Moulage par injection d'aluminium dans la fabrication de produits

Le moulage par injection est un processus de fabrication utilisé pour produire des prototypes et des produits réels. Il est fiable et efficace car il permet la production de pièces de produits complexes avec une meilleure qualité et un meilleur rendement. Le processus de moulage par injection dépend énormément de la conception et des matériaux utilisés pour une meilleure production. Par conséquent, les fabricants à la recherche de processus de moulage plus simples permettant d'obtenir de meilleurs produits à moindre coût privilégient l'utilisation du moulage par injection d'aluminium.

Le processus de moulage par injection conventionnel/le processus de moulage par injection d'acier produit sûrement des produits durables. Cependant, ils laissent beaucoup à désirer, car ils ne garantissent pas une production rapide. Dans cet article, nous discuterons des moules à injection d'aluminium, de leurs avantages, inconvénients et caractéristiques. Continuez à lire.

Qu'est-ce que le moulage par injection d'aluminium ?

Le moulage par injection d'aluminium est une technique innovante basée sur le moulage par injection utilisé pour produire des pièces (prototypes/produits réels) avec un outillage en aluminium. C'est une alternative parfaite au moulage par injection d'acier dans le prototypage rapide et est largement adopté dans les processus automobiles, aéronautiques et industriels.

Le moule en aluminium est idéal car il garantit une production facile de produits complexes avec un minimum de pièces. En outre, il garantit des produits stables avec des structures cohérentes, une grande précision et des surfaces lisses. Cela résulte de ses propriétés telles que sa capacité à transférer efficacement la chaleur du moule et à garantir une formation plus rapide du produit.

Moulage par injection d'aluminium Moulage par injection d'acier VS

Le moulage par injection conventionnel repose sur des moules à injection en acier pour produire un grand nombre de pièces. Cependant, le moulage en acier possède certaines limites. Par conséquent, il existe un besoin pour un processus alternatif comme le processus de moulage de l'aluminium.

Sur la base de différentes caractéristiques, il existe de nombreuses différences entre le moule d'injection d'aluminium et le moule d'injection de plastique en acier. Cela va au-delà des matériaux utilisés pour leur fabrication (aluminium et acier) et est davantage basé sur leurs caractéristiques, leurs conceptions et leurs applications.

Vous trouverez ci-dessous quelques différences significatives entre le moule en aluminium et le moule en acier pour le moulage par injection de plastique.

· Flexibilité

Les moules en acier ne sont pas flexibles car leur dureté est due au traitement thermique après la conception des parties vitales du moule. Cependant, par rapport au moulage par injection d'acier, les moules en aluminium proviennent de matériaux plus tendres.

Sa conception est telle qu'elle permet la création de ses pièces de moule séparément, ce qui permet un démontage plus facile pour ajuster les prototypes.

· Délai d'exécution

Les moules d'injection plastique en aluminium sont fabriqués à partir d'un matériau en aluminium par le processus d'usinage CNC. Parfois, les fabricants utilisent un usinage par décharge électrique (EDM) lorsque les cavités doivent avoir des angles vifs. Néanmoins, une cavité en aluminium typique est fabriquée en 10 à 15 jours environ car le processus ne nécessite que des méthodes mécaniques. Il n'y a pas besoin d'équipement de fabrication spécial ou de traitement thermique.

Les moules à injection d'acier sont également issus du même procédé. Cependant, ils sont chers et prennent des mois à fabriquer. Cela est dû à la rigidité et à la dureté de l'acier. En raison de la dureté de l'acier, il nécessite un équipement de fabrication spécial et subit un traitement thermique pour augmenter la durée de vie de son moule.

· Robustesse du moule

La robustesse du moule fait référence au nombre de pièces qu'un moule peut fabriquer avant qu'il ne devienne trop corrodé ou usé. Ce facteur dépend énormément de la conception et de la composition génétique du moule.

Les moules à injection d'acier sont durs car leur processus de fabrication comprend un traitement thermique. Ils possèdent également peu de joints, ce qui les rend rigides et durables. Ainsi, les moules à injection d'acier peuvent produire des millions de pièces.

Cependant, les moules prototypes en aluminium proviennent d'aluminium qui, par rapport à l'acier, est un matériau souple. Par conséquent, sa robustesse de moule est inférieure à celle des moules à injection en acier. Néanmoins, les alliages à base d'aluminium sont solides et peuvent garantir un lot allant jusqu'à 5000 pièces.

· Temps de production

Le temps de production est le temps écoulé entre l'injection du polymère et l'éjection du produit final. C'est un facteur essentiel dans le processus de fabrication des produits par lots et cela dépend du matériau du moule, de la température et de la pression.

Les moules à injection d'aluminium ne sont pas assez solides pour résister à une pression et à une température intenses. Par conséquent, le temps de production des moules prototypes en aluminium est généralement de 40 à 70 secondes. Cependant, les moules à injection en acier peuvent mieux résister aux températures et pressions élevées que les moules en aluminium et ne nécessitent que quelques secondes pour produire des pièces.

