  • D'autres applications d'outillage rapide incluent la fabrication d'électrodes pour l'EDM, les tampons de marquage, les modèles hybrides pour la coulée et les outils d'éclatement.

Conclusion

L'outillage rapide est une technique largement répandue et privilégiée par les industriels. La technique permet aux fabricants de tester et de valider rapidement les conceptions de produits, de réduire le temps et le coût requis pour les méthodes d'outillage traditionnelles et d'accélérer le développement de produits. Cela se traduit par une mise sur le marché plus rapide, une conception et une qualité de produit améliorées et une satisfaction client accrue. L'outillage rapide permet également aux fabricants d'itérer et d'apporter des modifications à la conception du produit plus rapidement et plus efficacement.

 LEADRP fournit des moulage par injection et des outillages rapides service qui peuvent répondre aux besoins des clients et assurer la réalisation de prototypes de qualité. Si vous avez des questions sur l'outillage rapide services, n'hésitez pas à nous contacter.

Les références

Outillage rapide – De Wikipédia

Outillage rapide – De ScienceDirect

Qu'est-ce que la technologie de moulage d'outillage rapide ? – Des perspectives du marché

FAQ

L'outillage rapide (RT) et le prototypage rapide (RP) sont toutes les méthodes ou technologies qui permettent la production rapide d'un outil ou d'un produit. Le terme outillage rapide fait référence à un outillage piloté par RT. Un prototype est un modèle 3D qui peut être utilisé pour des tests préliminaires et l'évaluation d'un moule, de matrices ou d'un produit.

L'outillage rapide vous permet de créer rapidement plusieurs prototypes ou moules. Cela vous donne plus de latitude pour apporter des modifications à la conception et expérimenter de nouvelles idées. Lorsqu'un prototype prend des jours ou des semaines à terminer, vous pouvez être moins enclin à modifier la conception, même si cela améliore le produit final.

L'outillage rapide est plus rentable que l'outillage conventionnel car il nécessite moins de travail humain et de temps. Étant donné que les programmes informatiques et les machines l'exécutent, il n'est pas susceptible d'erreurs humaines. Il en résulte des économies supplémentaires sur les coûts de main-d'œuvre et moins de déchets. La durabilité et la longévité sont les inconvénients de l'utilisation d'outils rapides.

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