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Qu'est-ce que le moulage par injection ? Guide d'experts ayant 20 ans d'expérience

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Ligne de production automatique pour le processus de moulage par injection

Le moulage par injection est la pierre angulaire des services offerts par FirstMold, méticuleusement élaborés grâce aux idées et aux expériences de vétérans de l'industrie, forts de plus de 20 ans d'expertise. Cet article, fruit d'un travail collectif de maîtres chevronnés, promet de dépasser vos attentes. Il est divisé en deux parties : les principes fondamentaux et les aspects avancés du moulage par injection. Nous nous adressons principalement aux novices et à ceux qui souhaitent approfondir leurs connaissances en matière de conception de produits, ainsi qu'aux nouveaux venus dans l'industrie. Pour ceux qui recherchent des services de moulage par injection, des études de cas ou des citations, nous vous encourageons à cliquer sur "Service de moulage par injection"pour plus de détails.

Production de produits en plastique par moulage par injection
Production de produits en plastique par moulage par injection

Avant de plonger dans les subtilités du moulage par injection, posons-nous une question : avez-vous déjà remarqué les produits en plastique qui émaillent notre vie quotidienne ? Les bouteilles d'eau, les souris d'ordinateur et les boîtiers d'appareils ménagers sont omniprésents. En effet, le plastique est sans doute le matériau le plus utilisé dans notre monde contemporain. Aujourd'hui, nous mettons en lumière le moulage par injection, qui joue un rôle clé dans la production de ces produits en plastique. S'il existe une myriade de méthodes pour fabriquer du plastique - notamment l'extrusion, le moulage par soufflage, le rotomoulage, l'impression 3D et le thermoformage - le moulage par injection règne en maître en termes de popularité et d'application.

Qu'est-ce que le moulage par injection ?

Explication du moulage par injection

Le moulage par injection exploite les propriétés thermiques des matières plastiques. Le processus commence par le chargement des matières dans le cylindre à partir d'une trémie. Un anneau chauffant entourant le cylindre fait fondre les matériaux. À l'intérieur du cylindre, une vis, entraînée par un moteur externe, tourne, poussant et comprimant le matériau dans ses rainures.

L'action combinée du chauffage externe et de la force de cisaillement de la vis plastifie, fait fondre et homogénéise progressivement le matériau. Lorsque la vis tourne, les forces de friction et de cisaillement déplacent le matériau fondu vers la tête de la vis. Pendant ce temps, la vis se rétracte sous l'effet de la force réactive du matériau, créant ainsi un espace de stockage à la tête de la vis pour achever le processus de plastification.

Ensuite, sous l'effet de la vitesse et de la pression du piston du cylindre d'injection, le matériau fondu est injecté dans la cavité du moule par une buse. Après pressurisation, refroidissement et solidification dans la cavité, le moule s'ouvre et un mécanisme d'éjection libère le produit finalisé en tant qu'article qualifié.

Pour les débutants, cela peut sembler complexe car il y a beaucoup de vocabulaire spécialisé. La vidéo proposée ci-dessous permet d'acquérir une compréhension plus approfondie. Rappelons que les deux éléments essentiels pour transformer les matières premières plastiques en produits finis sont le moule d'injection et la machine de moulage par injection.

Cette vidéo montre un processus complet de moulage par injection

Brève histoire du processus de moulage par injection

La première machine de moulage par injection connue remonte à 1872 aux États-Unis. Elle a été inventée par J.W. Hyatt pour résoudre les problèmes de plastification et de moulage d'un mélange de nitrocellulose et de camphre. Ce dispositif, connu sous le nom de "Packing Machine" (brevet américain n° 13329), a marqué un tournant dans l'histoire de la fabrication.

En 1921, la première machine pouvant être reconnue comme une machine de moulage par injection a été fabriquée par H. Buchholz. Cette machine à commande manuelle et à piston présente des similitudes avec les presses à compression à vis de l'époque.

En 1926, les premières machines de moulage par injection produites en série ont été fabriquées par Eckert et Ziegler. Ces machines comportaient un serrage manuel du moule mais introduisaient l'injection pneumatique, une innovation importante. Adoptant une structure horizontale, les principes de conception de ces premières machines continuent d'influencer la technologie moderne de fabrication des matières plastiques.

Le processus de moulage par injection dans le passé
Le processus de moulage par injection dans le passé

Les bases du moulage par injection

Moule à injection

Dans notre discussion précédente, nous avons présenté deux concepts fondamentaux : le moule d'injection et la machine de moulage par injection. Parlons d'abord du moule d'injection.

