Fabrication du boîtier de l'accoudoir de la console centrale de l'automobile par moulage par injection

L'accoudoir de la console centrale joue un rôle à la fois esthétique et fonctionnel. Le design et la finition des matériaux contribuent à la beauté générale de l'habitacle. Toutefois, l'accoudoir joue avant tout un rôle fonctionnel en apportant du confort et en améliorant la commodité. Par exemple, il comporte généralement un espace de rangement secret pour les objets personnels tels que les téléphones, les portefeuilles et les clés.

L'accoudoir de la console centrale offre un espace de repos pour les bras du conducteur et du passager avant. Cela réduit le risque de raideur musculaire et de fatigue, en particulier pendant les longs trajets. Lorsque les bras sont bien reposés, le conducteur peut maintenir une posture stable et détendue, ce qui est essentiel pour une meilleure maîtrise du véhicule.

Composants de l'accoudoir de la console centrale dans les véhicules modernes

Les constructeurs de la plupart des véhicules modernes souhaitent que chaque caractéristique augmente le confort ou apporte de nouvelles fonctionnalités. Les différents composants intégrés dans la fabrication des pièces de l'accoudoir de la console centrale sont conçus pour répondre à cette vision.

Exigences du client

Le client avait des exigences strictes en matière d'apparence et de fonctionnalité. En termes d'apparence, le client voulait une pièce pour l'accoudoir de la console centrale qui soit exempte des défauts que l'on rencontre couramment sur les surfaces incurvées, notamment les marques d'enfoncement, les lignes de soudure et les marques d'écoulement. En tant que constructeur automobile haut de gamme, le moindre défaut de moulage par injection de l'accoudoir de la console centrale peut affecter l'attrait de l'habitacle.

En termes de fonctionnalité, il devait présenter une bonne stabilité structurelle et des dimensions à encliqueter pour faciliter l'assemblage. Les autres caractéristiques auxquelles le client tenait sont la perpendicularité des montants de montage, le jeu d'ajustement, la tolérance de la pièce de ±0,1 mm et la tolérance du moule de ±0,05 mm.

L'accoudoir étant censé résister à la pression du bras et à plusieurs cycles d'ouverture et de fermeture, le constructeur s'est également préoccupé de sa durabilité. Si l'accoudoir tombe en panne trop tôt, cela peut donner une mauvaise image du constructeur automobile.

Défis et solutions

Chacune des exigences définies par le fabricant s'accompagnait d'un défi unique. Le plan du fabricant comportait plusieurs spécifications en matière de matériaux et de dimensions qui étaient plus difficiles à réaliser avec une technique de moulage classique.

Obtenir un aspect impeccable pour le boîtier mince de l'accoudoir de la console centrale

Le premier des défis que First Mold devait relever était la création d'une pièce stable à paroi mince. L'allègement est extrêmement important pour l'efficacité énergétique des automobiles. L'un des moyens d'y parvenir est d'apporter des modifications à la conception afin de réduire l'utilisation de matériaux.

Les parois minces sont renforcées par des nervures pour assurer leur stabilité. Cependant, les nervures introduisent souvent des points faibles dans la structure si le matériau ou le processus est inadéquat. Cela peut entraîner des problèmes tels que la rupture de l'encliquetage ou le gauchissement de la coque (entraînant l'incapacité de l'accoudoir à s'ouvrir/se fermer ou à se détacher). Chacun de ces problèmes raccourcit le cycle de vie du produit, qui est généralement de ≥5 ans pour la plupart des composants automobiles.

Outre l'obtention d'une apparence exempte des défauts de fabrication courants du boîtier de l'accoudoir de la console centrale, le constructeur automobile souhaitait également que l'accoudoir de la console centrale présente une gravure de texture stylisée. Pour ce faire, la gravure a dû être gravée dans le moule, ce qui a nécessité un usinage CNC détaillé.

Problèmes de durabilité liés à la conception du système d'encliquetage

Pour garantir la durabilité du moulage par injection du boîtier de l'accoudoir de la console centrale, First Mold a dû relever les défis posés par les modules à encliquetage, qui doivent résister à des milliers de cycles d'ouverture et de fermeture. Dans les conceptions à encliquetage, il y a généralement une concentration de contraintes autour de la base, ce qui nécessite l'ajout de congés ou de rayons. Les autres défis que First Mold a dû relever sont les suivants :

• Rupture de fatigue : Cette défaillance résulte de l'assemblage et du désassemblage répétés des boutons-pression. Une façon de l'éviter est d'utiliser les courbes Contrainte-Nombre de cycles, également connues sous le nom de courbes S-N, pour la sélection des matériaux.
• La peur au ventre : Avec le temps, le plastique se déforme naturellement sous l'effet d'une charge soutenue, ce qui affaiblit l'encliquetage. Il est donc essentiel d'utiliser des matériaux résistants au fluage comme le polybutylène téréphtalate, un plastique technique solide et semi-cristallin, ou d'autres plastiques renforcés pour la production de boutons-pression. Pour ce projet de fabrication de boîtier d'accoudoir de console centrale, First Mold a opté pour un mélange d'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), qui présente une solidité, une rigidité et une résistance à la chaleur élevées, et de polycarbonate (PC). Ce matériau hybride offre un équilibre supérieur en termes de durabilité, de robustesse et de performances thermiques.

