Du prototype à la production en série : un guide de A à Z
Table des matières
- Les étapes de développement d'un produit : du prototype à la production en série
- Espèces prototypes
- Conception en vue de la fabrication pour le passage à la production en série
- Choix des outils et des procédés
- Risque : requalification en cas de changement de fournisseur
- Tolérances et qualité
- Coûts
- Erreurs courantes
- Conseils et astuces
- Production en série avec FACTUREE
Le passage du prototype à la production en série compte parmi les étapes les plus risquées du développement d'un produit. Si l'on change de partenaire de fabrication lors de cette transition, les composants doivent souvent faire l'objet d'une nouvelle qualification. Les tolérances et les certificats de matériaux sont réexaminés, ce qui retarde le lancement de la production en série.
FACTUREE accompagne donc les entreprises depuis la première demande de prototype jusqu'à la production en grande série, en tant qu'interlocuteur unique et partenaire contractuel. Aucune requalification n'est nécessaire.
Quelles sont les étapes par lesquelles passe un produit, du prototype à la production en série ?
En général, un produit passe par trois phases, du prototype à la production en série : prototype, petites séries et Grande série. Chaque phase impose des exigences différentes en matière de fabrication, de documentation et de coûts.
phase |
Quantité habituelle |
Exigence principale |
Risque principal |
| prototype | Une pièce à quelques unités | Validation fonctionnelle et esthétique | Les hypothèses erronées passent inaperçues |
| petite série | De quelques dizaines à plusieurs centaines de pièces | Assurance qualité des processus, reproductibilité | Différences entre une pièce unique et une pièce de série |
| Grande série | Volume de production total | Des processus stables, une qualité constante | Perte de qualité en cas de changement de fournisseur |
Quels sont les différents types de prototypes qui jalonnent le chemin vers la production en série ?
Dans le cadre de la mise en production, trois types de prototypes différents sont utilisés, chacun ayant sa propre fonction.
- Les prototypes visuels servent, lors de la phase de conception, à la présentation et à une première évaluation du design.
- Au cours de la phase de test, les prototypes fonctionnels permettent de vérifier la précision de l'ajustement, l'ergonomie et la facilité d'utilisation dans des conditions réelles.
- Les prototypes de pré-production permettent de vérifier, peu avant le lancement de la production en série, l'aptitude à la fabrication, c'est-à-dire l'évolutivité, les tolérances et l'adéquation des matériaux.
Cette approche par étapes s'avère payante. Corriger une erreur au stade du prototype coûte dix à cent fois moins cher qu'une correction après la fabrication des outils de série.
FACTUREE prend en charge ces trois types de prototypes via le même réseau de partenaires. Les défauts sont détectés à un stade précoce, ce qui évite de devoir procéder à des retouches coûteuses lors de la production en série.
Que signifie la « conception en vue de la fabrication » pour le passage à la production en série ?
La conception en vue de la fabrication (Design for Manufacturing) consiste à concevoir un composant, dès la phase de prototypage, de manière à ce qu’il puisse ensuite être produit en série de manière rentable. Une conception qui fonctionne pour une pièce unique ne peut souvent pas être transposée telle quelle à la production en grande série. Un nombre réduit de composants et des géométries simplifiées permettent de réduire les coûts d'outillage et facilitent le montage.
Pour les pièces moulées par injection et les pièces en plastique, cela se voit à l'épaisseur des parois. Pour le plastique ABS, la valeur indicative est comprise entre 1 et 3,5 millimètres d’épaisseur de paroi uniforme. Cela permet d’économiser de la matière, de réduire les temps de refroidissement et d’éviter les affaissements ou les déformations. Les dépouilles facilitent en outre l’éjection des pièces du moule.
La conception axée sur la testabilité s'inscrit également dans cette phase. Les données de mesure et les valeurs électriques issues des tests fonctionnels du prototype constituent la base des contrôles ultérieurs en série. Cela inclut l'inspection optique automatique et les tests en circuit.
Quels choix en matière d'outillage et de procédés ont une incidence sur la production en série ?
Le choix du procédé de fabrication dépend fortement de la taille prévue du lot.
- L'impression 3D est adaptée aux petites et moyennes séries. Elle permet de réaliser des formes complexes sans surcoût et sans frais d'outillage.