Le moule d'injection est un outil essentiel dans le processus de moulage par injection. Au cours de ce processus, les matières premières plastiques sont chauffées jusqu'à l'état fondu et injectées dans le moule d'injection. Les produits en plastique souhaités sont obtenus en refroidissant et en solidifiant les matériaux à l'intérieur du moule. Bien que les moules à injection fassent partie intégrante du processus de moulage, il est courant que certaines entreprises possèdent des machines de moulage par injection sans produire leurs propres moules. Ces entreprises achètent souvent des moules à l'extérieur afin de réduire les coûts liés à l'acquisition et à la fabrication des machines de fabrication de moules.

Un moule à injection comprend généralement plusieurs éléments :

  • Base du moule: La partie principale du moule d'injection, généralement fabriquée à partir de matériaux présentant une dureté et une résistance à l'usure élevées (tels que l'acier, l'aluminium, le cuivre, etc.), afin de garantir la durée de vie du moule.
  • Cavité du moule: La section du moule d'injection où le produit plastique est mis en forme, consiste généralement en des cavités ayant des géométries et des dimensions spécifiques.
  • Système de couloirs et barrières: Pièces du moule d'injection qui guident le plastique fondu dans la cavité de moulage. Elles sont fabriquées dans des matériaux appropriés (comme le plastique ou le métal) pour assurer un écoulement régulier et éviter les fuites.
  • Pièces de support et de fixation: Composants qui soutiennent le moule et assurent sa précision. Ils sont fabriqués à partir de matériaux appropriés pour garantir leur solidité et leur stabilité.
  • Système de refroidissement: Section du moule d'injection destinée à refroidir et à solidifier le plastique fondu. Elle comprend généralement un moyen de refroidissement approprié (eau ou gaz) pour éviter d'endommager les pièces moulées en raison d'une surchauffe.

Par essence, le moule à injection est un outil indispensable à la production industrielle, qui améliore considérablement l'efficacité, réduit les coûts et permet la fabrication de produits en plastique de formes et de tailles diverses. Tous les produits qui nécessitent une production de masse reposent sur des moules, ce qui marque le début du développement industriel et vaut au moule le titre de "mère de l'industrie".

Cet article ne s'attardera pas sur les moules à injection, mais vous pouvez cliquer sur "Moule à injection"pour des informations plus détaillées.

Machines de moulage par injection

La machine de moulage par injection joue un rôle crucial dans le processus de moulage par injection, principalement en chauffant le plastique et en appliquant une pression élevée au plastique fondu, afin qu'il soit injecté et remplisse la cavité du moule. Cette machine est indispensable au processus.

Il existe différents types de machines de moulage, classés en fonction de la structure, du type de moule et d'autres facteurs. Au niveau mondial, il existe de nombreux fabricants renommés de machines de moulage de plastique, tels que KraussMaffei, Demag et Husky. Pour plus d'informations, vous pouvez consulter la page "machine de moulage par injection"page.

Compte tenu des différences de précision et de marque, le coût des machines de moulage par injection peut varier de manière significative, certaines différant de plusieurs centaines de milliers de dollars. Par conséquent, pour ceux qui ont besoin de fabriquer des produits en plastique, l'examen de la gamme d'équipements dont dispose une usine est un moyen courant d'évaluer la capacité d'une entreprise.

Types de moulage par injection

En effet, le terme "moulage par injection" englobe toute une série de procédés. Il est important de noter que lorsque nous parlons de "moulage par injection", nous parlons généralement de "moulage par injection de plastique". Ce procédé est le plus fréquent dans le cadre plus large du moulage par injection, ce qui explique que l'expression "moulage par injection de plastique" soit souvent abrégée en "moulage par injection". Vous pouvez également considérer le "moulage par injection de plastique" comme le "moulage par injection standard".

Examinons les processus spécialisés les plus courants dans le domaine du moulage par injection :

ProcessusMatériau utiliséApplications courantesExplication
Moulage par injection de plastiqueThermoplastiquesBiens de consommation, Pièces détachées automobilesFait fondre des granulés de plastique et les injecte dans des moules pour former une grande variété de pièces.
Caoutchouc de silicone liquide (LSR)SiliconeDispositifs médicaux, Composants automobilesInjecte du silicone liquide dans des moules chauffés et le fait durcir pour obtenir des pièces flexibles et durables.
Moulage par injection de thermodurcissablesPlastiques thermodurcissablesIsolateurs électriques, Pièces automobilesMoule des matériaux thermodurcissables, qui durcissent de manière irréversible sous l'effet de la chaleur, pour fabriquer des pièces résistantes à la chaleur.
Bi-injection/Multi-composantMatériaux multiplesPièces complexes aux propriétés multiplesInjection simultanée ou séquentielle de différents matériaux dans un seul moule pour des pièces multi-matériaux.
Traitement numérique de la lumière (DLP)Résines photopolymérisablesPrototypage, production en petites sériesUtilise la lumière pour durcir la résine en couches, combinée au moulage par injection pour les pièces détaillées.
Moulage par injection de poudre (MIP)Métaux, céramiquesComposants médicaux, électroniques et aérospatiauxMélange de poudres métalliques ou céramiques avec un liant, injection dans des moules, puis frittage pour la solidité.
Moulage par injection de mousseThermoplastiques avec agents moussantsAutomobile, EmballageInjecte du plastique avec un agent moussant pour créer des pièces légères avec un noyau en mousse.
Moulage par injection réactive (MIR)Polymères en réactionPièces automobiles (pare-chocs, ailes), BoîtiersInjecte des produits chimiques réactifs dans un moule où ils se dilatent et durcissent pour former de grandes pièces légères.

