Comment le prototypage rapide révolutionne le marché du diagnostic
Comme nous l’avons appris au début de la pandémie de COVID-19, le paysage du marché des diagnostics peut changer du jour au lendemain. La création de nouveaux dispositifs de diagnostic nécessite beaucoup de temps, de patience, d’efforts et de ressources, mais pour rester compétitif sur le marché, un développeur doit évoluer rapidement dans un long processus de prototypage pour s’assurer que le dispositif est toujours pertinent, répond aux exigences réglementaires et répond aux besoins de l’utilisateur final lors de son lancement. « Les prototypes sont des pièces physiques ou des assemblages qui se rapprochent du dispositif final à chaque itération. En commençant par des maquettes conceptuelles et en évoluant vers un prototype fonctionnel, chaque prototype successif est une étape vers un concept technique final.
Le développement de produits nécessite plusieurs cycles de prototypage pour créer, vérifier et affiner un résultat conforme aux spécifications de l’utilisateur final. Même avec un prototypage rapide, de nombreux aspects peuvent entraver la progression ou augmenter les coûts de développement. Heureusement, plusieurs technologies permettent aux développeurs de produits d’intégrer davantage le processus de prototypage en interne et de réduire le temps et l’argent nécessaires pour franchir les premières phases de l’optimisation.
Impression 3D et fabrication additive
L’utilisation de fournisseurs externes peut entraîner de longs délais et des coûts plus élevés en raison des problématiques de file d’attente et d’expédition. Grâce à l’émergence récente des imprimantes 3D, les ingénieurs peuvent désormais produire rapidement des prototypes en plastique ou en métal en interne, sans avoir besoin d’externaliser ou d’acheter des outils coûteux pour chaque itération. Dans ce processus additif, le matériau est déposé couche par couche pour traduire les données 3D en un objet physique. L’ensemble du processus peut prendre de quelques minutes à plusieurs heures, selon la complexité du projet, ce qui permet d’évaluer plusieurs itérations en une seule journée. Non seulement l’impression 3D accélère le flux de travail et élimine les goulots d’étranglement, mais elle produit également des prototypes reproductibles de haute qualité qui sont suffisamment satisfaisants pour le produit final.
Pour cette raison, de nombreuses entreprises, y compris GE, utilisent l’impression 3D pour la fabrication, un processus connu sous le nom de fabrication additive. Ce processus devient de plus en plus populaire à mesure que la technologie progresse et que les prix des équipements diminuent. En utilisant l’impression 3D pour la production et la fabrication de prototypes, les ingénieurs peuvent choisir leurs matériaux tout au long du processus de prototypage, garantissant ainsi la conformité des prototypes fonctionnels aux exigences de l’industrie pour l’application souhaitée.
Cependant, l’impression 3D ne convient pas à toutes les applications. Les matériaux utilisés pour les dispositifs médicaux doivent généralement être biocompatibles car ils entrent souvent en contact avec le corps humain. Et la tension superficielle des pièces imprimées en 3D peut être différente de la pièce de production moulée finale, de sorte que l’impression 3D n’est pas une option viable. Cela signifie qu’il existe une liste limitée de plastiques ou de métaux adaptés à cette application, et qu'une méthode de fabrication préférée peut être associée à ces matériaux. Dans ce cas, les alternatives lors du prototypage rapide devraient avoir des caractéristiques similaires à celles du matériau final. Des qualités telles que la résistance, l’élasticité, la durabilité et la résistance à la température, à l’humidité et aux chocs sont essentielles à intégrer le plus tôt possible lors de cycles de prototypage rapides.
Platines de prototypage
Les technologies de prototypage rapide comme les platines de prototypage peuvent également réduire le prix de chaque prototype et éliminer le besoin initial de coûts d’équipement élevés, voire réduire le temps de développement global. Les platines de prototypage, alias protoboards ou solderless breadboards en anglais, sont des cartes en plastique fines utilisées pour maintenir des composants électroniques câblés ensemble. Les composants sont branchés sur la carte, créant des configurations de circuits qui peuvent être réarrangées sans endommager les composants. Contrairement à la carte de circuit imprimé, les platines de prototypage ne nécessitent pas de soudure, de sorte que les logiciels de CAO coûteux ou l’équipement de soudure sont inutiles jusqu’à l’étape du prototype fonctionnel. Ces outils ne sont pas idéaux pour les produits commerciaux ou les circuits compliqués, mais ils sont utiles pour la plupart des applications et sont réutilisables pour différents projets.
Les développeurs doivent surveiller les performances des prototypes tout au long du processus de conception pour s’assurer que le produit final répond aux spécifications de l’utilisateur final. La caractérisation des tests est une spécification de performance de base utilisée comme point de référence lors du prototypage rapide, qui joue un rôle essentiel dans le maintien du programme de développement sur la bonne voie. Les spécifications permettent aux développeurs de vérifier que les modifications apportées à un nouveau prototype n’ont pas affecté négativement les performances.
Coupons de test
Les coupons de test évaluent une caractéristique isolée et spécifique à haut risque du produit final, en évaluant les capacités, les dimensions ou la conception de la caractéristique qui affectent les performances finales. Trouver des moyens d’assembler les composants ensemble pour les tester sur la platine de prototypage est un aspect essentiel de la réalisation de prototypes testables. Créés à l’aide de méthodes de prototypage, les coupons de test sont assemblés à l’aide de méthodes d’assemblage rapide et sont testés sur des platines de prototypage, garantissant à la fois la vitesse et la qualité des coupons. Ces outils intégrés se concentrent sur la résistance, le soudage, la corrosion, la connectivité électrique ou la fabrication. Par exemple, les coupons de test peuvent évaluer la qualité d’un processus de fabrication de carte de câblage imprimé. Dans ce cas, le coupon de test représente les conditions réelles de la carte pour le placage, la gravure et le laminage. Un coupon est situé à chaque extrémité pour vérifier la qualité de la fabrication sur l’ensemble du panneau. Il est même possible d’incorporer plusieurs coupons pour tester différentes variables.
Conclusion
Alors que la pandémie a mis en évidence à quel point des outils tels que les platines de prototypage et les imprimantes 3D ont permis aux développeurs d’exécuter une plus grande partie du travail de développement initial en interne, l’avancement de ces technologies a véritablement révolutionné l’industrie. En intégrant des coupons de test dans les prototypes et en caractérisant les performances et les spécifications des matériaux dès le début, les développeurs ont également pu simplifier le processus de transfert de fabrication. Le prototypage rapide est devenu inestimable pour le développement de dispositifs de diagnostic en rendant le processus plus rentable et efficace.
