Créer un boîtier prototype plastique étanche durable : guide étape par étape

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Publié le 12 juillet 2019 | Par Candy, Responsable Marketing WayKen

Les clients exigent de plus en plus des appareils que les fabricants produisent. Il y a 5 à 10 ans, qui aurait imaginé des téléphones, montres, caméras ou lampes fonctionnant sous l'eau ? Aujourd'hui, une montre non étanche nous semble dépassée. De nombreux modèles de tablettes et smartphones peuvent être immergés ou résistent au moins à une chute dans une flaque. Certains appareils ne peuvent pas s'en passer, comme les mixeurs, autocuiseurs et autres électroménagers. Pourtant, rendre un appareil étanche est plus facile à dire qu'à faire.

L'essentiel est de concevoir un boîtier qui empêche l'eau de court-circuiter l'électronique. Il faut prévoir des caractéristiques spéciales pour empêcher l'eau de pénétrer. Et même alors, il faut réaliser un prototype de boîtier plastique étanche pour tester et s'assurer qu'il ne fuit pas. Voici quelques conseils de conception pour créer des boîtiers plastiques sur mesure, ainsi que pour les boîtiers métalliques étanches, et surtout des conseils pour le prototypage rapide.

Normes d'étanchéité des boîtiers

Il faut d'abord savoir qu'il existe plusieurs degrés d'étanchéité, tous classés selon les normes IP et NEMA. La norme IP (Indice de Protection) est la plus répandue. Voici les degrés d'étanchéité IP :

1. IP65 : Le boîtier doit résister à un jet d'eau. Test : arrosage sous tous les angles avec un jet. Paramètres : distance 3 m ; diamètre de buse 6,3 mm ; pression 30 kPa ; débit 12,5 l/min.
2. IP66 : Résistance à des jets puissants. Jusqu'à 100 kPa et 100 l/min depuis une buse de 12,5 mm pendant 3 minutes.
3. IP67 : Conception totalement étanche. La pièce est immergée sous 1 m d'eau pendant 30 minutes.

Les normes IP diffèrent, ce qui est un avantage : vous pouvez estimer précisément les conditions d'utilisation de votre appareil et décider où arrêter l'ajout de fonctions d'étanchéité. Une conception totalement étanche (IP67) est bien plus coûteuse qu'une résistance aux jets (IP65) ou aux gouttes.

5 façons de réaliser des connexions étanches pour boîtiers

Maintenant que nous connaissons les normes, voyons comment rendre les boîtiers étanches. Voici les mesures les plus courantes pour fabriquer des boîtiers plastiques sur mesure aux normes IP66-67.

1. Joints et garnitures d'étanchéité. La méthode la plus courante, utile et économique pour les boîtiers plastiques ou métalliques (aluminium, etc.) est l'utilisation de joints en caoutchouc. Ils sont peu coûteux, peu encombrants et extrêmement efficaces. Le principe : l'élasticité du caoutchouc comble l'espace entre les deux pièces et empêche tout liquide de passer. Les joints toriques (O-rings) sont les plus répandus : anneaux en caoutchouc à section circulaire. Ils offrent d'excellentes performances d'étanchéité et peuvent même servir pour des joints dynamiques (piston mobile contre partie fixe). Il suffit de réaliser 2-3 rainures avec joints toriques dans la partie fixe.

2. Moulage par insertion. Utile pour les boîtiers métalliques. On moule un élément élastique servant de joint directement sur la pièce métallique. Le joint est plus petit et ne peut pas être perdu car il est fixé.

3. Surmoulage. Similaire au moulage par insertion mais la pièce de base est aussi en plastique. Cette méthode convient surtout à la production de série car elle utilise le moulage par injection plastique, coûteux. Cependant, la technologie moderne permet aux designers de tester leurs boîtiers en commandant du moulage par injection rapide auprès de services de prototypage.

4. Soudure. Courante pour les boîtiers métalliques d'électronique. Le métal au niveau des bords des pièces assemblées est fondu, rendant la pièce totalement hermétique et monobloc. Mais sceller complètement les circuits n'est pas toujours judicieux : la réparation devient très difficile en cas de panne, et l'air piégé à l'intérieur voit sa pression monter avec la chaleur, risquant de faire éclater le boîtier.

5. Ruban mousse et adhésifs. Pratiques et faciles à utiliser. Ils ne nécessitent aucune modification de conception et protègent bien contre l'eau. Leur inconvénient : ils ne sont utilisables que jusqu'au premier démontage. Une fois les pièces séparées, les adhésifs deviennent inutiles et gênent même le remontage car il faut gratter les résidus. Souvent utilisés pour les tests de vérification de conception de prototypes rapides, là où la soudure sera utilisée dans le produit final.

Prototypage rapide de boîtier étanche

Vous avez choisi où placer les joints toriques, où souder et où coller. Avant la production en série, vous devez vérifier la norme IP de votre conception par des tests physiques réels. Pour cela, il faut fabriquer un prototype rapide de boîtier étanche. Plusieurs techniques existent selon les matériaux du prototype.

Par exemple, les petits et moyens boîtiers plastiques peuvent être imprimés en 3D. Les conceptions de boîtiers métalliques relèvent de l'usinage CNC en atelier. Enfin, les conceptions surmoulées ou les lots de prototypes peuvent être fabriqués par moulage par injection rapide, un procédé similaire au moulage conventionnel mais avec une conception de moule plus flexible et un coût de prototypage bien inférieur.

Une fois les prototypes fabriqués, il est crucial de les assembler soigneusement pour garantir des résultats de test optimaux. Si les tests ne sont pas concluants, il faut revoir la conception et refabriquer. Le prototypage rapide est alors très utile car il est flexible et vous recevrez un prototype modifié dans les meilleurs délais.