Conseils pour les moules d'impression 3D

Le moulage par injection est le procédé le plus populaire au monde pour la fabrication de pièces en plastique. Utilisant des moules métalliques durables, le moulage par injection permet de créer des centaines de milliers d'unités en peu de temps.

Et le moulage n'est pas cher. Au moins, injecter une dose de matériau dans un moule ne l'est pas :le processus est ultra-rapide et les granulés sont une forme de plastique peu coûteuse. Mais les moisissures elles-mêmes sont coûteux, la plupart d'entre eux étant fabriqués à partir de métaux de première qualité et fabriqués par usinage manuel ou CNC.

Pour les prototypes et la fabrication à court terme, un moule professionnel peut dépasser de loin le budget d'une entreprise. Et même les moules en aluminium les plus abordables - fabriqués par un outillage rapide - sont encore trop chers pour certains projets.

Une façon de fabriquer des pièces moulées par injection à très faible coût consiste simplement à imprimer les moules en 3D. Ces moules en plastique ne dureront pas longtemps et ne peuvent certainement pas être utilisés pour la fabrication en série, mais ils fonctionnent bien pour certains prototypes rapides.

Cet article explique comment et pourquoi vous pourriez utiliser l'impression 3D pour fabriquer des moules en plastique pour le moulage par injection.

Pourquoi utiliser l'impression 3D pour les moules ?

L'impression 3D n'est pas largement utilisée comme outil de fabrication de moules. Au lieu de cela, il est le plus souvent utilisé pour le prototypage rapide et la production en petits lots de pièces personnalisées.

Cependant, lors du moulage par injection de pièces avec un budget serré, l'impression 3D offre quelques possibilités. La fabrication additive est très bon marché, avec des coûts d'installation minimes, et peut être utilisée pour créer un article unique comme un moule.

Les moules imprimés en 3D sont beaucoup moins solides et durables que les moules métalliques usinés les plus fragiles, mais ils sont assez bons pour certains prototypes fabriqués à partir de certains matériaux.

Dans la grande majorité des cas, 3ERP préconise l'usinage CNC pour la création de moules de moulage par injection.

Quelles industries utilisent l'impression 3D pour les moules ?

Certains secteurs utilisent assez régulièrement l'impression 3D pour la fabrication de moules, mais pas souvent pour le moulage par injection.

Les bijoutiers, par exemple, utilisent souvent des imprimantes 3D stéréolithographiques (SLA) pour faciliter le processus de moulage à la cire perdue. Après avoir imprimé en 3D un modèle de bijou , le bijoutier peut utiliser le modèle comme modèle positif pour fabriquer un moule. Le modèle imprimé en 3D peut ensuite être brûlé, ne laissant derrière lui que le moule, qui peut lui-même être utilisé pour fabriquer les bijoux en métal.

Le dentaire l'industrie utilise les imprimantes 3D de la même manière. Les professionnels dentaires peuvent désormais générer un modèle 3D des dents d'un patient, puis créer un modèle inverse de ces dents à l'aide d'une imprimante 3D. Ce modèle imprimé peut ensuite fonctionner comme un moule et peut être utilisé pour fabriquer des aligneurs et des dispositifs de retenue dentaires spécifiques au patient à partir de matériaux souples et médicalement sûrs.

Quel type d'imprimante 3D convient le mieux pour fabriquer des moules ?

Les imprimantes 3D FDM - les imprimantes 3D de bureau les plus courantes - ne sont pas particulièrement adaptées à la fabrication de moules. En effet, les pièces imprimées FDM ont généralement une surface rugueuse avec des lignes de couches.

Les meilleures technologies de FA pour la fabrication de moules incluent le jet de matière Impression 3D et Stéréolithographie Impression 3D.

Les deux technologies offrent un haut niveau de détail et de précision, ainsi qu'une bonne finition de surface qui facilite un flux de matériau fluide pendant le processus d'injection.

Matériaux imprimables en 3D pour les moules

Une gamme de plastiques imprimables en 3D peut être utilisée pour fabriquer des moules pour le moulage par injection. Cependant, un matériau doit avoir une résistance à la température suffisamment élevée pour conserver sa forme même lorsque du plastique fondu y est injecté.

