Prototype ou petite série en polyuréthane : à partir de quel volume basculer ?

Vous avez validé le dessin de votre pièce. Vous devez maintenant choisir entre un prototype unitaire, une présérie ou une production régulière.

La question du volume arrive rapidement. Faut-il fabriquer une seule pièce ? En produire dix pour réaliser des essais ? Ou lancer directement une série de plusieurs centaines d’unités ?

Le passage du prototype à la petite série en polyuréthane ne dépend pas uniquement d’un nombre de pièces. Il dépend aussi de l’outillage, de la géométrie et du rythme de production.

La coulée polyuréthane offre justement une grande souplesse. L’outillage peut évoluer avec le projet. Il est donc possible de commencer par quelques pièces, puis d’augmenter progressivement les volumes.

Existe-t-il un volume précis pour passer du prototype à la série ?

Il n’existe pas de seuil identique pour tous les projets.

Une série de vingt grandes pièces complexes peut nécessiter un outillage plus travaillé qu’une production de cent petites pièces simples.

Le volume doit être étudié avec plusieurs éléments :

• les dimensions de la pièce ;
• sa géométrie ;
• la formulation du polyuréthane ;
• le nombre de pièces total ;
• le rythme des commandes ;
• le nombre d’empreintes du moule ;
• la durée de vie souhaitée pour l’outillage ;
• les opérations de finition ;
• les exigences de contrôle.

Le bon moment pour basculer vers une production série en polyuréthane arrive généralement lorsque la conception est stabilisée. Le volume prévisionnel doit aussi permettre d’amortir l’outillage.

Le tableau suivant donne des repères. Ces volumes restent indicatifs.

Ces fourchettes doivent être adaptées à chaque cahier des charges. Une étude technique reste indispensable avant de lancer l’outillage.

Le prototype polyuréthane pour valider la pièce

Le prototype polyuréthane permet de vérifier le comportement réel d’une pièce.

Il peut servir à valider :

• les dimensions ;
• l’assemblage ;
• la dureté ;
• la souplesse ;
• l’aspect de surface ;
• la résistance aux chocs ;
• l’intégration d’inserts ;
• le démoulage ;
• le fonctionnement en conditions réelles.

Le premier prototype ne doit pas forcément être parfait. Son rôle est d’identifier les modifications nécessaires.

Une zone peut être trop épaisse. Un insert peut être mal positionné. Une dureté peut aussi se révéler inadaptée à l’usage.

Ces corrections sont moins coûteuses avant la fabrication d’un outillage destiné à la série.

Le prototype permet également de tester plusieurs formulations. Le polyuréthane peut être rigide, souple, compact ou expansé. Chaque formulation répond à des contraintes différentes.

L’INRS explique les principes de formulation du polyuréthane, notamment le rôle des polyols, des isocyanates et des agents de réticulation.

Quand passer à une petite série en polyuréthane ?

Le passage à la coulée polyuréthane en petite série devient pertinent lorsque quatre conditions sont réunies.

La géométrie doit d’abord être suffisamment stable. Il reste possible de prévoir des ajustements. Mais les principales dimensions ne doivent plus changer à chaque essai.

La formulation doit ensuite être validée. La dureté, la densité et les propriétés mécaniques doivent correspondre à l’usage final.

Le besoin commercial doit aussi être mieux défini. Il peut s’agir d’une première commande, d’un stock de pièces de rechange ou d’une production annuelle récurrente.

Enfin, le volume doit permettre de répartir le coût de l’outillage sur plusieurs pièces.

La petite série ne signifie pas forcément une production réalisée en une seule fois. Une commande annuelle de 300 pièces peut être fabriquée en plusieurs lots.

Cette organisation limite le stock. Elle permet aussi d’adapter la production aux besoins réels.

Comment amortir un outillage de moulage polyuréthane ?

Le coût d’un projet comprend plusieurs éléments :

• l’étude de faisabilité ;
• la conception du moule ;
• la fabrication de l’outillage ;
• les essais ;
• la matière ;
• le temps de coulée ;
• le démoulage ;
• les finitions ;
• les contrôles.

Le coût de l’outillage de moulage polyuréthane est payé au début du projet. Son poids par pièce diminue ensuite avec le volume produit.

Le calcul de base est simple :

Coût d’outillage par pièce = coût total de l’outillage ÷ nombre de pièces prévues

Prenons un exemple purement indicatif. Un outillage coûte 4 000 € :

• pour 20 pièces, il représente 200 € par pièce ;
• pour 200 pièces, il représente 20 € par pièce ;
• pour 1 000 pièces, il représente 4 € par pièce.

