Moulage par injection avec des moules imprimés en 3D :téléchargez notre nouvelle étude technique

Le Centre technique industriel français des plastiques et composites (IPC) a mené des recherches pour évaluer l'utilisabilité des moules imprimés en 3D pour le moulage par injection à faible volume. Notre rapport documente les étapes de fabrication et les essais d'injection pour les moules imprimés en 3D avec la solution Formlabs, mettant en évidence les résultats et les meilleures pratiques.

Pourquoi imprimer des moules par injection ?

Le moulage par injection est une technologie rentable et extrêmement reproductible pour la production en série de pièces en plastique avec des tolérances géométriques ou dimensionnelles serrées. Le coût élevé de l'outillage en acier traditionnel, cependant, rend le moulage par injection difficile pour de plus petites quantités de pièces et peut souvent être un obstacle à l'introduction d'un nouveau produit. Avec les moules d'injection imprimés en 3D, les ingénieurs, les fabricants et les concepteurs de produits peuvent réduire les coûts, raccourcir les délais et mettre de meilleurs produits sur le marché. Les moules d'injection imprimés en 3D sont une excellente option pour ceux qui cherchent à concevoir des prototypes fonctionnels avec des matériaux d'utilisation finale, à fabriquer une série de prototypes de pré-production identiques, ou même à fabriquer des séries personnalisées ou limitées de pièces d'utilisation finale.

En savoir plus sur les coûts de moulage par injection dans notre guide détaillé.

Recherche d'IPC, un leader des plastiques et composites

IPC est le Centre Technique Industriel dont l'expertise est dédiée à l'innovation plastique et composite en France. IPC développe de nouveaux moyens pour accompagner toutes les entreprises, en particulier les petites et moyennes entreprises. Le centre travaille en étroite collaboration avec les principaux acteurs scientifiques européens, afin d'accompagner les entreprises sur des problématiques de R&D, d'innovation, de technologie et de transfert de compétences, quel que soit le procédé utilisé.

IPC a construit trois programmes de transfert de technologie pour relever les défis majeurs de l'industrie. Ils accompagnent les entreprises en apportant une expertise R&D pour l'économie circulaire (DIS 30), le secteur de la fabrication additive (PRINTER), l'industrie 4.0, et pour les produits à haute valeur ajoutée (HYPROD 2). Les équipes IPC aident les industries ou les fabricants à stimuler l'innovation en réalisant des études, en établissant des protocoles, la faisabilité et le transfert de technologie.

Récemment, IPC a mené un projet de recherche pour évaluer la viabilité du moulage par injection avec des moules imprimés en 3D. Dans le rapport, nous résumons certaines de leurs conclusions, en particulier celles concernant les imprimantes 3D Formlabs.

Détails de l'étude et géométries de référence

Le projet de recherche IPC consistait en une étude technique de deux ans, divisée en trois phases :

1. Comparaison des technologies d'impression 3D :Une première classification a été établie à partir des données techniques de plusieurs fabricants. Les données thermiques et mécaniques ont été évaluées respectivement à travers la température de déflexion thermique (HDT) et le module de Young. Quatre types de benchmark permettant de mettre en évidence des propriétés critiques ont été fabriqués dans chacune des technologies identifiées afin de sélectionner les trois matériaux les plus prometteurs. Les solutions d'impression 3D à base de résine ont été sélectionnées comme le meilleur choix pour les moules d'injection, en raison de la haute résolution et de la surface lisse des pièces.

Globalement, une gamme similaire de variations dimensionnelles est mesurée pour toutes les technologies d'impression 3D considérées; entre ±0,02 mm et ±0,05 mm pour les petits éléments et entre ±0,05 mm et ±0,2 mm pour les plus grandes dimensions. La précision standard d'un outil métallique usiné devrait être de ± 0,02 mm. Cette précision est souhaitée pour obtenir un bon ajustement au plan de joint et éviter les bavures. Dans ce rapport, IPC proposera deux méthodes pour optimiser le plan de joint d'un outil polymère imprimé en 3D.

Géométries de référence.

2. Directives pour la caractérisation des matériaux, la conception et l'impression 3D 

3. Essais d'injection :IPC a exécuté deux tests avec différents jeux de moules. Dans le premier essai, ils ont utilisé une conception de « test de torture » ​​et injecté près d'une centaine de pièces en polypropylène à l'aide d'un moule mono-matériau imprimé en Formlabs High Temp Resin. Dans le deuxième essai, ils ont utilisé une conception de « test de torture » ​​plus difficile, mais cette fois, ils ont injecté des milliers de pièces en polypropylène avec un moule, un noyau et des inserts multi-matériaux imprimés avec de la résine Formlabs Rigid 10K et le cadre imprimé en PA12 avec SLS.

Notre livre blanc couvre la partie de l'étude réalisée avec les solutions d'impression 3D de Formlabs; en particulier les recommandations de conception et de fabrication, les conditions de moulage par injection et les résultats observés.

Résultats

IPC a évalué la facilité d'utilisation des moules imprimés en 3D pour le moulage par injection à faible volume. Avec un noyau de moule imprimé en Formlabs Rigid 10K Resin et un cadre souple imprimé en PA12, ils pourraient injecter du polypropylène dans des milliers de pièces, réduisant de 80 à 90 % le coût d'un moule en métal.

Textures sur les pièces finales injectées avec le moule multi-matériaux qui consistait en un moule imprimé avec de la Résine Rigide 10K assemblé dans la matrice métallique.

L'impression 3D de bureau est une solution puissante pour fabriquer des moules d'injection rapidement et à faible coût. Il nécessite un équipement très limité, ce qui permet d'économiser du temps CNC et des opérateurs qualifiés pour d'autres tâches à haute valeur ajoutée. Ils peuvent être intégrés de manière transparente dans n'importe quel flux de travail de moulage par injection car ils sont faciles à mettre en œuvre, à utiliser et à entretenir.

Les fabricants peuvent bénéficier de la vitesse et de la flexibilité de l'impression 3D en interne pour créer le moule et le coupler avec la force de production du moulage par injection industrielle pour livrer une série d'unités à partir de thermoplastiques courants en quelques jours.

Téléchargez le rapport complet pour le résumé de l'étude technique, y compris les directives d'impression 3D et des informations sur l'assemblage du moule et les conditions du processus.