Vous êtes au cœur de la conception de nouveaux produits ! Avant de concevoir le produit final, vous n'êtes pas sans savoir que vous allez devoir faire des tests, des essais, et bien sûr des prototypes !
Dans le domaine de l'industrie, et plus généralement de la recherche et du développement (R&D), un prototype est :
"un modèle original qui possède toutes les qualités techniques et toutes les caractéristiques de fonctionnement d'un nouveau produit."
Définition de l'OCDE (Organisation de coopération et de développement économiques)
Un prototype peut également représenter une phase de développement du produit. Il sert essentiellement à valider le projet avant sa production et sa commercialisation. C'est en quelque sorte un test de confirmation du bien-fondé du produit.
S’il fallait la résumer en une phrase, on pourrait dire que cette étape doit permettre de “donner vie à différentes idées afin d’en mesurer le potentiel” (source : www. klap.io).
Voyons comment les nouvelles technologies vont vous aider à optimiser vos conceptions, en gagnant en temps et en précision.
Découvrez la puissance du prototypage rapide
Avant de vous lancer dans le prototypage, vous allez concevoir votre produit via des logiciels appelés CAO (conception assistée par ordinateur). La CAO permet de réaliser des objets virtuels en 3D. Cette technologie donne une vision globale de l'objet (aussi complexe soit-il), et le fait interagir dans un environnement virtuel. Bien sûr, tout ceci est régi par des logiciels informatiques. Vous obtenez ainsi une maquette numérique. Cette réalisation est modifiable facilement, et vous sert de modèle de prototype. En effet, vous allez pouvoir l'imprimer en 3D : c'est ce que l'on appelle le prototypage rapide.
Il existe plusieurs procédés d'impression 3D, le but étant de fabriquer le produit avec les caractéristiques qui se rapprochent le plus de la réalité, afin de valider sa géométrie, en prenant en considération son évolution dans son espace environnant. Ce type d'impression se fait dans des délais relativement courts, ce qui a donné le nom de "prototypage rapide ". Cela réduit donc considérablement le temps des phases avant la production.
Cliquez ici pour consulter un tableau qui synthétise les technologies à utiliser en fonction du matériau inséré.
Ainsi, l'utilisation du prototypage rapide permet de :
réduire le temps de mise en œuvre de vos conceptions ;
mieux communiquer vos idées, car un modèle physique est plus "parlant" qu'un fichier 3D sur écran ;
améliorer instantanément la géométrie ou le design du produit, puisque vous allez pouvoir rectifier et réimprimer facilement vos produits. Cette technologie facilite grandement les mises en place de tests et d'essais !
La réalisation d'objets en 3D permet de faire des avancées considérables dans le domaine de la santé (la réalisation de prothèses, par exemple). Cela peut aussi être une aide pour la formation : une visualisation en 3D est plus facile à appréhender qu'un schéma ou une reproduction en 2D.
Dans le domaine industriel, de nombreux prototypes de pièces automobiles ou aéronautiques sont réalisés à l'aide de cette technique. Pour la maintenance (comprenez ici réparation), cela peut permettre de mieux développer des réparations, en travaillant sur un prototype plutôt que sur une "vraie" pièce qui a souvent une valeur importante.
Vous l'aurez compris, la précision de cette technologie permet la réalisation d'une multitude de produits complexes et colorés ! Il n'y a quasiment pas de restriction (si ce n'est pour les pièces très volumineuses).
La réalisation de ce type de produit nécessite des machines spécialisées. Vous pouvez donc être amené à sous-traiter ces opérations. Il existe de plus en plus de sous-traitants spécialisés dans la réalisation d'impressions 3D.
Dans un contexte où il faut être de plus en plus rapide et performant, vous pourrez être amené à utiliser le prototypage virtuel.
Validez un prototype virtuel grâce à la réalité virtuelle
Il y a quelques années, valider des produits de manière virtuelle relevait du domaine de la science-fiction ! Pourtant, déjà en 1985, Mercedes-Benz présente à Berlin le premier simulateur de conduite virtuel au monde. Une voiture était placée sur une plate-forme mobile et les projecteurs transformaient les murs environnants en un paysage généré par ordinateur. Grâce à cet appareil, le département de recherche et développement a pu analyser le comportement d’un conducteur dans des situations difficiles ou dangereuses, sans risque de blessure. Aujourd'hui, les enfants (et même les adultes :)) explorent des environnements virtuels en portant des casques de réalité virtuelle (RV) raccordés à leur smartphone ou à leur console de jeux vidéo.
D'un point de vue industriel, les fabricants subissent de nos jours de plus en plus de pression liée à la réduction des délais de mise sur le marché et à l’optimisation des niveaux de performance et de fiabilité des produits. C'est pourquoi un grand nombre sont désormais développés sous forme de prototypes virtuels. Pour ce faire, on utilise des logiciels de simulation d’ingénierie (IAO, pour ingénierie assistée par ordinateur), qui permettront de prédire la performance d’un modèle avant de réaliser les prototypes physiques. Les ingénieurs peuvent rapidement comparer les performances de milliers d’alternatives de modèles, sans avoir à investir le temps ni l’argent requis pour réaliser des prototypes physiques.
La possibilité d’explorer diverses alternatives de modèles est source d’amélioration de la performance des produits et de la qualité de leur conception. De plus, comme les prototypes virtuels peuvent être générés bien plus vite que des prototypes physiques, les délais de mise sur le marché des produits sont souvent réduits.
Tout comme le prototypage rapide, le prototypage virtuel peut être sous-traité.
Le prototypage virtuel peut être modifié et retouché très facilement et rapidement, jusqu'à sa validation. Vous pouvez donc imaginer que ce type de technologie est certainement le prototype du futur !