Ce calcul ne correspond pas au prix final de la pièce. Il montre uniquement l’effet de l’amortissement de l’outillage.

Le coût de la matière, du cycle de coulée et des finitions reste présent. Il faut aussi vérifier que le moule peut produire le nombre total de pièces prévu.

L’outillage doit-il être différent pour une série ?

Un outillage de prototype cherche avant tout la rapidité et la souplesse. Il doit permettre de vérifier la pièce sans engager trop tôt un investissement important.

Un outillage de série répond à d’autres priorités :

• assurer la répétabilité ;
• faciliter le démoulage ;
• réduire les temps de cycle ;
• résister à davantage de coulées ;
• maintenir la précision ;
• simplifier le positionnement des inserts ;
• limiter les reprises manuelles.

Le choix du matériau du moule dépend du nombre de pièces et du procédé de coulée. La résine, l’aluminium, le silicone ou les matériaux composites peuvent être envisagés.

Un moule à une empreinte peut suffire pour une production ponctuelle. Pour augmenter la cadence, plusieurs empreintes peuvent être intégrées.

Cette décision doit être prise dès l’étude. Ajouter des empreintes modifie la conception du moule, son remplissage et son coût.

Faut-il fabriquer toutes les pièces en une seule fois ?

Non. Une petite série polyuréthane peut être répartie en plusieurs campagnes.

Cette solution convient aux besoins récurrents. Elle évite de produire un stock important dès le départ.

La production par lots présente plusieurs avantages :

• stockage réduit ;
• trésorerie mieux maîtrisée ;
• commandes adaptées à la consommation ;
• possibilité d’ajuster les quantités ;
• suivi de la qualité entre les campagnes.

Elle demande cependant une bonne organisation. Les paramètres de production doivent être enregistrés. La formulation et les conditions de coulée doivent rester maîtrisées.

La traçabilité devient encore plus importante lorsque les pièces sont destinées à l’aéronautique, au ferroviaire, au médical ou à d’autres secteurs exigeants.

La norme ISO 9001 fournit un cadre pour organiser les processus, les contrôles et l’amélioration continue.

Comment réduire le prix d’une petite série polyuréthane ?

Le volume n’est pas le seul levier.

Une pièce bien conçue peut réduire le coût de production. Le plan de joint, les contre-dépouilles et les inserts influencent directement la complexité du moule.

Plusieurs optimisations sont possibles :

• simplifier la géométrie lorsque cela ne change pas la fonction ;
• limiter les reprises manuelles ;
• faciliter le démoulage ;
• standardiser les inserts ;
• regrouper les besoins annuels ;
• adapter le nombre d’empreintes ;
• définir une tolérance réellement nécessaire ;
• valider la formulation avant la série.

Une tolérance trop stricte augmente les contraintes de fabrication et de contrôle. Elle doit être justifiée par la fonction de la pièce.

La meilleure économie ne consiste donc pas toujours à produire davantage. Elle consiste à concevoir un ensemble cohérent entre la pièce, le moule et le volume réel.

Une capacité adaptée du prototype à la série

SEREMI transforme les polyuréthanes bi-composants depuis 1984.

L’entreprise dispose de plus de 40 ans d’expérience et de 40 machines de coulée. Ce parc comprend notamment huit machines haute pression et deux installations sous vide.

Cette capacité permet de prendre en charge des pièces allant d’un gramme à plusieurs dizaines de kilos.

Le projet peut commencer par un prototype unitaire. Il peut ensuite évoluer vers une présérie, une petite série ou une fabrication régulière.

L’objectif reste le même à chaque étape : utiliser un outillage adapté au besoin réel.

SEREMI intervient sur l’ensemble du projet :

• étude de faisabilité ;
• choix de la formulation ;
• conception de l’outillage ;
• fabrication du prototype ;
• essais ;
• corrections ;
• lancement de la série ;
• production par lots.

Découvrez les solutions de moulage polyuréthane SEREMI.

Quelles informations transmettre pour obtenir un chiffrage ?

Un chiffrage fiable nécessite plus qu’un simple nombre de pièces.

Il est recommandé de transmettre :

• un plan 2D ou un fichier 3D ;
• les dimensions principales ;
• l’usage de la pièce ;
• la dureté recherchée ;
• les contraintes mécaniques ;
• l’environnement d’utilisation ;
• le nombre de prototypes ;
• le volume annuel estimé ;
• la fréquence des commandes ;
• les inserts à intégrer ;
• les exigences de finition ;
• les contrôles attendus.

Le volume doit être présenté de manière réaliste. Il est utile d’indiquer la quantité de lancement et le besoin annuel prévisionnel.

SEREMI peut alors proposer un outillage polyuréthane cohérent avec la montée en cadence.