Prototypage robotique: Le guide complet
La robotique part d'un concept et se transforme en réalité à différents stades de développement. L'étape du prototypage est cruciale et consiste à créer un prototype robotique à des fins de test.
Si vous souhaitez en savoir plus sur le prototypage robotique, le guide ci-dessous peut vous être d'une grande aide. Alors, lisons.
Qu'est-ce que le prototypage robotique ?
Le prototypage robotique est un processus dans lequel les premiers modèles de systèmes robotiques sont créés pour être testés.
La conception est testée en termes d'apparence, de performance et de fonctionnalité, puis les différents composants sont créés. Ces composants sont également évalués sur la base de leur fonctionnalité.
Les composants de la robotique couramment testés au stade du prototypage sont les capteurs et les actionneurs du système de contrôle. La création d'un prototype nous permet de rechercher des améliorations, le cas échéant, et de vérifier si la méthode est rentable avant de commencer la production finale.
Importance du prototypage de robots
Il existe de nombreuses raisons qui font du processus de prototypage de robots un processus important, et certains de ces aspects sont les suivants :
Coût-efficacité
Le prototypage de robots permet aux développeurs d'identifier les défauts de conception à un stade précoce, ce qui permet de réduire les coûts qui pourraient survenir ultérieurement. Ces essais précoces permettent d'éviter les erreurs lors de la fabrication finale.
Moins de risques
Le prototypage de robots permet également aux développeurs d'identifier toute défaillance dans la conception et d'évaluer les performances du robot dans le monde réel. Il est ainsi possible de prévenir le risque de défauts dans les robots finaux.
Validation de la conception
Le prototypage nous permet de valider la conception du robot et de ses composants. Il donne l'occasion de vérifier l'intégration de tous les éléments et de voir comment ils fonctionnent. De cette manière, la conception peut être validée afin de déterminer si elle répond aux exigences du projet ou non.
Méthodes de fabrication d'un prototype de robot
La fabrication d'un prototype de robot nécessite diverses méthodes de production, qui sont présentées ci-dessous.
Usinage CNC
L'usinage CNC permet de fabriquer des composants orientés vers la précision et la répétabilité. Il convient au processus de prototypage, car il permet de créer des composants à faible tolérance.
L'usinage CNC est un processus polyvalent qui permet de travailler avec de nombreux matériaux différents, selon les besoins du prototypage robotique.
La meilleure partie de Usinage CNC est qu'il s'agit d'un processus flexible qui permet de créer des modèles itératifs en moins de temps. En outre, les séries de production peuvent être adaptées en fonction des besoins, sans qu'il soit nécessaire d'opter pour d'autres méthodes de fabrication.
Le processus fonctionne avec des composants complexes et permet même de créer des pièces dont la tolérance est de l'ordre du micron.
Impression 3D
L'impression 3D est un processus dans lequel des couches de matériaux sont déposées les unes sur les autres, créant ainsi des composants utilisant différents matériaux. Elle permet de fabriquer des objets en 3D et est largement utilisée au stade du prototypage dans le domaine de la robotique.
L'impression 3D permet de créer des pièces complexes, notamment les canaux nécessaires à l'intérieur des objets, ou présentant des caractéristiques complexes. Le processus d'impression 3D est relativement rapide et les composants peuvent être créés en quelques heures.
L'impression 3D est même compatible avec la plupart des matériaux, des thermoplastiques et des métaux et permet un prototypage rentable car elle est adaptée à la production de faibles volumes.
Moulage par injection
Moulage par injection est utilisé pour le prototypage rapide, qui permet de créer des composants à l'aide de moules. Il convient à la production de masse, mais fonctionne également bien avec le prototypage rapide.
Il convient à la fabrication de composants nécessitant rigidité et résistance et est donc utilisé pour le prototypage robotique.
Le processus de moulage par injection est un peu onéreux car le coût de création du moule est élevé, et la production à petite échelle risque donc de ne pas le trouver aussi rentable. Toutefois, si le budget le permet, il permettra de fabriquer des composants pour le prototypage robotique.
Coulée sous vide
Le moulage sous vide est un processus dans lequel un moule en silicone est créé à partir d'un moule principal et est ensuite utilisé pour couler des pièces sous vide.
Ce procédé convient parfaitement au prototypage robotique lorsque de petites séries sont nécessaires l'une après l'autre. Il garantit une excellente finition de surface et peut être utilisé avec une large gamme de matériaux.
