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Solution pour réaliser la fabrication de prototypes de pièces optiques pour voitures
La fabrication de prototypes de pièces optiques pour automobiles représente un défi de taille pour les entreprises spécialisées dans le prototypage rapide. La difficulté majeure réside dans la netteté des détails optiques. Les automobiles offrent un confort considérable et de nombreuses marques et modèles sont lancés chaque année. Les véhicules électriques, notamment, sont devenus des marques automobiles emblématiques ces dernières années. Afin d'améliorer la compétitivité, les délais de développement des prototypes se raccourcissent, mais il est essentiel de consacrer du temps à l'évaluation des performances et des interactions entre chaque composant, notamment en conditions réelles d'utilisation. Par exemple, l'éclairage automobile comprend les phares, les feux arrière, les feux antibrouillard, les clignotants, l'éclairage intérieur, les réflecteurs, les guides optiques, les déflecteurs et les lentilles. La fabrication de prototypes de pièces optiques pour automobiles comprend une série d'étapes, allant de la validation de la conception initiale à la fabrication et aux tests du système optique, du prototype de coque à l'assemblage des composants optiques.
1. Stade de développement du prototypage de pièces optiques pour voitures.
Prototype d'ingénierie. Lors de la conception et de la préproduction, de nombreux prototypes sont nécessaires pour vérifier la fonctionnalité et l'esthétique du produit final. Ensuite, la luminosité, le fonctionnement et les autres paramètres de base du feu arrière sont testés. Un ou deux prototypes sont généralement requis.
Prototype de vérification de conception. La vérification de conception débute une fois la fonction initiale du prototype d'éclairage automobile approuvée. Cette étape vise à optimiser la forme géométrique de l'éclairage et à vérifier l'assemblage lors d'une première tentative. Généralement, ce premier assemblage révèle de nombreux problèmes de conception nécessitant des corrections. Un nouveau prototype doit alors être refabriqué afin de revérifier sa conception, car les corrections peuvent engendrer d'autres problèmes. Il s'agit d'un processus itératif. En général, 20 prototypes maximum sont produits à ce stade. Le test de vérification de conception comprend également un test de résistance. Pour les systèmes d'éclairage automobile et autres prototypes, il consiste principalement en un test d'impact, consistant à projeter des objets durs sur la lentille afin de vérifier sa résistance aux chocs importants. En fonction des résultats, certains matériaux peuvent être modifiés pour mieux s'adapter à l'environnement exigeant et aux besoins des constructeurs.
Prototype de vérification de fabrication. Après la réalisation de tests portant sur divers facteurs, une première tentative de fabrication en série du prototype de phares automobiles est effectuée, généralement jusqu'à 1 000 unités. Cette étape correspond au processus d'optimisation de la production.
2.Solutions de fabrication.
Différentes méthodes sont généralement utilisées pour fabriquer des prototypes à différentes étapes du développement de l'éclairage automobile.
Dans la première phase, le nombre d'itérations est généralement le plus élevé car la conception finale n'est pas encore définie. Il est donc important de refaire les prototypes au plus vite, même s'ils seront probablement très différents les uns des autres. Le procédé idéal à ce stade est la fabrication additive, c'est-à-dire l'impression 3D. Cette méthode permet de fabriquer des pièces complexes de formes libres sans préparation pour la production en série. Le procédé consiste à fritter du plastique couche par couche, selon le modèle CAO de la pièce.
La deuxième étape nécessite des dizaines de pièces, rendant l'impression 3D potentiellement inadaptée. Les phares automobiles étant généralement fabriqués en plastique transparent (polycarbonate ou PMMA), ils peuvent être coulés dans des moules en polyuréthane. Comparés aux moules d'injection, les moules en polyuréthane offrent une vitesse de fabrication plus rapide et un coût inférieur. Bien entendu, la méthode de fabrication la plus courante reste l'usinage CNC . Le recours à des services d'usinage CNC 3, 4 ou 5 axes permet d'obtenir une transparence miroir supérieure.
La troisième étape consiste essentiellement en des tests de production en série. Le moulage par injection est donc le principal procédé de fabrication des moules d'injection en acier ou en aluminium, dont le coût est élevé. Afin d'obtenir une bonne transparence de la lampe et un bon état de surface, on peut recourir à des rectifieuses et à des méthodes de polissage.
3. Difficultés de fabrication de prototypes de pièces optiques pour voitures
La fabrication d'un guide de lumière est l'étape la plus complexe du prototypage. Ce guide de lumière est un tube transparent unique, élément clé de l'éclairage. Lorsqu'une source lumineuse est placée à une extrémité du guide, la lumière se réfléchit sur sa surface et rebondit dans la direction de son axe, créant ainsi un axe plus lumineux avec un angle d'incidence plus large. On peut alors réaliser des jeux de lumière complexes et obtenir un rendu plus intense. Les matériaux utilisés pour la fabrication de prototypes transparents et optiques sont principalement l'acrylique transparent (PMMA) et le polycarbonate (PC), permettant d'obtenir une surface réfléchissante claire et transparente.