FirstMold se spécialise actuellement dans les processus de moulage par injection de plastique et de silicone. Dans le cadre du moulage par injection de plastique, nous affinons notre expertise dans des techniques spécifiques telles que le surmoulage, le moulage en deux temps et le moulage par insertion, entre autres. Chacun de ces procédés nous permet de répondre à divers besoins de fabrication et spécifications de produits :

  • Surmoulage nous permet de fusionner deux matériaux différents, ce qui améliore l'adhérence et l'esthétique.
  • Moulage en deux temps crée efficacement des produits complexes avec plusieurs matériaux ou couleurs en un seul processus.
  • Moulage d'insertion intègre des pièces métalliques dans des composants en plastique, offrant ainsi une fonctionnalité et une résistance accrues.

Déroulement du processus de moulage par injection

StadeDescription
1. Sélection des matériauxSélectionner le bon matériau plastique, en fonction des propriétés spécifiques et des besoins particuliers de la pièce finie.
2. Conception du mouleConcevoir le moule qui sera utilisé pour donner à la matière plastique la forme souhaitée. Il s'agit de spécifier la taille, la forme et l'état de surface de la pièce, ainsi que l'emplacement et la conception de toutes les caractéristiques, telles que les canaux ou les évents.
3. Fabrication des moulesConstruisez le moule à l'aide de techniques de fraisage de pointe telles que le fraisage CNC, l'électroérosion ou la découpe au laser. Il est essentiel que le moule et les autres composants soient fabriqués avec des tolérances élevées, car cela permet d'obtenir des pièces de taille correcte et un produit de haute qualité.
4. Configuration de la machine de moulage par injectionPlacer le moule sur la machine de moulage par injection et spécifier les réglages de la machine en fonction du matériau utilisé et de la pièce produite. 
5. Cycle de moulage par injectionRéaliser le processus de moulage par injection, qui consiste à chauffer le plastique jusqu'à ce qu'il atteigne son point de fusion, puis à l'introduire dans le moule. Le matériau est ensuite refroidi et converti à l'état solide.
6. Finition des piècesSelon le type de pièce créée, l'aspect doit être nettoyé, poli ou complété d'une autre manière afin de respecter la particularisation et l'aspect général. Il peut y avoir des activités de retour d'information telles que le perçage, la peinture ou l'étiquetage.
7. Contrôle de la qualitéInspecter la pièce finie pour s'assurer qu'elle est conforme aux normes de qualité, de taille et de performance. Il peut s'agir de contrôles visuels complexes, de mesures dimensionnelles ou de tests portant sur les caractéristiques des matériaux, telles que la résistance et la dureté.
Firstmold Organigramme du processus de moulage des matières plastiques
Firstmold Organigramme du processus de moulage des matières plastiques


Le processus de moulage par injection comprend plusieurs étapes critiques. Ici, je mettrai plus particulièrement l'accent sur les six étapes d'un cycle de moulage par injection. À noter que la septième étape marque la répétition du cycle, initiant un nouveau cycle.

Serrage

Le premier objectif du processus de moulage par injection est de fermer le moule ou de le "serrer" suffisamment pour que la matière plastique soit comprimée dans la cavité du moule. Une force de serrage suffisamment forte est nécessaire pour que le moule supporte la pression développée pendant l'étape d'injection et que le moule reste fermement fermé.

Injection

Une fois le moule serré, la matière plastique est chauffée jusqu'à ce que son point de fusion soit atteint, puis elle est pressée à haute pression dans la cavité du moule. Le matériau est introduit dans le moule par un portillon, c'est-à-dire l'ouverture du moule par laquelle le matériau entre.

Logement

Une fois la matière plastique injectée dans le moule, elle doit être maintenue sous pression pendant un certain temps, ce que l'on appelle la phase de logement. Cette étape permet de s'assurer que la pièce est entièrement formée à partir du moule lorsque le refroidissement est terminé.