- En moulage par injection, le choix du moule dépend du nombre de pièces. Pour les prototypes et les petites séries, les moules en aluminium constituent le choix idéal : délais de fabrication courts, coûts réduits, dissipation thermique plus rapide. À partir de quantités plus importantes, par exemple à partir de 10 000 pièces, on utilise des moules en acier trempé.
- Les moules multiples et les moules familiaux permettent de fabriquer plusieurs pièces par cycle d'injection. Ne les utilisez qu'une fois que le composant a été validé à l'aide d'un moule simple (à une seule cavité). Vous éviterez ainsi que des erreurs de conception ne se répercutent sur un moule coûteux.
Pourquoi la requalification représente-t-elle un risque en cas de changement de fournisseur ?
La requalification signifie qu’un nouveau partenaire de fabrication doit mesurer à nouveau un composant, le contrôler et le valider. Ce n’est qu’alors que la production en série peut commencer. Cela prend du temps, engendre des coûts supplémentaires et permet parfois de détecter des écarts par rapport au prototype initialement validé.
Ces cycles de qualification répétés surviennent surtout lorsque les entreprises font appel à des fabricants différents pour le prototype, la petite série et la grande série. Une transition en douceur du prototype à la production en série évite ces cycles de requalification coûteux.
FACTUREE évite ce changement. Le même plan, le même interlocuteur et les mêmes normes de qualité s'appliquent quel que soit le volume de production. Vous certifiez ainsi un composant une seule fois, sans avoir à recommencer à chaque changement de volume de production.
Comment garantir la reproductibilité des tolérances et de la qualité, quel que soit le nombre de pièces ?
La reproductibilité signifie que chaque pièce fabriquée présente les mêmes caractéristiques mécaniques et dimensionnelles, qu’il s’agisse de la première ou de la millième pièce d’une série. C’est ce qui distingue la production en série du prototypage, qui sert dans un premier temps à valider le concept. Un système de gestion de la qualité conforme à la norme ISO 9001 et une documentation complète comprenant des rapports d'essai, des certificats de matériaux et des attestations de conformité garantissent cette reproductibilité.
Selon le secteur d'activité, d'autres exigences s'ajoutent à celles-ci :
- Pour les séries de composants électroniques, la qualité est garantie par des processus conformes aux normes ESD et IPC, une inspection optique automatique et des tests en circuit.
- Dans le cadre de la fabrication additive en série, la gestion contrôlée des poudres et la surveillance thermique du processus, conformément à la norme ISO/ASTM 52920, garantissent la constance des propriétés des composants.
- Les certifications telles que la norme ISO 13485 pour les dispositifs médicaux, la norme IATF 16949 pour l'automobile ou les exigences telles que les marquages CE, FDA et RoHS doivent être prises en compte dès la phase de prototypage, et non pas seulement peu avant le lancement de la production en série.
Comment les coûts varient-ils entre le prototype, la petite série et la grande série ?
DLe calcul des coûts unitaires du prototype à la production en série diffère fondamentalement, car les économies d'échelle ne se font sentir qu'à partir de volumes de production plus importants
Les coûts unitaires diminuent généralement à mesure que le nombre de pièces augmente, car les temps de préparation, les coûts d'outillage et les frais administratifs sont répartis sur un plus grand nombre de pièces. Dans le cas d'un prototype, les coûts par pièce restent élevés, car les frais de mise en place et d'échantillonnage initial sont engagés indépendamment du nombre de pièces qui sera finalement produit.
Dans le cas de la petite série, les coûts unitaires baissent déjà sensiblement dès lors que les procédés et les outillages sont adaptés à une production répétitive. C'est dans la grande série que les économies d'échelle se font le plus sentir, à condition que la transition s'effectue sans nécessiter de nouveaux efforts de qualification liés à un changement de partenaire.
Quelles sont les erreurs les plus fréquentes lors de la montée en puissance de la production ?
Quatre erreurs reviennent particulièrement souvent lors du passage du prototype à la production en série.
- Les entreprises se lancent trop rapidement dans la production en série sans avoir suffisamment validé le prototype.