La fabrication de guides de lumière nécessite une technologie de traitement plastique précise. La technologie de traitement CNC offre une excellente qualité de surface. Le rayon de traitement des détails optiques ne dépassera pas R0.005 "(R0.125mm), et la tolérance de surface optique de traitement atteindra +/-0.001" (+/-0.025mm). Combinant la capacité de traitement de la meilleure combinaison de fraiseuses CNC 3 axes, 4 axes et même 5 axes, adoptez la dernière technologie de traitement du diamant (SPDM ou SPDT), il peut correspondre à la capacité du micro-fraisage 5 axes, et produire une série de lentilles et de types de guides de lumière avec une excellente qualité optique.
Fabrication de réflecteurs. L'usinage de précision par commande numérique (CNC) 5 axes et la découpe à grande vitesse permettent de traiter des réflecteurs en aluminium de géométrie complexe, d'améliorer la réflectivité, l'intensité lumineuse et la portée du faisceau. Généralement, l'aluminium 7075 ou 7022 est utilisé pour le fraisage de la surface optique avec un rayon de 0.1 ou 0.15 mm. Les arêtes vives exposées sont arrondies à un rayon maximal de 0.1 mm. Deux numérisations 3D et des mesures de rugosité sont effectuées, et la rugosité finale après polissage est de Ra (µm) 0.05. La tolérance de précision de surface pour toutes les numérisations est de ± 0.05 mm.
Solutions d'assemblage par sectionnement et collage. Pour certains prototypes très complexes, le sectionnement et le collage sont nécessaires lorsque l'usinage sur fraiseuse 5 axes est impossible. Ces solutions permettent de réduire les coûts de production et de s'affranchir des contraintes techniques. Grâce à un traitement de séparation approprié et une excellente finition, les lignes de colle apparentes en surface sont parfaitement dissimulées. Les traces laissées par les composants optiques après collage ne peuvent être masquées que par une solution de décomposition et un usinage de précision continu.
Le polissage acrylique permet d'obtenir une transparence et une transmittance optimales, caractéristiques des plastiques transparents. Bien que le PMMA usiné par CNC présente un bon état de surface, il est difficile d'atteindre une haute définition, ce qui exige un polissage spécialisé. En effet, l'acrylique est un matériau sensible aux contraintes et relativement fragile. Le polissage manuel de l'acrylique nécessite différentes étapes. Un polissage de haute précision commence avec un papier abrasif de grain 400 ou 600 afin d'éliminer les marques d'usinage. On passe ensuite progressivement à des grains de 800, 1000 et 1500, pour finalement utiliser un papier abrasif de grain 2000. La surface polie est alors extrêmement lisse, sans aucune trace d'usinage. Enfin, l'application d'une pâte à polir permet d'affiner le processus, pour une surface finale d'une clarté et d'une transparence exceptionnelles, sans aucune marque de meulage ni rayure.
Le polycarbonate (PC en abrégé) est beaucoup plus résistant que l'acrylique et possède de meilleures propriétés mécaniques. Sa transparence est seulement inférieure à l'acide acrylique. Nous utilisons généralement le polissage et le polissage à la vapeur pour obtenir des propriétés optiques similaires à l'acrylique. Le processus de polissage du polycarbonate est le même que le polissage manuel de l'acrylique. La surface est polie avec du papier abrasif de 400 # à 2000 # pour éliminer les marques de traitement. La vapeur est bouillie dans du dichlorométhane dans un récipient fermé, puis la vapeur traverse la surface en polycarbonate et la surface devient claire et transparente. Il est à noter qu'après le processus de polissage, les pièces doivent être envoyées dans un environnement sec pour évaporer le dichlorométhane (toxique).
DDPROTOTYPE se concentre sur la fourniture de prototypes complets d'éclairage de véhicule, fournissant des services de prototypes professionnels pour de nombreux constructeurs et fournisseurs automobiles bien connus dans le monde entier. Nous nous concentrons sur diverses technologies de développement de prototypes automobiles et de fabrication rapide, en fournissant le traitement CNC, l'impression 3D, la coulée sous vide, le moule en aluminium rapide, le moulage par injection en petits lots et le traitement de la tôle. La meilleure combinaison de fraiseuses CNC 3 axes, 4 axes et 5 axes, équipée d'une machine-outil d'une course de plus d'1 mètre, a le savoir-faire pour usiner des pièces en plastique transparentes sans défauts. Avec des solutions de fractionnement et de reliure efficaces, une technologie de polissage manuel hautement qualifiée, l'utilisation d'outils diamantés peut atteindre une qualité de surface supérieure et le plus petit outil peut être traité à R0.1 mm, présentant parfaitement les détails optiques du concepteur.
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