Refroidissement

Une fois l'étape du logement terminée, le moule est refroidi pour solidifier la matière plastique. Nous devons contrôler très précisément le processus de refroidissement afin que le produit soit refroidi de manière uniforme et que des défauts tels que le gauchissement n'apparaissent pas.

Ouverture du moule

Une fois que la matière plastique a subi le processus de refroidissement et de solidification, le moule est ouvert et la pièce est démoulée. Les broches d'éjection qui exercent une force suffisante pour pousser la pièce et l'éjecter du moule sont utilisées dans le processus au cours duquel elles transfèrent la force sur la pièce et la retirent du moule.

Ejection

Le produit séparé est retiré de la machine lors de l'étape d'éjection et le matériau excédentaire est coupé.

Répéter

Le cycle de moulage par injection est ensuite répété pour produire à nouveau des pièces supplémentaires.

Si vous êtes intéressé par les cycles de moulage par injection, veuillez cliquer sur "cycles de moulage par injection"pour obtenir des informations complètes.

Un cycle commun de moulage par injection
Un cycle commun de moulage par injection

Applications du moulage par injection

Le champ d'application des procédés de moulage par injection est peut-être plus clair pour vous que pour moi. Oui, la plupart des produits en plastique que l'on voit couramment dans la vie peuvent être fabriqués grâce au processus de moulage. Néanmoins, permettez-moi d'évoquer brièvement les six principales applications industrielles :

Pour la plupart des industries, il est logique de trouver le matériau le plus durable au coût le plus bas pour fabriquer les produits nécessaires. En tant que technologie de fabrication polyvalente, le moulage par injection joue un rôle crucial dans le développement et la création de nombreux produits modernes, des jouets grand public aux pièces d'avion.

Alimentation et boissons

L'industrie de l'alimentation et des boissons fait largement appel aux matériaux plastiques pour fabriquer les emballages et les contenants des produits. Comme cette industrie doit se conformer à des règles strictes en matière d'hygiène et de sécurité, le moulage par injection est tout à fait adapté pour répondre à diverses spécifications, notamment l'absence de BPA, la certification FDA, la non-toxicité et les règles de sécurité de la GMA.

Des petits composants tels que les bouchons de bouteilles aux plateaux utilisés pour les dîners télévisés, le moulage par injection offre une solution unique pour tous les besoins de l'industrie alimentaire et des boissons en matière d'emballage et de conteneur.

Pièces détachées automobiles

De nombreuses pièces des véhicules modernes nécessitent une variété de fonctions soigneusement conçues pour fonctionner correctement. C'est pourquoi de nombreux leaders de l'industrie automobile se sont tournés vers le moulage par injection de plastique pour développer, planifier et fabriquer les pièces dont ils ont besoin. Les composants typiques moulés par injection comprennent les pare-chocs, les tableaux de bord et des pièces plus petites telles que les porte-gobelets et les boîtiers de rétroviseurs.

Médical et pharmaceutique

Étant donné que de nombreux produits médicaux doivent être incassables, exempts de pores et de forme parfaite, ce processus est vital pour la production médicale et pharmaceutique. En tant que producteur de masse, l'industrie médicale peut bénéficier des délais de production réduits et des matériaux de production abordables du moulage par injection, tout en obtenant des produits médicaux de haute qualité. La gamme de pièces médicales et pharmaceutiques fabriquées s'étend des flacons de médicaments aux composants de radiographie.

Produits ménagers

Il suffit de se rendre dans sa cuisine pour y trouver des produits ou des pièces moulés par injection. Des tupperwares aux matériaux de construction utilisés dans le bâtiment, il est indéniable que cette industrie n'aurait pas atteint son niveau actuel sans le moulage par injection. À l'instar d'autres secteurs, en investissant dans la production de masse et l'expédition vers des points de vente mondiaux, les produits domestiques peuvent être rendus plus abordables.

Agriculture

Historiquement, l'agriculture investissait généralement dans des pièces métalliques, qui constituaient une solution durable. Aujourd'hui, grâce aux nouveaux matériaux plastiques présentant des caractéristiques telles que la résistance aux UV, la résistance aux chocs et la résistance à l'humidité, les options plastiques améliorées sont privilégiées.

La possibilité de créer des produits agricoles durables qui résistent aux éléments de la ferme rend le moulage par injection de plastique manifestement adapté à l'industrie agricole, qu'il s'agisse de mangeoires ou de composants spécialisés pour la récolte.

Électronique

Bien que de nombreuses personnes considèrent les composants électroniques comme des pièces mécaniques métalliques fonctionnant principalement à l'électricité, l'utilisation de boîtiers en plastique résistant à la corrosion pour prolonger la durée de vie des systèmes peut améliorer les performances globales. Comme vous l'avez peut-être deviné, il est préférable de fabriquer les boîtiers par le biais du processus de moulage par injection de plastique. La souris d'ordinateur que vous utilisez actuellement, ainsi que le téléviseur de votre salon, comportent probablement des composants fabriqués par moulage par injection de plastique.