Caractéristiques de l'outillage en aluminium pour le moulage par injection

L'aluminium est utile dans l'outillage en raison de ses nombreuses propriétés, qui aident à créer des moules d'injection à faible volume à un coût raisonnable. Parmi ses caractéristiques, voici les principales qui le rendent idéal pour le moulage par injection d'aluminium et l'outillage en général.

· Dilatation thermique et taux de refroidissement

L'aluminium a un coefficient de dilatation thermique élevé. Par conséquent, après avoir chauffé à la bonne température, il peut facilement refroidir, ce qui accélère la production.

Cela en fait un matériau important dans le processus de fabrication du produit qui nécessite une production rapide et efficace. Cela le rend également idéal pour le processus de moulage par injection.

· Propriétés métalliques

Quant à la précision de la pièce, un outil ayant une résistance mécanique et une rigidité adéquates est nécessaire. L'aluminium a de forts caractères métalliques, ce qui maintient sa rigidité et sa résistance à un certain niveau. Il est également ductile, ce qui en fait le bon matériau pour l'outillage.

Un outil doit être suffisamment solide pendant le processus de fabrication. Dans le moulage par injection d'aluminium, le choix correct des paramètres de coupe, des nuances et des géométries conduira également à un processus de moulage d'aluminium plus efficace. Par conséquent, les alliages d'aluminium utilisés dans l'outillage augmenteront la productivité tout en réduisant le rapport coût par composant.

Avantages du moulage par injection d'aluminium

· Coût

Le coût du moule d'injection d'aluminium est inférieur à celui de l'acier dans la fabrication d'un moule d'injection. La valeur globale et le retour sur investissement d'un moule peuvent dépendre de manière significative de l'utilisation du moule. Néanmoins, l'investissement initial en outils pour l'aluminium est moindre si tous les autres facteurs sont égaux.

· Responsable

Les moules en aluminium garantissent un chemin plus rapide pour la production de produits. Le moulage par injection d'acier peut prendre des mois entre la conception du moule et la réalisation du produit final. Cependant, les moules à injection d'aluminium ne nécessitent que quelques jours pour créer des moules, des prototypes et fabriquer des produits finaux.

· Convient aux faibles volumes

Pour la production de pièces par lots à faible volume, les moules d'injection plastique en aluminium offrent une meilleure valeur. Cela est dû à leur fiabilité à réduire les coûts initiaux et à produire des pièces fiables par milliers.

· Temps d'usinage

Les moules prototypes en aluminium dissipent la chaleur beaucoup plus rapidement que les moules en acier. Par conséquent, ils peuvent chauffer et refroidir beaucoup plus rapidement. Pendant le moulage par injection, le temps de refroidissement représente le cycle global du processus de moulage. Par conséquent, le choix d'un procédé de moulage de l'aluminium permet un cycle plus court, ce qui se traduit par une production plus rapide des pièces.

· Meilleurs produits

L'une des principales raisons des défauts dans les pièces telles que les marques d'évier, les vides et les cicatrices de brûlure est le chauffage et le refroidissement non uniformes. Les excellentes caractéristiques de dissipation thermique des moules en aluminium offrent l'avantage de permettre au moule de chauffer et de refroidir rapidement et uniformément, réduisant ainsi le nombre de pièces défectueuses et de rebuts.

· Réparation et modification faciles

En raison de l'extrême dureté de l'acier, les moules en acier endommagés ou déformés peuvent s'avérer extrêmement difficiles et coûteux à réparer. Souvent, un nouveau moule est la seule solution. Cependant, les moules d'injection plastique en aluminium sont fabriqués à partir de matériaux plus souples et leur conception est séparable et simple. Cette fonctionnalité facilite la réparation et la modification en cas d'erreur dans le moule d'injection d'aluminium.

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Inconvénients du moulage par injection d'aluminium

· Durabilité

Les moules d'injection plastique en aluminium conviennent aux petites séries de pièces. Cependant, les moules en acier sont plus durables car ils sont résistants à la corrosion, à l'usure et thermiquement stables. Cela permet la production de plus de produits.

Cependant, les ingénieurs peuvent reproduire la même durabilité de l'acier en nickelant ou en recuit la conception de moules en aluminium. Cela augmenterait le coût du moule d'injection d'aluminium, ce qui annulerait l'avantage de coût associé à l'outillage en aluminium.

· Finition de surface limitée

Les moules d'injection plastique en aluminium offrent des finitions de surface limitées par rapport aux moules en acier en raison de leur faible densité. La haute densité de l'acier permet diverses sélections de textures et de finitions personnalisées en ajoutant des inserts en acier.

· Flash sur la partie

Le flashing est la formation de matériau en excès sur un moule en raison de cavités usées qui ne s'adaptent plus étroitement. Après plusieurs milliers de cycles de production, les moules d'injection plastique en aluminium s'useront et présenteront des non-conformités, entraînant des bavures dans le produit.

