Choisir entre Coulage Polyuréthane et Moulage par Injection : Guide Pratique DFM

La conception pour la fabrication (DFM) implique d'optimiser la conception de pièce pour que les fabricants puissent fabriquer des pièces de haute qualité avec le coût unitaire le plus bas possible. En tenant compte de la méthode de fabrication et de ses restrictions, les concepteurs peuvent réduire le temps de production, couper les coûts et prévenir les reconceptions extensives.

Les meilleures pratiques DFM varient selon le produit que vous fabriquez et votre méthode de fabrication choisie. Bien que le moulage par injection et le coulage polyuréthane soient tous deux des technologies de moulage pouvant créer des pièces plastiques moulées, ils ont des directives DFM différentes. Voici tout ce qu'il faut savoir.

Coulage polyuréthane vs moulage par injection

Avant de commencer à mouler par injection, l'outillage approprié doit être conçu et fabriqué via usinage CNC. La géométrie de votre pièce impactera directement votre outillage, donc si vous avez un composant complexe, vous aurez besoin d'un outillage complexe. Les pièces complexes peuvent nécessiter d'intégrer des actions de coulisseau, des poussoirs ou des noyaux amovibles dans la conception du moule. Pendant le processus de moulage par injection, le noyau et la cavité se rejoignent. Le plastique fondu est ensuite injecté dans l'outillage, refroidi, durci, et éjecté pour créer une pièce utilisable.

Le coulage polyuréthane commence avec un modèle maître créé via usinage CNC ou impression 3D. L'opérateur place le modèle maître dans une boîte à moule, remplit la boîte de silicone liquide, puis le fait durcir. Après la fin du processus de durcissement, le moule est coupé en deux pour retirer le modèle maître. Ce qui reste est une cavité en forme de la pièce à mouler. Ensuite, la cavité est remplie de résine de coulage polyuréthane et placée dans une chambre à vide chauffée pour le durcissement.

• Bien que les deux procédés impliquent le remplissage de la cavité d'un moule avec un matériau plastique, il y a des différences clés entre coulage polyuréthane et moulage par injection.
• Les moules pour le moulage par injection sont souvent en acier ou aluminium, les rendant bien plus durables que les moules en silicone du coulage polyuréthane.
• Créer un moule de coulage polyuréthane est moins cher qu'en créer un pour le moulage par injection. Les moules d'injection complexes peuvent facilement coûter des dizaines de milliers de dollars, mais fabriquer un moule de coulage polyuréthane coûte généralement quelques centaines ou milliers de dollars.
• Alors qu'il peut falloir plusieurs mois pour qu'un moule d'injection atteigne le stade de production, les moules de coulage polyuréthane peuvent être outillés en moins de deux semaines.
• Le coulage polyuréthane est plus tolérant concernant l'épaisseur de paroi et les retraits que le moulage par injection.

Si vous planifiez une série de production à haut volume ou avez des tolérances serrées, envisagez le moulage par injection. Les moules métalliques sont plus durables et rigides que les moules en silicone, et le métal fournira une qualité de pièce constante. De plus, vous aurez bien plus de contrôle en moulage par injection qu'en coulage polyuréthane. Non seulement le fabricant peut contrôler le flux de matériau et les taux de refroidissement, mais aussi la température et le lieu d'injection. Bien que le coût de création d'un moule pour le moulage par injection puisse sembler élevé initialement, il devient rentable lorsqu'il est divisé parmi des milliers de pièces.

D'un autre côté, le coulage polyuréthane est idéal pour le développement de prototypes ou l'exécution de séries de production à faible volume, car l'outillage souple offre vitesse, flexibilité et abordabilité. Si vous avez une forte demande pour votre produit mais que votre outillage permanent n'est pas encore prêt, vous pouvez commencer la production avec le coulage polyuréthane.

Principales préoccupations DFM pour coulage polyuréthane et moulage par injection

Pour le DFM du coulage polyuréthane ou du moulage par injection, vous voudrez garder à l'esprit les tolérances, l'épaisseur de paroi et les retraits.

Tolérances

Aucun processus de fabrication n'est parfait, donc les concepteurs et ingénieurs permettent ces variations en établissant des tolérances acceptables. Les pièces sont comparées à ces variations de mesure acceptables par rapport aux mesures de base, donc celles dont les dimensions respectent ces contraintes seront considérées acceptables. Celles avec des variations dimensionnelles supérieures au montant défini dans la tolérance ne fonctionneront pas comme prévu. Ces tolérances sont établies pendant le processus de conception, et elles dictent quels processus de fabrication peuvent être utilisés.