Produits Firstmold dans le domaine de l'automobile et de l'aviation
Produits Firstmold dans le domaine de l'automobile et de l'aviation

Avantages du moulage par injection

Comparé à d'autres procédés de fabrication de matières plastiques, le moulage par injection offre des avantages significatifs. Bien entendu, différents procédés de fabrication de matières plastiques remplissent bien leur rôle dans des scénarios spécifiques, comme le moulage par soufflage, qui est le plus adapté à la fabrication de bouteilles. Résumons les avantages du moulage par injection :

Avantage en termes de coûts :

Dans le cas du moulage par injection, la seule exigence est que le châssis de la machine soit suffisamment résistant pour supporter le matériau, le moule et le poids du châssis afin d'éviter toute fuite de matériau avec une force de serrage suffisante. En outre, le matériau n'est pratiquement pas affecté par des forces externes tout au long du processus de moulage, à l'exception de la gravité naturelle. Il en résulte une facilité d'usinage et de fabrication, des cycles courts et un faible coût.

Avantage qualité :

Les produits fabriqués par moulage par injection ont une qualité et une structure plus stables tout au long du processus de production, car ils ne génèrent pas de contraintes internes.

Avantage de la flexibilité et de la polyvalence :

La commodité de la fabrication de machines et de moules la rend particulièrement adaptée à la production de variétés multiples et de petits lots dans le cadre du développement de nouveaux produits.

Avantage de la personnalisation et de la conception :

Le moulage par injection permet de changer facilement la couleur des produits et de réaliser des motifs creux. Les traitements de surface peuvent inclure des motifs, des effets de bois, de pierre et de métal, répondant ainsi à la demande du consommateur moderne pour des produits personnalisés.

Matériaux pour le moulage par injection

Il existe une vaste gamme de matériaux disponibles pour le moulage, tous conçus à des fins spécifiques. Il s'agit de matériaux standard comme le PC-ABS et de matériaux spéciaux comme le PEEK moulable par injection. Je recommande vivement de cliquer sur "matériaux de moulage par injection"pour comprendre comment les différents matériaux se comportent dans le moulage par injection.

Ensuite, nous donnerons aux concepteurs de produits quelques conseils sur le choix des matériaux pour leurs créations.

Pour chaque pièce que vous concevez, le choix du matériau doit être délibéré. Dans ce contexte, l'utilité, l'efficacité et le coût de la pièce doivent être soigneusement pris en compte. Le choix du matériau est toujours directement lié à l'application de la pièce.

Penser à l'envers peut aider à trouver le bon matériau pour votre pièce.

Voici quelques questions utiles pour procéder à une rétro-ingénierie de votre sélection de matériaux :

  • À quoi servira la pièce ?
  • Quel type de stress supportera-t-il ?
  • Son coût dépasse-t-il le budget ?
  • Où sera-t-il placé ?

Tenez compte des critères suivants pour comprendre les facteurs de priorité du matériau sélectionné :

01. Emplacement

Vous devez tenir compte de l'endroit où votre pièce sera placée, que ce soit à l'extérieur, à l'intérieur, sous le capot, dans un environnement sombre et humide, ou ailleurs.

02. La température

La température est un facteur déterminant dans le choix des matériaux. Le produit finira-t-il dans un réfrigérateur ou dans un endroit très chaud ?

03. Lifecycle

Quelle est la durée de vie prévue de la pièce ? 5 ans, 25 ans ou plus ?

04. Garantie

Pensez à la garantie. Dans l'industrie automobile en particulier, vous devez penser au coût de la garantie si des pièces tombent en panne des années plus tard.

05. Contraintes de coût

Il existe deux types de matériaux différents. Vous pouvez obtenir des plastiques de base (comme le polyéthylène haute densité ou le polypropylène) qui sont généralement à haute densité, à faible température, faciles à obtenir et relativement bon marché.

La deuxième catégorie est celle des plastiques techniques, qui comprend des matériaux tels que le PEEK et le PEI. Ils sont beaucoup plus chers et plus difficiles à trouver, mais ils résistent aux températures élevées et sont robustes.

06. Exigences esthétiques

La pièce doit-elle être totalement transparente ou dans une couleur spécifique ? Si votre pièce doit être assortie à d'autres pièces d'un assemblage, une harmonisation des couleurs peut s'avérer nécessaire.

