Conseils de conception pour le moulage par injection

Le processus de moulage par injection est largement utilisé dans la production à grand volume car il produit une production de rebut relativement faible et a une répétabilité élevée. La polyvalence du processus de moulage par injection exige des considérations de conception beaucoup plus larges. La plupart des considérations de conception seront faites sur le moule après avoir défini les exigences du produit.

Certains des facteurs qui affectent la conception du moulage par injection comprennent :la façon dont la pièce sera utilisée (produit unique ou pour l'assemblage), ses exigences dimensionnelles et mécaniques et sa capacité à résister à des éléments tels que des produits chimiques ou la pression. Quelques conseils essentiels à prendre en compte lors de la conception pour le moulage par injection sont explorés ci-dessous.

1. Choisissez avec soin les matériaux adaptés à votre conception

Différents matériaux de moulage par injection offrent des propriétés variables. Par exemple, certains matériaux de moulage par injection offrent une plus grande stabilité dimensionnelle que d'autres. De même, certains adhèrent mieux aux adhésifs que d'autres. La conception des matériaux prend en compte les éléments suivants :température, pression, interactions biologiques et chimiques.

Les résines thermoplastiques peuvent être largement classées en résines amorphes et semi-cristallines. Alors que les thermoplastiques semi-cristallins offrent une meilleure résistance chimique et électrique, leurs homologues amorphes sont beaucoup plus stables dimensionnellement et plus résistants aux chocs. La sélection des matériaux peut affecter le niveau de tolérance requis ou certaines caractéristiques, comme l'épaisseur de paroi.

	Résines semi-cristallines	Résines amorphes
Avantages	• Excellent pour les roulements, l'usure et les applications structurelles • Bonne résistance chimique et électrique • Coefficient de frottement inférieur	• Colle bien avec les adhésifs • Stabilité dimensionnelle élevée • Bonne résistance aux chocs
Inconvénients	• Difficile à coller avec des adhésifs • Résistance moyenne aux chocs	• Faible résistance à la fatigue et à la fissuration sous contrainte

2. Tenir compte de la tolérance de la pièce

Les tolérances sont affectées par le retrait qui se produit pendant le processus de refroidissement. Les matériaux amorphes comme le PLA ont généralement des tolérances plus strictes que les matériaux semi-cristallins comme le PEEK.

Des tolérances serrées rendent la production plus coûteuse, mais elles peuvent être nécessaires pour que votre pièce s'adapte ou fonctionne correctement, surtout si elle est utilisée dans un assemblage.

Nous vous recommandons de contacter votre fournisseur au stade de la conception pour discuter des normes de tolérance qu'il utilise.

Par exemple, la norme DIN 16901 contient un tableau de tolérances générales comme référence pour différents matériaux. Si votre fournisseur utilise cette norme et que vous avez besoin de tolérances plus strictes ou d'autres normes, il vous demandera de fournir des dessins 2D.

3. Choisissez la bonne épaisseur de paroi

Il y a quelques points clés à considérer pour vous assurer de choisir la bonne épaisseur de paroi pour votre conception de moulage par injection :

• Des parois plus fines raccourcissent le temps de cycle et réduisent le coût de votre pièce. Pour de nombreuses applications, une épaisseur de paroi de 1,5 à 2,5 mm est suffisante, mais vous pouvez également vous référer aux épaisseurs de paroi recommandées pour différents matériaux
• Contrairement aux pièces usinées CNC, les pièces moulées par injection de plastique bénéficient d'une épaisseur de paroi constante. Si une pièce est plus épaisse dans une section qu'une autre, un creux apparaîtra à cet endroit.
• Les épaisseurs de paroi non uniformes entraînent également un gauchissement, car ces parois refroidissent et rétrécissent à des vitesses différentes. Si vous avez besoin d'une épaisseur non uniforme, le changement d'épaisseur ne doit pas dépasser 15 % de l'épaisseur de paroi nominale et doit toujours avoir une transition lisse ou conique pour obtenir une pièce de haute qualité.

