Solutions pour les prototypes

Les prototypes sont un élément essentiel dans les projets d'innovation. Ils ont pour objectif : 

  • D'évaluer et rechercher les bonnes configurations pendant la phase de développement expérimental. 
  • De montrer les solutions envisagées tout au long du projet. 
  • De valider les différents jalons technologiques (tests, homologations, etc...).


Leurs réalisations présentent différents niveaux de technologie pour être adaptées aux attentes. Le choix des matériaux et des procédés caractérise le niveau des prototypes.
Apsytec a mis en place tout un panel de solutions de prototypage avec une dénomination propre permettant de mieux appréhender la complexité du sujet et de trouver la bonne formule. 

Au delà du mode de réalisation, la définition même d’un prototype dépend de son utilisation et du rôle qu’il a à jouer. 
Par exemple, est-ce qu'il s'agit uniquement d'une validation avec un temps de fonctionnement éphémère ou bien un prototype qui doit durer dans le temps pouvant être considéré à terme comme un produit "série". Ce type de réflexion autour du rôle du prototype va influencer directement le choix des différentes solutions possibles.

Un prototype pour chaque application

Le tableau ci-contre montre pour chaque phase, le type de prototype habituellement utilisé.

Pour plus de précisions sur la définition des prototypes en fonction du déroulement du projet, voir la rubrique
Management des besoins en prototypes et maquettes.




Au fur et à mesure de l'avancement du projet, les solutions idéales s'affinent mais les prototypes doivent être de plus en plus sophistiqués pour répondre aux besoins (pour la certification par exemple). De la sorte, leur coût augmente en fonction  des technologies employées.
Pour cette raison, le prototypage doit être adapté en terme de coût et de moyens. 

Apsytec est a même d'optimiser et de proposer le type de prototypage requis en fonction des besoins et de la nature des projets.

Les différents solutions de prototypage ainsi que leurs usages sont décrits ci-dessous. 

Les « Teaser »

Les teaser permettent d'accrocher l’utilisateur potentiel en le plaçant devant un questionnement par le biais d'informations séduisantes mais incomplètes, l'incitant à découvrir la suite.
Dans le langage courant, c'est un aperçu donnant envie de voir la suite. Un teaser est un outil de communication qui vise à augmenter l'intérêt du client pour un nouveau produit ou service en lui donnant quelques indices.
Concrètement, un teaser intègre quelques fonctions essentielles et est généralement réalisé sous la forme d’une
maquette.





Les prototypes d’intention ou POC

Le POC (proof of concept), ou démonstration de faisabilité, est une réalisation expérimentale concrète et préliminaire illustrant une certaine méthode ou idée afin d'en démontrer la faisabilité. Situé très en amont dans le processus de développement, il est considéré comme une étape importante dans le test d'une solution innovante. Le POC implique ainsi un engagement minime, tout en permettant d'évaluer la capacité de la solution à répondre aux attentes . 

Ces prototypes peuvent être réalisés de différentes manières :

  • A partir de matériaux « exotiques » comme par exemple du carton, du bois ou même de la pate à modeler (plastiline).
  • En utilisant des briques LEGO®. 
  • A partir d’éléments issus d’autres produits puis modifiés et/ou assemblés entre eux.
  • En électronique, à partir de carte de prototypage de type Arduino ou Raspberry par exemple. 
  • Via un processus d’impression 3D à partir d'une modélisation 3D. 

Pour en savoir plus sur la définition d'un POC

Les prototypes d'études

Ils permettent de réaliser les recherches sur l’architecture des futurs produits permettant de répondre aux exigences du cahier des charges fonctionnel. A l’inverse, ils permettent de caractériser certaines fonctions dans le cas où leurs valeurs ne pourraient être déterminées à l’avance.
C’est la première réalisation « physique » des solutions envisagées. Ils sont généralement construits avec tous les types de procédés à disposition et intègrent des éléments réglables pour faciliter la recherche de la bonne solution. Une construction à partir d'élément en
LEGO® Technic est également possible.
Il n’y a aucun aspect esthétique recherché, seul l’aspect fonctionnel est mis en avant. Ils peuvent comporter des capteurs ou des instruments de mesure.

Les prototypes d’études sont surtout utilisés pendant le Développement Expérimental  pour étudier et expérimenter des solutions.


Les prototypes de principe

Contrairement aux prototypes d'études, les prototypes de principe prennent la forme du produit final même si cette dernière n'est pas encore aboutie. Ils ne sont pas réalisés avec les matériaux retenus pour « les vraies » pièces mais avec des moyens de prototypage rapide, type SLA/SLS ou en moulage basse pression (résine PU dans des moules silicone). Ces process de fabrication permettent une fabrication économique et rapide. 
Dans le cadre d'un système complexe, ils peuvent être réalisés avec des éléments issus d'autres dispositifs.