Une fois que vous avez répondu à ces questions initiales, vous pouvez encore envisager différentes options de matériaux. Voici une série de questions qui vous aideront à réduire l'éventail des matériaux :

07. Fonctionnalité de la conception

Tenez compte des aspects de l'ingénierie mécanique de la pièce. Doit-elle être flexible, compressible, collable, etc. Doit-elle être résistante à la traction (c'est-à-dire qu'elle ne peut pas être déchirée) ?

08. Conformité

L'ajout de certaines conformités peut rapidement augmenter le coût d'une pièce, c'est pourquoi il est important d'évaluer ce qui est nécessaire et ce qui pourrait être redondant.

Votre pièce doit-elle être sûre sur le plan alimentaire et conforme aux exigences de la FDA ? Ou doit-elle être de qualité médicale, ISO, conforme aux normes électriques, etc.

Quelques matériaux plastiques représentatifs
Quelques matériaux plastiques représentatifs

Revêtements et finitions

Le traitement de surface des pièces moulées par injection, essentiellement le traitement de surface des matières plastiques, est une étape cruciale. Il fait appel à des méthodes physiques ou chimiques pour former une couche dotée d'une ou de plusieurs propriétés spéciales à la surface du matériau, ce qui améliore l'aspect, la texture et la fonctionnalité du produit.

Pulvérisation

La pulvérisation consiste à utiliser des pistolets pour atomiser la peinture et l'appliquer sur la pièce. Le processus est le suivant : Pièces moulées → Apprêt → Séchage → Couche de finition → Séchage.

  • Pour: Richesse des couleurs ; possibilité de traiter des structures complexes ; évolutivité pour la production de masse ; transparence et brillance élevées.
  • Cons: Coût élevé, ne convient pas aux produits à faible coût ; processus complexe, rendement plus faible.

CNMV

La métallisation sous vide non conductrice (NCVM) consiste à déposer un film de métal et de composés isolants pour obtenir un aspect métallique sans affecter la communication sans fil.

  • Pour: Convient à divers plastiques ; écologique ; alternative au chromage ; idéal pour les produits 3C avec transmission de signaux.
  • Cons: Spécifique aux produits non conducteurs.

Placage électrolytique

L'électrodéposition donne au plastique une surface métallique à un taux de rendement élevé et à un faible coût. Semblable au dépôt en phase vapeur (PVD) mais de nature chimique, il comprend le dépôt sous vide et le dépôt à l'eau.

  • Pour: Léger ; rentable ; moins d'étapes de traitement ; simule des pièces métalliques.
  • Cons: Les inserts métalliques ne peuvent pas changer pendant le moulage ; plus difficile que le moulage sous pression pour les grandes pièces ; risque d'incendie pour certaines applications domestiques.

Impression

L'impression fait appel à la tampographie, à la sérigraphie et à l'impression par transfert pour appliquer des motifs à la surface du plastique.

  • Pour: Méthodes polyvalentes pour divers effets ; détaillées et personnalisables.
  • Cons: La durabilité et la résistance à l'usure varient selon les techniques.

Gravure au laser

La gravure au laser utilise des principes optiques pour le traitement des surfaces, ce qui permet de créer des textes ou des motifs.

  • Pour: Large application, fiable ; précis et rapide ; rentable, respectueux de l'environnement.

Gravure

La gravure utilise des produits chimiques comme l'acide sulfurique concentré pour corroder l'intérieur des moules, créant des textures comme la peau de serpent ou les champs labourés.

  • Pour: Améliore l'attrait visuel et tactile ; antidérapant ; augmente la surface pour une meilleure dissipation de la chaleur ; facilite le démoulage.

Moulage par injection avancé

La qualité des produits moulés par injection dépend souvent de la conception initiale du moule. Comme les concepteurs de produits, les concepteurs de moules doivent maîtriser de nombreux concepts. Nous avons répertorié ici les principaux points de connaissance que les concepteurs de moules doivent comprendre au cours du processus de moulage par injection :

Rétrécissement du plastique

Le retrait des plastiques moulés par injection désigne la réduction de la taille due aux changements physiques, chimiques et structurels après le moulage, généralement exprimée en pourcentage. Le retrait a un impact significatif sur la précision dimensionnelle des produits.

Facteurs influençant la rétraction des matières plastiques :

  1. Composition du plastique: Les différents types de plastique ont des taux de rétrécissement variables. Par exemple, le PP, l'ABS, le PC, le PA et le POM ont chacun leur propre taux.
  2. Taille du produit: Les produits moulés par injection de grande taille ont tendance à présenter des taux de rétrécissement plus élevés.
  3. Pression d'injection: La pression pendant le processus de moulage par injection affecte également le taux de rétrécissement.
  4. Température du moule: La température du moule influe grandement sur le retrait du produit. Des températures trop élevées ou trop basses peuvent augmenter les taux de rétrécissement.
  5. Temps d'attente dans le réservoir de refroidissement: Des temps de séjour plus longs dans le réservoir de refroidissement entraînent des taux de rétrécissement plus élevés pour le produit.

