Le prototype est une étape essentielle du cycle de développement de produits dans le secteur de l'industrie. L'évolution des technologies, et notamment la démocratisation de l'impression 3D, a ouvert la voie au prototypage rapide. Pour les entreprises, c'est l'opportunité de perfectionner plus facilement le produit et d'accélérer sa mise sur le marché, à des coûts maîtrisés.
Qu'est-ce qu'un prototypage rapide ?
Un prototypage rapide est un processus de fabrication accélérée d'une maquette de produit par itération. Il s'agit de démontrer la faisabilité, de valider l'esthétique et les fonctions avant le lancement de produit. Les entreprises utilisent majoritairement des procédés de fabrication additive, mieux connue sous le nom d'impression 3D.
Fonctionnement du prototypage rapide
Le prototypage rapide consiste à matérialiser une idée de produit, sous forme de maquette physique. Pour cela, les entreprises utilisent au choix une méthode de fabrication soustractive ou additive. Le fonctionnement du prototypage rapide varie selon le procédé utilisé.
- Fabrication soustractive : un outil à commande numérique par ordinateur (CNC) enlève progressivement de la matière à un bloc de plastique, de métal, de verre ou de bois, jusqu'à obtenir la maquette du produit. Pour façonner la maquette, l'outil CNC utilise des techniques de fraisage, de forage, de meulage, de tournage ou encore de perçage.
- Fabrication additive : ce procédé utilise une imprimante 3D, qui construit progressivement la maquette en superposant des couches successives de matière. Les techniques principales d'impression 3D sont la stéréolithographie (SLA), le dépôt de fil fondu (FDM) et le frittage sélectif par laser (SLS).
Le prototypage rapide, en pratique, est majoritairement réalisé par fabrication additive. Les imprimantes 3D sont en effet plus faciles à manipuler en comparaison avec les outils CNC. L'impression 3D, en outre, offre des possibilités étendues sur le plan de la complexité géométrique. Enfin, l'usinage CNC entraîne des pertes de matériaux dans la mesure où il fonctionne par soustraction de matière : la fabrication additive est moins consommatrice de ressources.
Avantages du prototypage rapide
Accélérer le lancement de produit
Son nom l'indique, le prototypage rapide offre l'avantage du gain de temps. Avec le développement des technologies d'impression 3D, le prototypage est plus rapide qu'autrefois : il est possible de créer des modèles en quelques heures, en fonction de la complexité des pièces. Par conséquent, les temps de développement des produits sont considérablement réduits.
Entre l'idée et la commercialisation, les délais sont raccourcis : l'entreprise s'assure de garder son avantage concurrentiel, le produit est vite opérationnel pour un lancement commercial accéléré. Et l'entreprise déploie plus vite de nouveaux projets.
Réduire les coûts de mise sur le marché
Les outils de prototypage sont désormais accessibles financièrement. Avec un budget de moins de 5 000 €, il est possible d'acheter une imprimante 3D de bureau de niveau professionnel, pour du prototypage rapide. Les outils en outre sont relativement simples à utiliser. De fait, les entreprises investissent plus facilement dans des équipements performants, et maîtrisent ainsi leurs coûts globaux de mise sur le marché.
La baisse des prix des outils de prototypage réduit également les coûts facturés par les prestataires si l'entreprise choisit d'externaliser.
Tester facilement plusieurs versions d'un produit
La conception de produits est un processus itératif : des modifications successives du prototype sont nécessaires pour perfectionner le produit fini. Les procédés d'impression 3D utilisés en prototypage rapide convertissent à grande vitesse les fichiers numériques en maquettes physiques. Les concepteurs de produits peuvent ainsi tester plusieurs versions du produit, facilement et rapidement.
En faisant évoluer le prototype, le produit est amélioré : l'entreprise s'assure de commercialiser une offre de qualité.
Aligner les équipes marketing et les commerciaux
Le prototypage modélise un concept : une idée abstraite se transforme en un objet manipulable. Ainsi, tous les acteurs d'une entreprise impliqués dans le processus de commercialisation disposent de la maquette du produit. Pour les équipes marketing, et pour les commerciaux, c'est une aide précieuse. Les collaborateurs testent le produit, et communiquent entre eux pour construire un argumentaire de vente pertinent, efficace et harmonieux.
Le prototypage rapide permet de reproduire fidèlement l'esthétique et les fonctions du produit fini, à condition d'utiliser un procédé adapté à la complexité du modèle.
Miser sur les retours d'expérience des clients
Comme le MVP, produit minimum viable, le prototype est un moyen de solliciter des avis clients sur la base d'une version non définitive. Les entreprises s'en servent pour limiter leur risque : elles obtiennent des feedbacks clients très tôt dans le cycle de commercialisation du produit, elles sont mieux réactives pour procéder aux modifications requises avant de lancer la production de masse.
Le prototypage rapide permet à cet égard de corriger tous les aspects esthétiques et fonctionnels du produit, pour optimiser la satisfaction client.
Comment faire du prototypage rapide ?
1 - De l'idée aux croquis
Les équipes R&D ont une idée de nouveau produit : ils commencent par la dessiner très simplement sur papier ou avec un logiciel, ou ils la modélisent grossièrement avec un matériau de type argile. Cette étape préalable est indispensable pour matérialiser le concept.
2 - Des croquis au modèle CAO
Les outils de prototypage rapide, pour fonctionner, ont besoin d'énergie, de matériaux de conception et de données numériques. Ce sont les données qui dirigent les machines. Les imprimantes 3D, notamment, reçoivent leurs instructions de logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) pour façonner les maquettes.
À ce stade du prototypage, le concepteur de produit doit donc élaborer le modèle CAO de l'objet à modéliser.
3 - Impression 3D
Pour faire du prototypage rapide, il faut investir dans le matériel nécessaire ou confier la mission à un prestataire. Si l'entreprise choisit de faire elle-même le prototypage :
- Elle achète un outil adapté à ses besoins. La plupart des prototypages sont effectués en impression 3D : l'entreprise choisit parmi les procédés FDM, SLA et SLS. Chacun offre des caractéristiques spécifiques en matière de précision, de rapidité, de volume d'impression ou encore de prix.
- Il faut identifier le matériau adéquat pour obtenir une maquette fidèle et fonctionnelle. À noter que selon le procédé d'impression 3D, l'outil ne supporte pas nécessairement tous les matériaux.
- L'impression 3D du prototype précédemment modélisé en CAO peut être lancée.
4 - Des itérations au lancement de produit
Une fois l'objet 3D en main, il est testé et évalué en interne, et éventuellement auprès d'un panel de clients. Les modifications nécessaires sont apportées en suivant les étapes du processus de prototypage rapide : correction du modèle CAO, puis impression de la nouvelle version de travail du modèle.
Au terme du processus itératif, l'entreprise peut lancer la production de masse, la campagne marketing et la commercialisation du produit.
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