Sujet Sciences de l'Ingénieur — Terminale — Métropole — Bac 2011

PRÉSENTATION DU SYSTÈME 1 - Généralités sur le prototypage La mondialisation des marchés associée à une concurrence de plus en plus vive a obligé les industriels à optimiser leurs temps de recherche, de conception et de fabrication des produits. C’est dans ce contexte que le prototypage rapide prend toute son importance : il permet aux entreprises de disposer d’un outil matérialisant rapidement les produits en cours de développement afin de détecter au plus tôt les erreurs de conception, de tester et de faire valider par l’ensemble des intervenants les différentes solutions techniques retenues. Principe général :  Le produit (pièce ou ensemble de pièces) est modélisé à l’aide d’un modeleur volumique.  « L’impression 3D » du modèle est lancée (remarque : la durée de la production dépend du nombre de pièces à réaliser, de la quantité de matière utilisée, de la complexité des formes).  La pièce prototypée est retirée de l’enceinte. Suivant les techniques de prototypage, une étape de « nettoyage » de la pièce est obligatoire avant son utilisation.  La pièce est modélisée  La pièce prototypée avec un modeleur 3D est réalisée  « L’impression 3D » du modèle est lancée 2 - Le prototypage rapide par dépôt de fil FDM (Fused Deposition Modeling) Cette technique consiste à faire fondre un fil de matière (généralement du plastique ABS plus) traversant une buse chauffée à haute température. Le fil (de diamètre de l’ordre de 0,25 mm) alors en fusion est déposé et vient se coller sur ce qui a été déposé au préalable. La pièce est réalisée couche par couche. Le FDM est un brevet mondial déposé par STRATASYS®. 11SISCME1 Page 1/12 La réalisation du prototype nécessite deux matériaux différents : - une matière « modèle » (thermoplastique ABS plus) constituant la pièce elle-même ; - une matière « support » mise en place dans des zones bien précises lorsqu’une pièce possède des volumes en « porte-à-faux ». Cette matière « support » est soluble (dans un bain de soude). Après ce nettoyage, la pièce devient donc opérationnelle. Volume en « porte-à-faux » Matière « support » Pièce avec « support » Pièce nettoyée du « support » Ces deux matières sont chacune stockées sous la forme d’un fil enroulé et logé dans une cassette. Bobine de fil Cassette Aspect général de la machine de prototypage rapide (imprimante 3D) étudiée : UPRINT Interface de dialogue :