Comment réduire la rétraction du plastique moulé par injection :

  1. Choisir un matériau plastique adapté: Le choix d'un matériau plastique approprié peut réduire le rétrécissement du produit.
  2. Optimiser la conception des moules: Une conception bien pensée du moule peut réduire le retrait.
  3. Ajuster les paramètres du processus de moulage par injection : La modification de la pression d'injection, de la température et du temps de refroidissement au cours du processus de moulage peut influencer le retrait.

Fluidité du plastique

La capacité de la matière plastique fondue à remplir les cavités du moule à certaines températures et pressions est connue sous le nom de fluidité plastique.

Pendant le moulage, la fluidité du plastique influence considérablement les paramètres du processus de moulage, tels que la température, la pression et le cycle de moulage, ainsi que les dimensions et autres paramètres structurels du système d'obturation du moule. Lors de la détermination de la taille et de l'épaisseur des parois des pièces en plastique, il faut également tenir compte de l'impact de la fluidité.

La fluidité est liée à la structure moléculaire du plastique. Les résines dont les molécules sont linéaires et peu ou pas réticulées ont une grande fluidité. L'ajout de charges réduit la fluidité de la résine, tandis que les plastifiants ou les lubrifiants peuvent l'améliorer. Une conception structurelle réfléchie peut également améliorer la fluidité, par exemple en utilisant des coins arrondis aux jonctions des glissières et des pièces pour faciliter l'écoulement de la matière fondue.

Plastic flowability greatly affects part quality, mold design, and the molding process. Plastics with poor flowability may not fully fill cavities, leading to defects like short shots ou weld lines, requiring higher molding pressures. Conversely, plastics with good flowability can fill cavities at lower pressures but may cause excessive flash.

Therefore, when molding parts, select plastic materials with appropriate flowability based on the part’s structure, size, and molding method to achieve satisfactory results. Additionally, mold design should consider plastic flowability when planning parting lines, gating systems, and feed directions; choosing molding temperatures should also take flowability into account.

Cristallisation plastique

Les thermoplastiques peuvent être divisés en deux grandes catégories en fonction de leur comportement lors du refroidissement : les plastiques cristallins et les plastiques amorphes (non cristallins).

La cristallisation désigne le phénomène par lequel, lors du refroidissement des matières plastiques à partir de l'état fondu, leurs molécules cessent de se déplacer indépendamment dans un état désordonné pour cesser de se déplacer librement. Elles prennent des positions légèrement fixes et ont tendance à s'aligner selon un schéma régulier.

Un critère observable pour distinguer ces deux types de plastiques est la transparence des pièces plastiques à parois épaisses. En général, les matériaux cristallins sont opaques ou translucides (comme le POM), tandis que les matériaux amorphes sont transparents (comme le PMMA).

Il existe toutefois des exceptions. Par exemple, le poly(4-méthyl-1-pentène) est un plastique cristallin très transparent, tandis que l'ABS est un matériau amorphe qui n'est pas transparent.

Défauts courants du moulage par injection

For product developers, various challenges arise during the development process, and resolving issues during the late stages of mold trials is particularly crucial. Injection molding defects can be a significant headache, appearing despite best efforts to avoid them. Different injection molding companies have their unique approaches to handling these defects, largely depending on the supplier’s experience.

Les défauts de moulage par injection les plus courants sont les suivants :

  • Flash/Bavures
  • Taches noires, stries
  • Limaces froides
  • Tirs courts / Remplissage incomplet
  • Décollement/séparation des couches, plis, peau d'orange
  • Déformation
  • Conduites de soudure/Conduites d'eau
  • Marques de brûlure/pièges à air
  • Marques d'évier/Bulles/Vides de vide
  • Rétrécissement/Dents
  • Marques d'évasement/Stries d'argent/Scars/Marques d'air
  • Inadéquation des couleurs
  • Excès d'élastomères/de coulures
  • Instabilité dimensionnelle
  • Mauvais emplacement de la porte
  • Taille inégale de la porte

Les défauts de moulage par injection représentent un sujet complexe qui mérite une étude approfondie, que nous ne détaillerons pas ici. Pour résoudre ces problèmes, il faut souvent combiner l'ajustement du processus de moulage par injection, la reconception du moule ou la sélection de matériaux plus appropriés pour atténuer l'impact sur la qualité du produit final.