Ces prototypes virtuels sont donc testés en réalité virtuelle.
Il suffit de porter le casque simulateur pour être transporté dans un monde différent, et découvrir ainsi une expérience sensorielle qui peut faire appel à nos 5 sens !
La réalité virtuelle peut aussi être utilisée pour simuler un poste de travail et des opérations à réaliser. Cela permet de vérifier rapidement si l’ergonomie est satisfaisante. Ce mode de formation innovante pour l’entreprise fait aussi gagner de l’espace et du temps. En effet, il n’est plus nécessaire de reconstituer un poste de travail qui est dédié à la formation. Cela libère aussi des contraintes horaires, puisque l’on peut très bien gérer une formation en autonomie sur des plages horaires qui conviennent aux opérateurs. Il y a là une agilité certaine dans les dispenses de formations.
Il peut tout de même y avoir une appréhension à utiliser ces nouveaux outils de la part de certains publics. Votre rôle est aussi de former et d’informer les salariés sur les avantages que cela peut représenter.
Une fois que vos produits sont validés, d'autres innovations technologiques, telles que les exosquelettes et les robots, vous permettront d'optimiser vos conceptions.
Utilisez des exosquelettes et des robots
Les exosquelettes
L'application à l'homme de ces exosquelettes se matérialise sous des formes biomécaniques ou motorisées. En effet, leur développement dans les domaines militaire, industriel ou encore médical est en forte croissance. Ils apportent une aide physique à ceux qui les utilisent. Ils aident, par exemple, à porter des charges lourdes ou à réaliser des opération répétitives. Ils peuvent aussi aider à marcher, pour des personnes ayant perdu cette faculté. Dans le domaine industriel, les exosquelettes permettent de limiter et diminuer les risques de TMS (troubles musculosquelettiques).
Il peut aussi s'agir de soulager l'employé, lorsque les gestes sont répétitifs et la posture fatigante :
Vous l'avez compris, les exosquelettes ne fonctionnent que lorsqu’ils sont dirigés par l'homme.
Comme vous pouvez l'imaginer, l'utilisation des exosquelettes dans l'industrie moderne a toute sa place. Ces dispositifs innovants sont en pleine croissance et commencent à représenter un marché considérable. Des entreprises comme General Motors ou BMW les utilisent sur leur lignes de montage, permettant ainsi de diminuer la pénibilité des tâches qui ne peuvent être effectuées que par des hommes. Ce marché a un grand potentiel dans toute l’industrie. En effet, faux mouvements et postures de travail défavorables et prolongées ont des répercussions négatives sur l'organisme, surtout au niveau du squelette et des muscles. Elles peuvent ainsi causer des maladies chroniques, des TMS ainsi que des arrêts de travail de longue durée.
Un exemple je trouve intéressant est la « Chairless Chair » (la "chaise sans chaise" en français :o) du fabricant suisse Noonee. Il s'agit un exosquelette porté autour des jambes, prévu pour les travailleurs industriels. Elle peut se bloquer en position assise, et soulage ainsi l’employé pour les travaux de montage qui devaient sinon être réalisés debout. Les premiers tests effectués par des constructeurs automobiles ont obtenu des retours invariablement positifs. Je vous laisse découvrir en images cet exosquelette qui peut avoir de nombreuses applications.
Dans le domaine médical, cela peut aider des personnes handicapées à retrouver une certaine mobilté ! Il a même permis à une personne tétraplégique de marcher, comme le montre cette vidéo. Certes, le dispositif reste encombrant, mais peut laisser penser qu'il sera optimisé et ainsi permettre de jolis progrès pour les personnes en situation de handicap.
Les robots
Contrairement aux exosquelettes, les robots, eux, exécutent un mouvement ouvrier de façon autonome. Ils n'ont donc pas les mêmes applications. Nous connaissons tous les robots : ces énormes machines qui réalisent des tâches sur les lignes de production ou d’assemblage.
Dans le domaine industriel, on parle de robotique industrielle, qui est officiellement définie par l'Organisation internationale de normalisation (ISO) comme étant un système commandé automatiquement, multiapplicatif, reprogrammable, polyvalent, manipulateur, et programmable sur trois axes ou plus.
Ainsi, les lignes de remplissage ou de conditionnement dans les laboratoires pharmaceutiques sont entièrement automatisées. Il en est de même pour les lignes de fabrication de véhicules ; la robotisation a permis d'optimiser la fabrication et les coûts de production des véhicules.
Qu’en est-il des robots de demain ? Ils sont de plus en plus sophistiqués et dotés d’une intelligence artificielle qui se développe rapidement. Avez-vous déjà entendu parler de cobot et de cobotique ?
La cobotique
Dans le terme cobotique, il y a collaboration et robotique.
Les applications de la cobotique vont concerner l’exécution de tâches à faible valeur ajoutée. Par exemple, un cobot présentera une pièce à l’opérateur selon le bon angle, afin que ce dernier puisse se concentrer sur le geste d’ajustage.
La cobotique peut également améliorer les conditions de travail pour des tâches pénibles, et diminuer ainsi les risques de troubles musculosquelettiques (TMS). On peut dire que le cobot fait partie de l’équipe de travail. Hommes et machines travaillent ensemble... mais toujours sous le contrôle de l’humain !
Ainsi, vous pourrez penser à ces technologie lors de vos prochaines conceptions.
Une autre notion qui doit aujourd'hui être prise avec beaucoup de sérieux est la dimension écologique. On ne peut plus se permettre de concevoir et produire sans se soucier de notre empreinte carbone et aux impacts écologiques et environnementaux de notre démarche. Je vous propose de découvrir dans la prochaine partie comment vous pourrez intégrer ces notions essentielles dès la conception de vos projets.
