Qu’est-ce qu’un bon prototype industriel ?

Un prototype fonctionnel n’est pas un prototype industriel.
C
onnaître leurs différences permet d’éviter bien des complications au début du processus d’industrialisation.

En effet, un prototype industriel répond à certaines caractéristiques propres, et s’il est aujourd’hui donné à tous la chance de pouvoir prototyper un produit relativement facilement, l’apparente facilité du prototypage cache une réalité industrielle plus complexe.

Le prototypage rapide n’est pas le prototypage d’industrialisation

 

 Avec la multiplication des lieux de fabrication type fablabs ou makerspace, et les méthodes de prototypage rapide qui intègrent des outils tels que les imprimantes 3D ou les RaspberryPI, il est possible de réaliser un prototype rapidement sans recourir à des outillages coûteux, tout en garantissant les performances du produit final.  

Mais ces méthodes, aussi efficaces soient-elles, n’intègrent pas les contraintes liées à l’industrialisation et n’intègrent pas les spécifications des procédés de fabrication.  

Par exemple, les machines CNC (machines-outils à commande numérique) étant asservies (dirigées par un programme) permettront de réaliser des formes extrêmement complexes irréalisable via l’utilisation de procédés tels que l’usinage conventionnel (fraisage ou tournage). Il y a donc peu de chance pour que vous puissiez industrialiser votre prototype intégrant des formes complexes, vous obligeant alors à revoir toute la conception de votre objet. 

Le prototypage rapide permet de valider la faisabilité du projet tandis que le prototypage industriel doit préparer ce dernier à l’industrialisation et la production. 

Ainsi, il existe divers prototypes pour différents usages  

  • les preuves de concept (POC) : démontrer l’existence d’une opportunité et répondre à la question : est-ce que cela peut être fait ? Démonstration de la faisabilité.  
  • les prototypes fonctionnels  : permettent de traiter les dimensions techniques du produit, de le tester, de faire des premiers tests en volume et en situation réelle permettant une première évaluation de l’ergonomie / expérience utilisateur 
  • les prototypes d’industrialisation : ils préparent le prototype fonctionnel pour l’industrialisation en intégrant les contraintes particulières liées à cette dernière. 

Le prototype industriel se projette sur les procédés de production

 

 La principale différence entre un prototype fonctionnel et un prototype industriel est donc la capacité du prototype industriel à pouvoir se projeter sur des procédés de production. Le prototype fonctionnel quant à lui ne considère pas le procédé qui sera mis en place, et ne prend pas en compte les limitations de ce procédé.  

Le procédé  sera choisi en fonction des contraintes de coûts et de volumes visés, et ce même procédé choisi induira ensuite la réflexion sur la façon de concevoir la pièce, qui orientera quant à elle le choix du procédé de fabrication et des matériaux. (ex : de l’usinage CNC, du moulage, injection plastique ou métallique, tôlerie, surmoulage). 

On commence donc par définir le fonctionnel de la pièce, puis on envisage la manière de la réaliser (le procédé de fabrication), puis on revient au fonctionnel etc. C’est un processus itératif mais dont les procédés doivent être pensés au plus tôt pour limiter le nombre d’itération et donc le coût et les délais de production (prix des prototypes et temps de réalisation). La connaissance des contraintes industrielles pour le prototypage devient donc un vrai vecteur d’économie et de gain de temps. 

La fin de ce processus itératif aboutit à un consensus entre la volonté du porteur de projet, et les possibilités permises par les procédés de fabrication.  

Prototype industriel et définition de la BOM

 

L’un des objectifs du prototypage industriel est de définir une BOM (Bills of Material) la plus précise qui soit. Cette liste comportera les composants à utiliser pour la conception du produit. Plus elle est détaillée meilleure elle est. Le but est que les partenaires manufacturiers aient une vision globale du projet, comment le réaliser et à quel prix. Plus la liste est détaillée, plus les retours des manufacturiers seront spécifiques et précis.  

Cet effort de projection sera primordial car il permettra au potentiel partenaire industriel de se positionner sur un prix de revient qui conditionnera le prix final du produit lors de sa vente et la marge brute ainsi faite. Une mauvaise estimation de coût de revient impactera directement la marge brute et donc les bénéfices potentiel réalisés. 

Prototype industriel et variabilité de la fonctionnalité

 

Une fois la BOM et les fonctionnalités définies, il faut définir la variabilité de la fonctionnalité.   

La variabilité de la fonctionnalité est la tolérance d’une pièce (marge de décalage par rapport à la donnée optimale que l’on cherche à avoir) afin de rencontrer les fabricants de la pièce. 

Si la tolérance recherchée pour une fonctionnalité ne rencontre pas la tolérance offerte par les fabricants, deux solutions s’offrent alors :  

1/ revoir la conception de la pièce, qui impactera également la conception d’autres pièces. 

2/ challenger le fournisseur sur un nouveau procédé ou une optimisation de procédé. 

Ensuite, place au processus évoqué plus haut : itération/conception 

Prototype industriel et DFX

 

Les DFX sont un ensemble de règles à observer lors de la conception d’un produit électronique. Elles intègrent les contraintes liées à la fabrication (DFM), à l’assemblage (DFA), à la facilité de production (DFP), au coût (CCO) etc.  

La conception d’un prototype industriel prend en compte les contraintes DFX émises par les experts industriels. Ainsi, les contraintes de production et les solutions sont identifiées le plus en amont possible et le prototype pourra rapidement être industrialisé.  

Importance du prototypage industriel

 

La connaissance des contraintes industrielles est cruciale lors de la conception d’un prototype.  

Certains projets Kickstarter ont fait les frais de cette méconnaissance : dotés d’un prototype fonctionnel, certains porteurs de projet lancent des campagnes Kickstarter bien trop en amont de l’industrialisation, sans connaissance aucune des contraintes. Ils accumulent alors de précieux mois de retard pour revoir la conception du prototype en intégrant les contraintes industrielles, prenant ainsi le risque de voir la concurrence s’installer sur le marché convoité.  

En résumé  

Les secrets d’un bon prototype industriel :  DFX, identification bien en amont des contraintes industrielles et itération de conception. Vous pourrez ensuite passel’étape de la présérie qui vient éprouver la conception et l’assemblage et durant laquelle le dossier d’industrialisation est préparé.  

Leave a Reply