Fiche 02 : Les nouveaux modes de prototypage

Une machine d'impression 3D

Photographie utilisée avec l'autorisation de 8FabLab Drôme.

En résumé

Le prototype est une représentation factice ou réelle du projet. Il est utilisé dans le cadre d'un processus itératif qui a pour vocation de confirmer certains aspects du projet. Il permet d'évaluer un concept, une ergonomie, un aspect, ou encore de tester des fonctionnalités du système avant une prise de décision finale. En plus du prototypage traditionnel qui représente fidèlement le produit final, les nouvelles technologies dans ce domaine permettent de réaliser des impressions numériques de volumes ou même des maquettes virtuelles. L'intérêt est significatif : tester au plus tôt les idées limite les coûts et les temps de modification.

Pourquoi l'utiliser ?

Objectif

Le prototypage est une étape majeure précédant l'industrialisation d'un produit. Il donne l'opportunité de tester sous différents angles la capacité du produit à répondre au cahier des charges design, marketing et engineering. Il permet également d'évaluer la cohérence de l'ensemble des composants.

Contexte

• Lorsque le produit est en cours de définition, pendant la phase d'engineering.
• Lorsque le produit est défini d'un point de vue engineering, mais avant la fabrication du produit, ou des pièces de série.

Comment l'utiliser ?

étapes

Le prototypage est une représentation au plus proche de la réalité. C'est un processus itératif qui débute dès que les éléments de l'étude le permettent.

• Pendant la phase d'engineering, la forme quasi-définitive peut déjà être reproduite lorsque, comme dans le cas de certains projets design, celle-ci guide la technique. On peut également prototyper la cinématique de mouvements, ou encore des éléments de l'ergonomie. La course d'un joystick peut être reproduite ; cependant la maquette est dite " non-fonctionnelle " à ce stade, ou " muette ", car exempte de composants électroniques. On utilisera des matériaux non-définitifs ; on fera également appel au " prototypage rapide " par impression 3D. Cette technologie se développe de manière importante, offrant le moyen de réaliser des pièces complexes.
• À la fin du processus engineering, et pour valider chaque fonction ainsi que la cohérence générale du produit, un prototype fonctionnel est construit. Ce prototype comporte la plupart des composants définitifs, et il est réalisé si possible dans la matière finale, ou une matière aux propriétés équivalentes. Toutefois, à ce stade, les pièces ne sont pas forcément fabriquées selon le procédé utilisé pour la production en série - on procédera par exemple par usinage. On testera avec ce prototype les comportements du système pour recueillir des données précieuses à la finalisation de l'étude. On utilisera aussi les prototypes pour tester les capacités des fonctions ainsi que leur résistance ou longévité en conditions extrêmes.

Méthodologie et conseils

• Ne pas sous-estimer la phase de prototypage qui joue un rôle primordial dans le succès du produit.
• Utiliser le prototype pour tester, c'est accepter de faire des erreurs et apprendre de celles-ci.
• Préparer un protocole de test pour organiser le recueil de données et permettre leur analyse.

Comment être plus efficace ?

Illustrations des nouvelles pratiques du prototypage

De nouvelles technologies et de nouvelles pratiques ont émergé récemment, qui changent le paysage de l'activité de prototypage : la fabrication additive et le phénomène des FabLabs.

La fabrication additive est un procédé de mise en forme par ajout de matière, par opposition à l'usinage qui procède par retrait. On utilise le terme d'impression pour définir le livrable. Les impressions 3D permettent de procéder à des itérations rapides de formes. La résolution des imprimantes est de plus en plus fine, les matières qu'elles peuvent mettre en oeuvre de plus en plus variées, et les pièces qu'elles peuvent produire de plus en plus complexes. Ces méthodes de prototypage ne répondent pas à toutes les situations ni à toutes les dimensions de produits, mais multiplient les possibilités de tester des solutions avant de les implémenter. Les impressions 3D peuvent être traitées en interne ou en externe.

En interne, l'acquisition d'un système d'impression 3D permet une grande rapidité dans le processus d'itération. En revanche, les évolutions de ce secteur technique peuvent rapidement rendre obsolète le matériel. Il faut ajouter des contraintes liées à l'approvisionnement de matière, à la maintenance, à la sécurité d'utilisation, et aux ressources nécessaires pour gérer cette fonction pour évaluer l'investissement nécessaire. La compatibilité des fichiers 3D avec ce genre d'équipement demande par exemple un travail de préparation non négligeable de la part du designer ou de l'ingénieur. L'externalisation permet à l'inverse de bénéficier des dernières technologies, de profiter d'une plus grande diversité de solutions, de s'affranchir des contraintes de la machine. Au-delà de la construction de prototypes, la fabrication additive peut se substituer aux technologies de production traditionnelles pour la réalisation de petites séries, ou même encore d'outillages de moulage. Elle est une réponse pertinente à la réduction du temps de développement ou à la réduction des investissements pour ce qui concerne les petites productions, ou la gestion de versions.

Parmi les nouvelles pratiques, on trouve également les " FabLabs " : laboratoires disposant de tout le matériel nécessaire à la fabrication d'objets. Le FabLab s'adresse aux entrepreneurs, aux designers, aux artistes, aux bricoleurs ou aux étudiants. Ces ateliers de fabrication sont ouverts à tous, ce qui constitue un espace de rencontre et de création collaborative. L'objectif de ces lieux est de prototyper rapidement et de mettre au point les concepts grâce à la mise à disposition de tous les moyens techniques nécessaires à l'activité, grâce également à la mise en partage des compétences de chacun. Ils s'organisent en réseaux pour échanger des données et donc apprendre des autres membres.

Le prototypage dans les FabLabs est une opportunité de profiter d'un savoir collectif, de favoriser la créativité par l'échange, et de tester beaucoup d'idées en peu de temps. Un autre intérêt est de s'affranchir des procédures complexes de l'entreprise pour agir avec flexibilité. Détecter tôt les erreurs, c'est réduire le coût de leur correction (" Fail early, fail cheap. ").

EXEMPLE de 8Fablab Drôme

Photographie utilisée avec l'autorisation de 8FabLab Drôme.

Comme tous les FabLabs, plusieurs services au sein du 8FabLab Drôme (http://www.8fablab.fr) sont proposés aux personnes. Il s'agit notamment d'apprendre à utiliser les machines disponibles (Découpe laser, Imprimante 3D, Petite fraiseuse) les logiciels de CAO (Conception Assisté par Ordinateur) incontournables pour les activités proposées. Cela donne un " passeport " à la personne pour qu'elle puisse ensuite réserver la machine en question et être autonome dans son usage. Les tarifs sont accessibles à tous (étudiant, citoyen, entrepreneur, professionnel) : par exemple 30 € pour se former sur une machine du FabLab pendant une durée de 1 h à 2 h 15.

En outre, des projets collaboratifs sont proposés à l'initiative de designers, ce qui amène des personnes à en rencontrer d'autres autour d'un projet de développement d'une idée de nouveau produit. Cela suppose, en revanche, de bien encadrer dès le début plusieurs aspects : l'identité du chef de projet, le nombre de personnes dans l'équipe, les compétences recherchées, le planning, la propriété intellectuelle et le business model envisagé. Les outils présentés dans ce manuel peuvent être directement mobilisés dans de tels projets porter par un FabLab.