Voici les épaisseurs de paroi recommandées pour différents matériaux :

Matériel	Épaisseur de paroi recommandée
ABS	1,143 mm – 3,556 mm
Acétal	0,762 mm – 3,048 mm
Acrylique (PMMA)	0,635 mm – 12,7 mm
Polymère à cristaux liquides	0,762 mm – 3,048 mm
Plastiques renforcés de fibres longues	1,905 mm – 27,94 mm
Nylon	0,762 mm – 2,921 mm
PC (Polycarbonate)	1,016 mm – 3,81 mm
Polyester	0,635 mm – 3,175 mm
Polyéthylène (PE)	0,762 mm – 5,08 mm
Sulfure de polyphénylène (PSU)	0,508 mm – 4,572 mm
Polypropylène (PP)	0,889 mm – 3,81 mm
Polystyrène (PS)	0,889 mm – 3,81 mm
Polyuréthane	2,032 mm – 19,05 mm

4. Ajoutez des angles de dépouille à votre conception

De nombreux processus d'enlèvement de matière tels que l'usinage CNC peuvent produire des parois verticales. Cependant, la création d'une conception de pièce pour le moulage par injection avec des parois verticales entraînera le blocage de la pièce, en particulier au niveau du noyau, car la pièce se contracte lors du refroidissement.

Si trop de force est appliquée pour éjecter la pièce, le risque d'endommager les éjecteurs et même le moule devient très élevé. Concevez les parois des pièces avec une légère inclinaison pour éviter ce problème. Cette inclinaison s'appelle un tirant d'eau.

En raison de la grande complexité qu'il crée lors de la conception, le brouillon est généralement ajouté aux étapes finales de la conception de la pièce. Différentes surfaces nécessitent des courants d'air différents. Les surfaces texturées nécessitent le plus de tirage. Certaines surfaces courantes trouvées dans le moulage par injection et leurs angles de dépouille minimaux sont les suivants.

• Pour les exigences "quasi verticales" :0,5 °
• Situations les plus courantes :1 ~ 2°
• Toutes les surfaces d'arrêt :3 °
• Visages avec des textures légères :1 ~ 3°
• Visages à textures moyennes :5°+

5. Ajouter des nervures et des goussets à certaines pièces

Certaines pièces nécessitent des nervures. Les nervures et les goussets confèrent une résistance supplémentaire aux pièces et aident à éliminer les défauts esthétiques tels que le gauchissement, l'affaissement et les vides. Ces caractéristiques sont essentielles pour les composants structuraux. Par conséquent, il est préférable de les ajouter aux pièces plutôt que d'augmenter l'épaisseur des pièces pour augmenter la résistance.

Cependant, s'il n'est pas correctement conçu, cela peut entraîner un rétrécissement. Le rétrécissement se produit lorsque la vitesse de refroidissement de certaines pièces est beaucoup plus rapide que d'autres, ce qui entraîne la flexion permanente de certaines sections. Le gauchissement peut être efficacement réduit en maintenant l'épaisseur de la nervure entre 50 et 60 % de celle du mur auquel elle est fixée.

6. Ajouter des rayons et des congés à la conception de pièce

L'application de rayons aux pièces, lorsque cela est possible, élimine les angles vifs, ce qui améliore le flux de matière et l'intégrité structurelle de la pièce. Les angles vifs provoquent une faiblesse dans la pièce car le matériau fondu est amené à s'écouler à travers l'angle ou dans l'angle. Les seuls endroits où les angles vifs sont inévitables sont les surfaces de séparation ou les surfaces d'arrêt.

Les rayons et les congés facilitent également l'éjection d'une pièce car les coins arrondis sont moins susceptibles de se coincer lors de l'éjection que les coins pointus. De plus, les angles vifs ne sont pas non plus structurellement recommandés car ils conduisent à des points de tension qui peuvent échouer. Les rayons aident à atténuer les contraintes sur les coins.

De plus, l'inclusion d'angles vifs dans votre pièce augmentera de manière exponentielle le coût de production, car cela nécessiterait que le moule présente des angles vifs qui ne peuvent être obtenus qu'en utilisant des techniques de fabrication très coûteuses.