- Les défauts de conception n'apparaissent alors qu'au cours de la phase de production en série, qui est coûteuse. Les contraintes de fabrication ne sont prises en compte que tardivement, par exemple les tolérances peu pratiques ou les matériaux dont le traitement en grande série n'est pas rentable.
- Les exigences réglementaires, telles que les normes ISO ou les certifications spécifiques au secteur, ne sont vérifiées que peu avant le lancement de la production en série, au lieu d'être prises en compte dès le début.
- Les risques liés à la chaîne d'approvisionnement des composants critiques sont sous-estimés. Cela retarde le lancement de la production en série, alors même que la conception est déjà finalisée.
FACTUREE fait face à ces risques en proposant des conseils techniques dès la phase d'offre et en s'appuyant sur un réseau de partenaires couvrant les trois étapes de la fabrication.
Conseils et astuces pour les acheteurs techniques
- Vérifier dès le début que le partenaire de fabrication est capable de passer à la production en série ; le passage du prototype à la production en série entraîne presque toujours une nouvelle qualification.
- Demander la documentation complète dès le début ; exiger les rapports d'essai, les certificats de matériaux et les attestations de conformité dès la phase de prototypage, et non pas seulement lors de la validation de la production en série
- Adapter le choix des outillages au nombre de pièces prévu : outillages en aluminium pour les prototypes et les petites séries, outillages en acier trempé à partir de volumes importants
- Prendre en compte les exigences réglementaires telles que les normes ISO 13485, IATF 16949, CE ou RoHS dès la phase de prototypage, et non pas seulement peu avant le lancement de la production en série
- Prévoir une série pilote avant la production en série afin d'identifier à un stade précoce les goulots d'étranglement au niveau de l'assemblage, les faiblesses de la chaîne d'approvisionnement ou les problèmes d'emballage
- Analyser suffisamment tôt les risques liés à la chaîne d'approvisionnement pour les composants critiques ou difficiles à se procurer, afin qu'une conception finalisée ne soit pas compromise au moment du lancement de la production en série
- Consolider les interlocuteurs et la structure contractuelle. Le fait de disposer d'un partenaire central pour toutes les étapes de fabrication réduit les efforts de coordination et évite d'avoir à harmoniser à plusieurs reprises les plans et les normes de qualité.
Du prototype à la production en série avec FACTUREE
FACTUREE est une plateforme d'approvisionnement numérique dédiée aux pièces sur plan, qui couvre l'ensemble du processus, de la fabrication à l'unité à la production en grande série. Notre réseau compte plus de 2 000 partenaires de fabrication certifiés. À partir de vos modèles numériques, nous assurons la fabrication à chaque étape du développement de vos produits.
À partir de l'analyse de vos données CAO, vous obtenez des prototypes uniques, des premiers échantillons, des petites séries et des grandes séries, le tout selon les mêmes spécifications techniques et avec un seul et même interlocuteur. La transition entre les différentes phases s'effectue sans changement de partenaire contractuel.
Chez FACTUREE, les prototypes et les pièces de série peuvent être associés à des traitements de surface, à des opérations d'assemblage et à d'autres étapes de finition. Un service complet, du premier échantillon à la production en série.
Vos avantages lors du démarrage de la production via FACTUREE : Réseau qualifié de partenaires de fabrication certifiés selon les normes ISO 9001, IATF 16949 et d’autres normes spécifiques au secteur | Offres pour la fabrication de prototypes, de petites séries et de séries dans des délais courts | Retour d’information direct sur la conception pour la fabrication (DfM) concernant les tolérances, épaisseurs de paroi, l'adéquation des matériaux et la fabricabilité avant même le premier échantillonnage | Aucune requalification lors du passage d'une étape de fabrication à l'autre, car le plan et le partenaire restent les mêmes | Documentation complète sur demande, rapport d’essai des premiers échantillons, certificats de matériaux, attestations de conformité | Transition en douceur de l’outillage de prototypage à l’outillage de série, avec un interlocuteur unique et des processus qualité identiques
Note éditoriale : Ce guide a été élaboré en collaboration avec les experts en technologies de fabrication de FACTUREE, qui s'appuient sur de nombreuses années d'expérience dans la coordination de processus de production certifiés. Toutes les informations fournies sont données à titre indicatif ; seuls l'examen et l'accord spécifiques au projet font foi.
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