Il s'agit d'une option rapide par rapport au moulage par injection et qui permet de réduire les prototypes en petites quantités par rapport aux méthodes traditionnelles. Il s'agit également d'une solution économiquement avantageuse lorsqu'il s'agit de créer de petits lots.
Fabrication de tôles
La fabrication de tôles contribue au prototypage robotique. La tôlerie permet de fabriquer des composants durables et capables de dissiper la chaleur. Il s'agit d'un processus évolutif qui est suivi d'un autre processus pour obtenir les composants finaux.
Il offre également des tolérances étroites et des composants précis. Il est principalement utilisé pour le prototypage robotique pour les composants qui requièrent une stabilité thermique et une intégrité structurelle.
Options de matériaux pour le prototypage robotique
Le processus de prototypage robotique utilise différents matériaux pour différents composants. Voici quelques-unes de ces options matérielles :
Acier inoxydable
L'acier inoxydable est choisi dans les robots pour sa résistance à la corrosion et sa solidité. Les composants en acier inoxydable sont fabriqués par le biais de la fabrication de tôles et de l'usinage CNC.
Aluminium
L'aluminium est un matériau léger et très facile à usiner. Il peut donc être utilisé pour fabriquer des robots à l'aide de la fabrication de tôles, de l'usinage CNC et de l'outillage rapide.
Delrin
Delrin est léger, résistant et présente un faible coefficient de frottement. Il est utilisé pour fabriquer des composants robotiques par moulage par injection et usinage CNC.
Uréthane
Il est très rentable et transparent. Il convient au moulage sous vide pour la fabrication de pièces robotiques.
Silicium
Le silicone est utilisé en combinaison avec le moulage par injection pour fabriquer des composants de robots durables et flexibles.
Finitions de surface pour le prototypage robotique
Une fois que les composants pour le prototypage robotique sont usinés et fabriqués, certains d'entre eux peuvent nécessiter une finition de surface supplémentaire.
Les différentes options de finition de surface disponibles pour le prototypage robotique sont les suivantes :
- Anodisation : Les composants robotiques susceptibles d'être soumis à des conditions difficiles peuvent passer par le processus d'anodisation, qui améliore leur résistance à l'usure et à la corrosion.
- Sablage de perles : Le procédé de microbillage consiste à ajouter une finition de surface uniforme, mate sur le composant, et à éliminer les imperfections. Il est adapté aux surfaces des robots exposés.
- Revêtement par poudre : Le revêtement par poudre crée une couche de protection sur les composants, améliorant leur finition et ajoutant de l'uniformité.
- Placage électrolytique : Une fine couche de métal est créée par galvanoplastie sur la surface des composants. Elle permet de réduire les frottements et d'améliorer la conductivité électrique.
Facteurs à prendre en compte lors de la réalisation de prototypes de robots
Lors de la création de prototypes pour la robotique, certains des facteurs importants à prendre en compte sont les suivants :
Sélection des matériaux
Le matériau choisi pour le robot est associé à son anatomie et vous devez le sélectionner en gardant cela à l'esprit. Le métal est un matériau durable, le plastique offre de la flexibilité et les matériaux composites sont connus pour offrir les deux.
Cependant, la sélection sera basée sur le coût, la performance et la méthode utilisée pour fabriquer le robot final.
Complexité de la conception
La robotique fait appel à des composants de haute précision, complexes et nécessitant des tolérances étroites. La technique de fabrication choisie doit correspondre à la complexité de la conception et à la précision requise.
Les composants très complexes sont généralement fabriqués par usinage CNC dans le cadre du prototypage robotique.
Volume de production
Le volume de production est également un facteur à prendre en considération, car certaines méthodes choisies pour le prototypage robotisé peuvent ne pas être rentables en raison du faible volume de production.
Il est donc suggéré d'opter pour des méthodes rentables en fonction du volume de production.
Vitesse du marché
La robotique est un développement en constante évolution qui doit être lancé sur le marché dès que possible. Le prototypage rapide peut donc s'avérer utile à cet égard pour accélérer le cycle de développement.
Évolutivité de la conception
La robotique est en constante évolution et la méthode de fabrication doit être évolutive afin de pouvoir mettre à jour les changements immédiatement.
Conclusion
Prototypage robotique est un secteur en pleine évolution, et pour suivre le rythme, il faut examiner attentivement les conceptions, les matériaux et les processus de fabrication.
Le guide ci-dessus met en évidence tous les détails importants concernant le prototypage robotique, et vous les avez probablement bien compris.
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