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Exploded view of press mold for shield can frame

How Microsoft Optimized Tooling for Shield Metal Prototyping with Stratasys' PolyJet Technology

March 05, 2024

Profil du client 

Le Building 87 ou Advanced Prototyping Center (APC) de Microsoft, situé à Redmond,aux Etats-Unis, est un centre de prototypage de 2 400 m² au sein duquel travaille une équipe de créateurs passionnés qui assure la liaison entre les groupes de conception industrielle et d'ingénierie. Recourant à toute une gamme d'outils de fabrication et de prototypage, l'APC se concentre sur la mise au point efficace de solutions et de prototypes capables de répondre aux besoins des entreprises. Suivant le concept de « Fail Fast », ou échec rapide, l'APC est chargé de générer en peu de temps un sentiment de confiance dans les décisions de développement pour les concepteurs, les ingénieurs et les partenaires de Microsoft. L'impression 3D joue un rôle prépondérant dans le processus de développement « Fail Fast » de Microsoft et les imprimantes PolyJet™ font partie intégrante de notre quotidien.

 

Assembled press mold for shield can frame

Défi : Prototypage de boîtiers de blindage métalliques 

Les boîtiers de blindage sont un élément essentiel des appareils électroniques modernes. Leur rôle consiste à protéger les composants électroniques internes contre les interférences électromagnétiques et radioélectriques. Sans ces protections vitales, les appareils électroniques risqueraient de subir des interférences externes capables de provoquer des problèmes de fonctionnement, allant de simples perturbations à des pannes totales. 

Aussi importants que soient ces composants en tôle pour le matériel informatique, leur prototypage a toujours été difficile et chronophage. Les méthodes traditionnelles de prototypage des boîtiers de blindage ont souvent freiné le processus d'itération, car elles nécessitaient un redémarrage complet de l'outillage chaque fois que des changements, même simples, devaient être apportés à la conception. Les délais et les coûts associés à ces anciennes méthodes réduisaient le nombre total d'itérations susceptibles d'être réalisées au cours d'un cycle de développement. Les boîtiers de blindage en tôle sont généralement fabriqués à partir de matériaux métalliques fins comme le laiton, le maillechort ou l'acier inoxydable. En raison de la finesse de leurs géométries, leur prototypage directement par impression 3D n'est pas envisageable. En revanche, l'impression 3D, par la technologie PolyJet™, de la forme de l'outillage nécessaire à la fabrication des prototypes métalliques permet de raccourcir les délais et de créer des géométries uniques qu'il serait impossible de réaliser par des méthodes traditionnelles.

Press molds for sheet metal PCB shield cans

Solution : Outillage imprimé en 3D 

Bien que l'impression 3D existe depuis des décennies, son adoption à grande échelle pour le prototypage de pièces en tôle est très récente. Par le passé, tous les procédés d'impression 3D présentaient des limites qui restreignaient la gamme des géométries qu'il était possible d'utiliser. La technologie PolyJet™ de Stratasys était la meilleure option, en raison de son parfait équilibre entre la qualité des pièces, la précision et la vitesse. La J850 Prime, réputée pour sa précision x/y améliorée et sa capacité à utiliser différentes valeurs de résolution de couche, dont une de 14 microns, constitue une méthode exceptionnellement rapide pour produire l'outillage en tôle avec le niveau de détail nécessaire au prototypage de toutes petites structures. 

Les matériaux Vero standard, qui se caractérisent par leur grande résistance à la compression, sont des résines particulièrement intéressantes pour le prototypage de formes en tôle. Et s'il est nécessaire de fabriquer des pièces plus résistantes en termes de flexion et de température de déflexion à la chaleur, la J850 Prime, qui compte 7 baies matériau, peut aussi recourir au Digital ABS Plus, sans perdre la possibilité d'imprimer des pièces toutes couleurs. Les caractéristiques dynamiques de la J850 Prime évitent aux concepteurs de passer leur temps à tenter de s'adapter aux limites de fabrication, comme c'est le cas avec les méthodes traditionnelles, et leur permettent de se concentrer sur la réalisation de la pièce répondant le mieux à leur besoin. Les outils présentant des arêtes vives, des contre-dépouilles aux formes inhabituelles ou des surfaces difficiles à usiner ne posent plus aucun problème. Grâce à la réduction du temps consacré à la conception des moules, les ingénieurs peuvent désormais opter pour un nouveau modèle d'itération rapide et fréquente de leurs pièces.

 

Impact

Dans le domaine du développement de matériel, il est nécessaire de poursuivre la recherche de solutions moins chronophages pour remplacer les processus de prototypage traditionnels par des techniques de fabrication plus récentes utilisant des technologies modernes au service d'une amélioration continue. Le prototypage des boîtiers de blindage au sein de l'Advanced Prototyping Center de Microsoft avec l'aide de la J850 Prime de Stratasys a donné à nos concepteurs la capacité de fournir aux ingénieurs des modèles très précis, et ce, très rapidement et avec beaucoup moins de contraintes de conception que les techniques traditionnelles. Il a ainsi été possible d'accélérer considérablement le processus de développement et de mettre au point des solutions de produits plus innovantes.

« S'il est vrai que l'impression 3D a incontestablement révolutionné la conception du matériel, son impact transformateur va au-delà de la simple création de pièces. Avec un peu de recul, nous sommes en mesure d'apprécier son rôle dans l'élimination des processus particulièrement fastidieux qui étaient auparavant nécessaires pour produire des pièces réelles. Le recours à l'outillage imprimé introduit une nouvelle dimension qui améliore l'efficacité et stimule la créativité au sein du processus de développement. » Mike Oldani, concepteur de modèles chez Microsoft

Les imprimantes Stratasys de la série J sont pour moi un outil puissant capable de produire des pièces destinées aussi bien aux ingénieurs qu'aux concepteurs, ce que les autres technologies d'impression 3D auraient bien du mal à faire. » Mark Honschke, responsable du prototypage rapide chez Microsoft