Problèmes de compatibilité d'assemblage des pièces de l'accoudoir de la console centrale

La facilité d'assemblage d'un modèle à encliquetage dépend de la relation entre les pièces correspondantes. Les éléments de conception tels que les dimensions de l'encliquetage, le jeu d'ajustement, la perpendicularité des montants de montage et la tolérance détermineront le bon fonctionnement des pièces.

• Dimensions de l'encliquetage : Les deux parties doivent avoir des dimensions précises et être fabriquées à partir de matériaux souples. Cela permet aux deux moitiés de se déformer temporairement pendant l'assemblage et de reprendre leur forme initiale pour créer une connexion étanche. Les dimensions adéquates garantissent une résistance suffisante.
• Espace libre : Il s'agit de l'espace entre les deux pièces. L'ajustement par jeu comprend un espace important entre les deux pièces, ce qui facilite l'assemblage. En revanche, l'ajustement serré est utilisé pour créer un joint plus solide et semi-permanent. Dans le cas d'un ajustement serré, les pièces sont plus grandes que les trous dans lesquels elles s'insèrent et leur assemblage nécessite une certaine force.
• Perpendicularité des poteaux de montage : Pour que les pièces s'emboîtent correctement, les montants de montage doivent former un angle de 90 degrés par rapport à la surface de la base. Cela leur permet de reposer à plat sur la surface et d'éviter d'introduire des contraintes ou des désalignements.
• Tolérance : Il s'agit de la variation admissible des dimensions de la pièce. Aucun processus de fabrication n'est parfait. C'est pourquoi les pièces présentent généralement de petites différences (le plus souvent négligeables). La tolérance fixe la limite des variations acceptables pour les pièces. Lorsque les pièces se situent dans les tolérances acceptées, elles sont censées s'assembler et fonctionner correctement. Pour ce projet de fabrication de pièces pour l'accoudoir de la console centrale, le client avait fixé la limite des pièces à ±0,1 mm et celle du moule à ±0,05 mm.

Quels sont les avantages pour les clients de travailler avec la solution de First Mold ?

En raison de la conception complexe du boîtier de l'accoudoir de la console centrale, First Mold a utilisé le logiciel de simulation Moldflow pour prévoir à l'avance le remplissage/rétrécissement du produit. Moldflow simule la manière dont le polymère fondu s'écoule dans la cavité du moule et la remplit. Cette simulation permet d'identifier les pièges à air, les coups courts, le remplissage inégal et les lignes de soudure.

Le résultat a permis à First Mold d'optimiser les structures des coulisseaux et des releveurs de l'outil de moulage par injection du boîtier de l'accoudoir de la console centrale. Par exemple, pour éviter le flashage du moule, qui entraîne une augmentation du gaspillage de matériau et une finition secondaire plus fastidieuse, First Mold a veillé à ce que le jeu entre les curseurs et les releveurs soit ≤0,02 mm.

Grâce à la simulation virtuelle, First Mold a pu limiter les essais de moulage à 2 ou 3 fois. Les essais répétés prennent du temps et sont coûteux. Grâce à une planification adéquate et à l'utilisation des dernières technologies virtuelles, First Mold a été en mesure d'offrir au client une meilleure valeur ajoutée, en termes de délai de mise sur le marché du produit et d'argent.

Mise en œuvre d'un tampon de capacité de production 20%

Pour aider le client à atteindre la capacité de moulage par injection de l'accoudoir de la console centrale, First Mold a déployé plusieurs machines de moulage par injection du même modèle. Une capacité de production minimale de 20% a été réservée comme tampon.

En d'autres termes, si tous les moules destinés à la fabrication de pièces pour l'accoudoir de la console centrale fonctionnent à une capacité de 80%, ils répondront à la demande actuelle du client. Si tous les moules fonctionnent à une capacité de 100%, le nombre de pièces créées sera supérieur de 20% à la demande. Cet excédent de 20% crée une réserve pour les déficits pouvant résulter de la maintenance, de pics soudains de la demande et de perturbations inattendues.

La capacité de production supplémentaire de 20% peut également s'avérer utile pour tester de nouveaux matériaux sans affecter négativement les lignes de production.

Documentation du processus d'approbation des pièces de production

First Mold fonctionne selon le système de certification IATF 16949 et fournit une documentation PPAP. Cette documentation démontre que les outils de moulage par injection de l'accoudoir de la console centrale que nous avons livrés répondront systématiquement aux exigences techniques et de qualité des pièces de l'accoudoir de la console centrale du client.

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