Contrôle de la qualité des pièces moulées par injection

Dans la production de moulage par injection, une inspection complète est essentielle pour garantir et améliorer la qualité du produit. Voici ce que cela implique pour les grandes pièces moulées par injection :

  1. Inspection de l'apparence: Le contrôle le plus fondamental consiste à examiner visuellement l'aspect du produit, ses dimensions, la qualité de sa surface et son filetage.
  2. Contrôle dimensionnel: Mesure le diamètre extérieur, la hauteur, la profondeur, la largeur, etc. du produit pour s'assurer qu'il est conforme aux spécifications.
  3. Inspection des matériaux: Vérifie que le produit utilise les matériaux corrects et spécifiés.
  4. Inspection des défauts de surface: Il recherche les problèmes de surface tels que les rayures, les fissures et la porosité.
  5. Inspection des fils: Vérifie la précision et la stabilité du pas de vis et du profil.
  6. Inspection des soudures: Examine les zones de soudure pour s'assurer de la qualité de la soudure.
  7. Inspection de la dureté: Évalue la dureté du produit pour confirmer qu'il répond aux normes requises.

En outre, une inspection complète comprend également

  • Inspection structurelle: Vérifie l'exactitude et la stabilité de la structure du produit.
  • Inspection de l'ajustement: Examine la façon dont le produit s'adapte aux autres composants, afin d'en garantir la précision.
  • Contrôle de la fonctionnalité: Assure que les fonctions du produit répondent aux exigences prévues.
  • Inspection de l'aptitude environnementale: Évalue l'adaptabilité du produit à l'environnement d'utilisation prévu.
L'inspection et le contrôle de la qualité sont essentiels
L'inspection et le contrôle de la qualité sont essentiels

Automatisation du moulage par injection

Les bras robotiques sont des dispositifs automatisés capables d'imiter les mouvements fondamentaux des mains et des bras humains, programmés pour saisir, déplacer des objets ou utiliser des outils dans le cadre d'une routine fixe.

Plus précisément, les bras robotisés pour le moulage par injection sont conçus pour assister les machines de moulage par injection, en facilitant une approche intégrée des tâches de moulage et de préhension. Ces bras robotisés jouent un rôle crucial dans l'étape finale du cycle de moulage par injection, où ils retirent les pièces moulées du noyau du moule après le démoulage. Ce processus implique des concepts de démoulage automatique et manuel, qui pourraient faire l'objet d'un article spécifique.

Avec l'intensification de la concurrence dans le domaine du moulage par injection, la qualité et l'efficacité du moulage deviennent vitales pour la survie de l'entreprise. La qualité du moulage dépend des performances de la machine de moulage par injection elle-même, de la technologie du moule et de l'environnement, tandis que l'efficacité est liée à la précision du moule, aux techniques de moulage et au volume de production. Avec la raréfaction des opérateurs et l'augmentation des coûts de main-d'œuvre, l'utilisation de bras robotisés pour l'enlèvement des pièces se généralise.

Objectifs des bras robotisés

L'application de l'automatisation au moulage des matières plastiques est extrêmement courante, les bras robotisés remplissant les principales fonctions suivantes :

  1. Retrait automatique des pièces: Les bras robotisés démoulent les produits, faisant passer la production d'un processus semi-automatique à un processus entièrement automatisé.
  2. Opérations de moulage externes: Les robots manipulent les produits à l'extérieur du moule, y compris l'insertion d'éléments dans le moule (comme des étiquettes, des pièces métalliques pour le moulage par insertion ou le moulage secondaire).
  3. Emballage et stockage automatisés: Après le retrait, des bras robotisés peuvent automatiser l'emballage et le stockage des produits.
  4. Systèmes d'alimentation automatique en matériaux et recyclage des déchets: Ces systèmes automatisent l'approvisionnement en matières premières pour le moulage et le recyclage des déchets.
  5. Systèmes de contrôle de la production de l'ensemble de l'usine: Les bras robotisés s'intègrent dans des systèmes de contrôle de la production plus larges pour une efficacité et une surveillance accrues.
Automatisation après démoulage
Automatisation après démoulage

Conclusion

Même si j'ai écrit un article de plus de 4 500 mots pour présenter "Qu'est-ce que le moulage par injection", il ne fait qu'effleurer la surface des connaissances dans le domaine du moulage par injection. Pour aider les concepteurs de produits à mieux comprendre les plastiques et les processus de moulage par injection, j'ai l'intention de publier une série d'articles courts et faciles à comprendre sur des sujets connexes, à des fins de référence et de discussion.

Je m'appelle Ray Liu. Je travaille dans le secteur du moulage par injection depuis plus de dix ans maintenant, et je dois dire que c'est un domaine assez fascinant. Si cet article vous a plu, pourquoi ne pas le partager avec vos amis ? Et si vous vous sentez encore un peu perdu, ne vous inquiétez pas - contactez-moi et je vous expliquerai tout. Toutes les questions sur le processus de moulage par injection sont les bienvenues !

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