Atteindre des tolérances serrées avec le polyuréthane coulé est très difficile — sinon impossible — car les moules sont en silicone flexible qui peut être déplacé par la charge du vide. Vous ne devriez pas utiliser le polyuréthane coulé pour fabriquer vos pièces si vous avez besoin de composants incroyablement précis.

D'un autre côté, les moules d'injection métalliques offrent moins de variation dans les dimensions finales mesurées, car ils ne peuvent pas bouger autant. Cependant, le plastique fondu se contracte en refroidissant, ce qui cause des variations mineures dans les dimensions finales mesurées de la pièce. Vous devrez établir des tolérances de moulage par injection qui reflètent cela.

Sous-tolérer peut être plus abordable, mais cela peut affecter l'utilisabilité, et sur-tolérer est plus cher et chronophage. En prenant le temps de trouver l'équilibre parfait entre les deux, vous pouvez vous assurer que vos pièces sont fiables, fonctionnelles et s'assemblent avec d'autres pièces comme prévu. Considérez la fonction de votre pièce, l'empilement des tolérances, et les processus de fabrication et d'assemblage. Si votre méthode de fabrication choisie ne peut pas répondre à vos exigences de tolérance, vous devrez peut-être utiliser une technologie de fabrication différente. Vous pouvez aussi reconcevoir votre pièce pour qu'elle fonctionne avec des tolérances plus larges.

Épaisseur de paroi

Maintenir une épaisseur de paroi uniforme est important car cela augmente la cohérence pièce-à-pièce, améliore la distribution des contraintes et réduit les coûts. Une épaisseur de paroi incohérente ou non uniforme peut entraîner du gauchissement, des marques de retrait, du retrait, des coups courts ou des vides dans les pièces moulées par injection.

L'épaisseur de paroi idéale d'une pièce dépend de sa taille, géométrie, et exigences structurelles et esthétiques. Pour de meilleurs résultats, nous recommandons que les épaisseurs de paroi pour les pièces moulées par injection soient entre 1 et 4 mm. Il est possible d'avoir des parois d'épaisseurs variables en créant des pièces avec le coulage polyuréthane, bien que vous puissiez subir un certain retrait ou déformation pendant le durcissement. Pour les deux procédés, il est préférable de maintenir l'épaisseur de paroi en dessous de 5 mm.

Toutes saillies ou indentations qui vous empêchent d'éjecter votre pièce d'un moule monobloc sans dommage sont considérées comme des retraits. Dans certains cas, les surfaces encastrées, rainures et caractéristiques de surplomb peuvent rendre le processus de démoulage difficile et endommager votre pièce. D'autres fois, ces caractéristiques ne causeront aucun dommage. Cela dépend de comment vous avez conçu et orienté ces caractéristiques et votre composant.

Retraits

L'impact des retraits dépend aussi de votre méthode de fabrication. Grâce à la flexibilité que le silicone de coulage polyuréthane offre, vous pouvez simplement plier et étirer l'outillage pour libérer votre pièce si vous avez un retrait. Ce n'est pas le cas pour l'outillage métallique utilisé en moulage par injection, qui est bien moins flexible. Votre fabricant peut devoir ajouter des actions, créer un trou ou une fente dans votre moule, ou reconcevoir votre moule avec des caractéristiques parallèles à l'axe où le moule se sépare pour garantir que votre pièce peut être éjectée. Cela résulte en un outillage plus complexe et plus cher.

Conception pour la fabrication avec Fast Radius

Que vous choisissiez le coulage polyuréthane ou le moulage par injection, intégrer le DFM dans le processus de conception abaissera votre coût par pièce et fera gagner du temps. En tenant compte de votre méthode de fabrication, tolérances, épaisseurs de paroi et retraits pendant la conception, vous pouvez minimiser les désalignements de pièces et optimiser le processus de production.

Quelle que soit la méthode de fabrication que vous choisissez, Fast Radius peut vous aider à concevoir pour la fabricabilité afin de garantir votre satisfaction quant à la qualité et au coût du produit final. Notre équipe d'experts peut vous conseiller sur les tolérances et épaisseurs de paroi appropriées ou vous aider à déterminer quelle solution de retrait est la mieux adaptée à votre design. Contactez-nous dès aujourd'hui pour commencer.