Ajoutez des rayons internes d'au moins 0,5 fois l'épaisseur du mur adjacent et des rayons externes de 1,5 fois la taille.

7. Évitez les contre-dépouilles et fournissez des fentes si possible

Les ajustements instantanés peuvent être obtenus grâce à des contre-dépouilles. Le moule à tirage droit, qui se compose de deux moitiés et est la conception la plus simple, n'est pas adapté à la fabrication de pièces avec des caractéristiques de contre-dépouille. Cela est dû à la difficulté d'usiner un tel moule avec la CNC et à la tendance de la matière à se coincer à l'éjection.

Les contre-dépouilles sont généralement créées à l'aide de noyaux latéraux. Cependant, les noyaux latéraux augmentent considérablement les coûts d'outillage. Heureusement, il existe quelques astuces de conception pour obtenir la fonction de contre-dépouille sans utiliser de noyaux latéraux. Une façon de faire est d'introduire une fente à la place.

Ceci est également appelé un noyau de passage. Une autre méthode consiste à ajuster ou à déplacer la ligne de séparation de la pièce. Ce faisant, ajustez également l'angle de dépouille en conséquence. Le déplacement des lignes de joint convient le mieux aux contre-dépouilles situées à l'extérieur de la pièce.

Vous pouvez également utiliser des contre-dépouilles de décapage, également appelées bosses. Cependant, n'utilisez cette fonctionnalité que lorsque la pièce est suffisamment flexible pour se déformer et se dilater lors de l'éjection du moule.

Donnez également suffisamment d'espace :les bump-off doivent avoir un angle d'attaque de 30° à 45° pour une éjection efficace. Toutes ces alternatives aux noyaux latéraux coûteux nécessitent une refonte importante de la pièce. Lorsque la reconception d'une pièce n'est pas possible en raison de la possibilité qu'elle puisse affecter la fonctionnalité de la pièce, vous devez alors utiliser des actions latérales coulissantes et des noyaux pour faire face aux contre-dépouilles.

Ces caractéristiques glissent lorsque le moule se ferme et glissent lorsqu'il s'ouvre. Les noyaux latéraux doivent se déplacer perpendiculairement et avoir des angles de dépouille appropriés.

8. Fixez les bossages aux parois latérales ou aux nervures

Les bossages sont des entretoises cylindriques moulées dans une pièce en plastique pour accepter un insert, une vis autotaraudeuse ou une goupille pour assembler ou monter des pièces.

Le diamètre extérieur (OD) du bossage doit être 2,5 fois le diamètre du diamètre de la vis pour les applications autotaraudeuses.

Les patrons ne doivent pas être autonomes. Fixez toujours les bossages à un mur latéral ou au sol avec des nervures ou des goussets. Leur épaisseur ne doit pas dépasser 60 % de l'épaisseur totale de la pièce afin de minimiser les retassures visibles à l'extérieur de la pièce.

Par exemple, une pièce avec une paroi extérieure de 3 mm doit avoir des nervures internes d'une épaisseur maximale de 1,7 mm.

9. Gating :mettez en surbrillance les surfaces visuellement importantes de votre pièce là où il ne doit y avoir aucune marque

Afin de bien concevoir et fabriquer votre pièce par moulage par injection, il est important que le fabricant comprenne dès le départ quelles sont vos exigences en matière d'apparence.

Un point clé que le fabricant d'outils doit prendre en compte est l'emplacement de la porte. Les portes sont des sections d'entrée par lesquelles le matériau fondu pénètre dans le moule. Le fabricant d'outils doit choisir le type de portes et les positionner stratégiquement pour minimiser les problèmes de qualité potentiels.

Les portes laissent également un vestige de porte ou une indication visuelle que la pièce a été fermée, même si c'est subtil.

C'est pourquoi nous vous recommandons d'informer votre fournisseur de toutes les exigences esthétiques et fonctionnelles et de définir les points à éviter.

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