Moulage par injection – Comment ça marche et quand choisir ?

Qu'est-ce que le moule ?

Le processus de moulage par injection comprend de nombreuses étapes et nécessite des équipements complexes à mettre en œuvre. Cependant, le processus est facile à comprendre une fois que vous vous êtes familiarisé avec son élément central :le moule.

Le moule est une pièce d'outillage fabriquée à partir d'un métal dur tel que l'acier ou l'aluminium qui contient une cavité la forme de la pièce en cours de fabrication . Le moule est donc une image inversée de la pièce, l'espace à l'intérieur du moule représentant l'objet réel, qu'il s'agisse d'un boîtier électronique, d'un emballage alimentaire, d'une bouteille, d'un composant de voiture ou peut-être même d'un jouet d'enfant.

Ce moule, dont la cavité a la forme de la pièce souhaitée, donne aux fabricants beaucoup de puissance et de liberté. Parce que même si le moule métallique lui-même peut prendre beaucoup de temps à fabriquer, les pièces en plastique créées par le moule peut être fabriqué très, très rapidement.

Cela signifie que les fabricants peuvent potentiellement utiliser un seul moule pour créer des centaines de milliers de pièces identiques en un court laps de temps. Pour ce faire, ils injectent du plastique fondu dans la cavité du moule de forme précise, le laissent refroidir et se solidifier, puis poussent le plastique solidifié hors du moule. Le morceau de plastique retiré a maintenant la forme exacte de la cavité du moule.

Parce que les moules sont durables, le processus peut être répété encore et encore, permettant la création d'énormes volumes de pièces en plastique identiques.

Comment fonctionne le moulage par injection ?

En principe, le moulage par injection consiste simplement à presser du plastique liquide dans un moule et à attendre qu'il durcisse. En pratique, cependant, c'est un peu plus compliqué que cela.

Il existe un large éventail de possibilités de matériaux avec le moulage par injection, de sorte que la première étape du processus consiste à sélectionner un plastique thermodurcissable approprié - un matériau qui peut être fondu, injecté puis refroidi pour former rapidement une pièce en plastique. De nombreux matériaux peuvent être utilisés pour ce processus, y compris les plastiques rigides, flexibles et caoutchouteux.

Avant le début du cycle de moulage par injection, le matériau est généralement acquis sous forme granulaire. Mais avant qu'il puisse être transformé en une pièce, il doit être chauffé et transformé en sa forme fondue. Ce processus est effectué par un baril chauffé. Le matériel, stocké dans une trémie , est forcé par un bélier dans le baril chauffé , où il se liquéfie. Il est ensuite poussé vers le moule par une vis alternative .

La force de la vis, qui est entraînée en rotation par un moteur, déplace le plastique fondu là où il doit être. Lorsque le matériau atteint l'extrémité de la chambre chauffée, il est éjecté d'une buse à travers de minces canaux (appelés coureurs ) et dans la cavité du moule. C'est le processus d'injection qui donne son nom au processus.

Parce que le moule en métal est froid, le plastique se solidifie presque immédiatement, formant la pièce finale. Cette partie solide est ensuite retirée en ouvrant le moule, ce qui permet de préparer le prochain coup de plastique.

Le processus peut être répété encore et encore jusqu'à ce que le travail soit terminé ou jusqu'à ce que le moule doive être remplacé. Dans de nombreux cas, le remplacement du moule ne sera pas nécessaire, car les moules en acier très dur peuvent être utilisés plus d'un million de fois.

Avantages du moulage par injection

Efficacité

Le processus de moulage par injection est extrêmement rapide. Les thermoplastiques fondus refroidissent rapidement dans le moule métallique, et le temps entre les cycles peut être aussi court que 20 secondes, ce qui rend le processus très efficace et rentable.

Les machines peuvent également fonctionner 24 heures sur 24, ce qui réduit le temps de production total.

Options de matériaux et de couleurs

Le processus de moulage par injection est compatible avec de nombreuses formulations de plastiques et de couleurs différentes. Selon le projet en cours, les plastiques peuvent être sélectionnés en fonction de plusieurs facteurs, notamment la résistance à la traction et aux chocs, l'élasticité et la résistance à la chaleur.

Les pièces moulées par injection sont également faciles à colorer, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles le procédé est largement utilisé pour les biens de consommation. Les couleurs peuvent être appliquées sous forme de pastilles et de liquide, et certaines résines moulables sont pré-colorées.

Force

Les pièces moulées peuvent être fabriquées à partir de thermoplastiques hautes performances et des inserts peuvent être utilisés pour augmenter encore la résistance. Contrairement aux pièces imprimées en 3D, les pièces moulées n'ont pas de lignes de couches et ne présentent donc pas de faiblesse sur certains plans.

Pièces complexes et détaillées

Bien que certains principes de conception doivent être suivis, les moules pour le moulage par injection peuvent être fabriqués dans une variété de formes complexes, permettant la création de pièces en plastique complexes.

De plus, les pressions élevées utilisées pour injecter le plastique permettent de créer des pièces avec des détails petits et complexes.

Finition de surface

L'un des principaux avantages du moulage par injection est la qualité de surface élevée des pièces, même celles qui sortent directement du moule. Bien que les pièces puissent être traitées avec des procédures de finition, les pièces brutes de moulage ont une surface lisse qui convient à de nombreuses utilisations finales.

Cohérence

Étant donné qu'un seul moule peut être utilisé pour des centaines de milliers de cycles, les pièces sont très cohérentes et capables de répondre aux normes et certifications requises.

Inconvénients du moulage par injection

Coût du moule

Bien que le coût unitaire d'une pièce moulée par injection puisse être très faible, les coûts d'outillage initiaux sont élevés. Les moules métalliques doivent être fabriqués à l'aide d'un procédé tel que l'usinage CNC ou la fabrication additive métallique, ce qui nécessite des coûts de matériel et de main-d'œuvre importants.

Néanmoins, l'émergence de l'outillage rapide en tant que technique de prototypage a rendu le moulage par injection à faible volume plus abordable. Avec un outillage rapide, les moules sont fabriqués rapidement et avec des tolérances plus souples, ce qui permet aux fabricants de raccourcir les délais.

Restrictions de conception

Les ingénieurs doivent respecter certains paramètres de conception lors de la création de moules métalliques. Et bien qu'il soit possible de créer une grande variété de pièces moulées par injection, certaines méthodes de fabrication alternatives peuvent offrir une plus grande flexibilité de conception. L'impression 3D, par exemple, permet des géométries internes plus complexes.

Délai

Étant donné que le moulage par injection est un processus en deux étapes (la fabrication du moule est suivie de la fabrication de la pièce), il peut être plus lent que certains processus alternatifs, du moins pour des volumes plus petits.

Coût des commandes à faible volume

Étant donné que l'outillage métallique coûte beaucoup plus cher qu'un seul coup de plastique, les commandes à volume élevé ont un coût unitaire beaucoup plus faible.

La question de savoir si le moulage par injection représente le meilleur rapport qualité-prix dépend de plusieurs facteurs, tels que le nombre de pièces requises, le coût de l'outillage et la disponibilité de technologies alternatives.