De part les matériaux mis en œuvre, les fonctions validées à l’aide des prototypes de principe doivent faire l’objet d’une sélection rigoureuse. Les matériaux étant différents des « vrais » produits, les tests de certaines fonctions ne peuvent être réalisés correctement.
Ce type de prototype peut intégrer une finition «
maquette » et peut également servir de POC.



Les prototypes réalistes

Par rapport aux prototypes de principe, ils sont réalisés avec les bons matériaux mais avec un process plus économique que le process normal. Par exemple, une pièce en matière plastique sera usinée alors que le process industriel prévoit une réalisation en injection. 

Cette solution présente l’avantage d’être plus économique si on n’a besoin que d’un ou deux exemplaires. Cependant, certaines fonctions ne pourront pas être vérifiées car il y a un risque que les caractéristiques mécaniques obtenues de cette manière soient différentes de celles obtenues par le process industriel. Cela pourra avoir des conséquences sur des fonctions où des notions de rigidité par exemple sont nécessaires (cas des pièces réalisées avec des matières fibreuses). 

Suivant les besoins et la nécessité de valider correctement certaines fonctions, les pièces devront être réalisées en matière plastique en respectant un process « normal » par injection. Dans ce cas, un moule peut être envisagé mais de manière très simplifiée (moule prototype avec démoulage manuel par exemple). 

Les prototypes finalisés

Ils sont réalisés avec les bons matériaux mais aussi avec les bons process, ceux prévus pour l’industrialisation.  

Pendant la phase de développement industriel, le type d'outillage utilisé est généralement appelé "outillage pilote" reprenant les caractéristiques des outillages prévus pour le process industriel mais de manière allégée (moule a une seule empreinte par exemple). Cette solution présente toutes les garanties de pouvoir valider le produit suivant les spécifications du cahier des charges fonctionnel. C'est aussi le premier niveau de prototypage qui permet d'homologuer un produit auprès d'un organisme de certification.

Nota : pour des raisons économiques, la phase d'industrialisation peut être anticipée permettant de lancer l’investissement des outillages spécifiques et ainsi d'éviter de réaliser des outillages en double. L'inconvénient est que ces outillages devront éventuellement subir des modifications pour accompagner la mise au point du produit.

Les démonstrateurs

Ils permettent généralement de démontrer « commercialement » la maturité et l'efficacité de solutions techniques ou de design. Ils sont généralement utilisés lors de tests consommateurs pour valider le produit ou de nouvelles solutions d’un point de vue marketing.

Ils intègrent tout ou parties des fonctionnalités prévues. Dans le domaine automobile, ils sont plus connus sous le nom de concept-car.

Ils intègrent une finition « maquette finalisée » afin d'être le plus proche possible d'un produit commercialisable.
Techniquement, leur mode de réalisation est similaire aux prototypes de principe et/ou réalistes.








Les Echantillons d'Evaluation (EE)

Ils interviennent généralement pendant la phase de développement industriel et cette solution est parfaitement adaptée aux tests finaux de validation qui font appel à des notions de statistiques d'où un nombre important d'exemplaires (échantillons représentatifs). Les tests peuvent être d'ordre "techniques" ou "commerciaux" auprès d'un panel d'utilisateurs. 

Les Echantillons d'Evaluation, EE :

Ils sont réalisés avec les bons matériaux et les bons process suivant la même définition que les prototypes finalisés mais suivant le projet, il peut être nécessaire de prévoir l’investissement d’outillages spécifiques (moule d’injection par exemple) afin de disposer d’un nombre relativement important d’exemplaires. 

Les Echantillons d'Evaluation économique, EE éco :

Ils sont réalisés par des moyens de prototypage rapide, type SLA/SLS ou en moulage basse pression dans des moules silicone avec les matériaux spécifiques aux différents procédés. Ces process de fabrication permettent une fabrication économique et rapide afin de disposer d’un nombre relativement important d’exemplaires pour réaliser des tests commerciaux avant le lancement d'outillages définitifs. 


Les Echantillons Initiaux (EI)

Tous les types de prototypes ainsi que les échantillons d’évaluation vus précédemment servent à expérimenter et à mettre au point des solutions en rapport au cahier des charges fonctionnel pendant les phases 2 et 3 (développement produit). 
Les échantillons initiaux servent à vérifier que le process industriel permet de fabriquer un produit conforme aux exigences tel qu’il a été mis au point. 
Pour cela, un processus de validation des caractéristiques essentielles doit être mis en place sur une quantité de produits propre à chaque projet suivant des critères définis par les services qualité et technique. Un rapport de contrôle complet accompagne généralement la livraison des Echantillons Initiaux permettant de valider le process mis en place lors de la phase d'industrialisation  

(par exemple via une capabilité permettant de déterminer le Cp et Cpk).

Par le passé, les échantillons initiaux étaient appelés « présérie ».