· Moins de produits

Le moulage par injection d'aluminium ne peut pas résister à la température et à la pression intenses associées aux processus de moulage par injection pendant de longues périodes. Par conséquent, ils ne sont pas idéaux pour la production de pièces à long terme et en gros volumes.

· Complexité

Les ingénieurs ne peuvent pas améliorer la conception des moules en aluminium en cas de besoin d'apporter des modifications en raison de la capacité des pièces moulées à impacter le moule. Cependant, les moules en acier peuvent être durcis par traitement thermique pour traiter des matériaux développés de densités variables.

Conception de moulage par injection d'aluminium

La conception du moule en aluminium est une étape essentielle dans le processus de conception de la fabrication du produit. En effet, il détermine la durabilité des produits et l'efficacité du moule.

Vous trouverez ci-dessous les pratiques qu'un expert en conception doit prendre en compte lors de la conception d'un moule en aluminium.

· Prévoir des dispositions pour d'éventuelles révisions

Lors de la conception du moule en aluminium, il est avantageux que votre conception comprenne une procédure pour les révisions potentielles en aval. Bien que cela puisse augmenter le coût du moule d'injection d'aluminium, cela peut s'avérer rentable plus tard lorsqu'une correction est nécessaire.

Faire des révisions sans créer de capacités pour cela au début est possible. Néanmoins, dans la plupart des cas, cela implique de sacrifier l'outil.

· Garantir une épaisseur de paroi uniforme

D'une part, les sections plus minces dans une conception de moule en aluminium ont tendance à refroidir et à se solidifier en premier. D'autre part, les zones denses agissent comme des réservoirs qui alimentent les cellules plus légères à mesure qu'elles refroidissent et durcissent.

Malgré cela, la plupart des pièces ont des sections transversales variables et ont tendance à geler plus rapidement que les pièces plus épaisses. Par conséquent, les chemins d'alimentation doivent être tels qu'ils prennent en compte la solidification dans les sections épaisses et minces.

Cela garantit que l'épaisseur de la pièce en plastique est constante, simplifie le processus de moulage de l'aluminium et permet une solidification progressive rapide.

· Utiliser des alliages appropriés

Le silicium est l'élément le plus approprié utilisé comme alliage dans la conception de moules d'injection plastique en aluminium. Cela est dû à sa capacité thermique spécifique élevée, c'est-à-dire qu'il retient mieux la chaleur que l'aluminium.

Le silicium n'est pas le seul alliage approprié. Tout alliage utilisé doit avoir une plage de congélation courte car il contribue à promouvoir des propriétés mécaniques solides dans les produits.

· Notez les détails de la pièce

Lors de la conception de moules d'injection plastique en aluminium, plutôt que des angles vifs dans la conception, utilisez des congés. La présence d'angles vifs dans la procédure peut différer considérablement le retrait de la pièce produite, entraînant des fissures ou une déformation permanente.

· Utiliser des encarts

Des inserts de différentes formes et différents matériaux tels que des inserts filetés en laiton peuvent être incorporés dans la conception de moules en aluminium pour améliorer la durabilité du moule et offrir des surfaces extra-dures si nécessaire.

Conclusion

L'échec d'un moule en aluminium pour le moulage par injection de plastique est souvent dû à une mauvaise conception ou à de mauvaises pratiques d'outillage, ainsi qu'à une mauvaise sélection d'alliage d'aluminium. Par conséquent, cet article a présenté le moulage par injection d'aluminium, ses caractéristiques et quelques conseils de conception.

Le moule prototype en aluminium peut sembler écrasant. Cependant, avec la bonne entreprise avec une connaissance approfondie du processus et un excellent dossier de gestion du développement de produits, vous pouvez garantir une meilleure formation du produit.

Chez RapidDirect, nous fournissons une conception optimisée de moules d'injection d'aluminium dans la fabrication de produits. Consultez notre équipe d'assistance pour obtenir des conseils de fabrication. Si vous avez déjà un fichier CAO, téléchargez-le maintenant pour obtenir un devis instantané pour votre conception.

FAQ

Combien de temps dure un moule à injection d'aluminium ?

La durée de vie d'un moule à injection d'aluminium dépend de son utilisation dans la fabrication du produit. Lorsqu'ils sont utilisés pour le prototypage, les moules à injection d'aluminium peuvent produire quelques milliers de pièces en raison de la densité de leurs moules. Cependant, la durée de vie se raccourcit lorsqu'elle est utilisée pour la fabrication intensive de produits.

Ces derniers temps, des processus tels que le revêtement de surface et l'anodisation ont été incorporés pour améliorer la durabilité des moules en aluminium, ce qui les rend utiles dans les cycles de production.

Le moulage par injection d'aluminium est-il une meilleure option par rapport au moulage par injection d'acier ?

L'utilisation du moulage par injection d'aluminium ou d'acier dépendra considérablement de la nature de votre conception et du type de produits que vous souhaitez réaliser. Bien que les deux processus d'injection soient des alternatives complémentaires, ils offrent tous deux des avantages et des inconvénients distincts que les ingénieurs doivent prendre en compte avant d'adopter un processus de fabrication.