Plus la température de fusion du plastique injecté est élevée, plus la température de déflexion thermique du moule doit être élevée.

Pour le jet de matière, un matériau de fabrication de moules largement utilisé est Stratasys Digital ABS , qui a une température de fléchissement thermique allant jusqu'à 95°C. Selon Stratasys, ce matériau est "idéal pour le prototypage rapide de pièces encliquetables pour une utilisation à haute ou basse température, des conceptions fonctionnelles avec une polyvalence et une flexibilité multi-matériaux, des moules, des outils de fabrication, des pièces électriques, etc.

Pour SLA, un matériau de fabrication de moules courant est la Résine haute température Formlabs . Formlabs déclare :« Les résines transparentes et haute température peuvent être utilisées pour imprimer de petits moules fonctionnels, la haute température offrant une compatibilité avec une plus large gamme de températures de fusion thermoplastique… La rigidité relativement élevée de la résine haute température signifie que le moule ne se déformera pas lors du retrait du partie.”

Concevoir un moule imprimé en 3D

Lors de la conception d'un moule imprimé en 3D, il est important de tenir compte de deux choses :si la conception s'imprimera bien et si le moule imprimé fonctionnera correctement lorsque du plastique fondu y sera injecté.

Pour un moule bien imprimé :

• Gardez les structures de support à l'extérieur du moule, loin de la cavité du moule. Cela garantit que les imperfections causées par le retrait du support n'apparaissent pas sur les pièces moulées.
• Imprimez à la résolution la plus élevée avec les hauteurs de couche les plus basses pour réduire l'effet de marche sur les éléments courbes.
• Incorporez des bouches d'aération pour réduire les risques d'air emprisonné et de formation de bulles.

Pour un moulage efficace :

• Maintenir des parois minces avec une épaisseur constante partout.
• Ajouter des angles de dépouille pour faciliter l'éjection de la pièce.
• Incorporer des rayons ; pas d'arêtes vives ni d'angles.

Pour plus de conseils de conception, lisez nos conseils de conception pour l'impression 3D par stéréolithographie. Lisez ensuite notre guide sur la conception de pièces pour le moulage par injection.

Encadré ou non ?

Un bon moyen de prolonger la durée de vie d'un moule imprimé en 3D consiste à utiliser un cadre en aluminium . Le moule imprimé est placé dans le cadre métallique, qui protège le moule en plastique plus fragile de la pression et de la chaleur produites par la buse de la machine de moulage par injection.

Parce que le moule est bien ajusté dans le cadre en aluminium, il est également protégé contre le gauchissement après des injections répétées. De plus, le cadre contient un canal qui relie la buse de moulage par injection à la carotte du moule imprimé, éliminant ainsi le besoin d'un contact direct entre la buse et le moule.

Les cadres en aluminium sont beaucoup plus durables que les moules imprimés en 3D qui y sont placés. Cela signifie que les fabricants peuvent utiliser un seul cadre en aluminium pour plusieurs moules différents, qui à leur tour peuvent être utilisés pour produire plusieurs unités moulées.

Il est possible d'utiliser un moule imprimé sans cadre, mais cela nécessite plus de matériel d'impression 3D et laisse les moules plus susceptibles de se déformer.

Méthodes alternatives

Le moulage par injection avec des moules imprimés en 3D peut être une bonne option pour les entreprises ayant accès à une imprimante 3D SLA ou à jet de matériau.

Cependant, de petites séries de pièces en plastique moulées peuvent également être réalisées avec la coulée sous vide. La coulée sous vide utilise des moules en silicone bon marché pour fabriquer rapidement des prototypes en plastique. Comme pour les moules imprimés en 3D, les moules en silicone ont une courte durée de vie.

La coulée sous vide peut être préférable, car elle produit des pièces moulées avec une finition de surface extrêmement lisse.

3ERP est un fournisseur expérimenté de services de fabrication tels que l'impression 3D, le moulage par injection, l'usinage CNC et la coulée sous vide. Contactez-nous pour un devis gratuit.