Quel procédé de fabrication de plastique me convient ?

Les plastiques sont une famille de matériaux de fabrication très polyvalents - certains sont souples et flexibles ; d'autres sont rigides et résistants aux chocs. Cette large gamme de propriétés physiques garantit que, quelle que soit l'application, la fabrication de pièces en plastique est généralement rapide et économique.

Quelle que soit l'utilisation finale (que les pièces soient utilisées pour créer des fauteuils innovants, des composants d'outils électriques ou des membres prothétiques), il est important que les concepteurs et les ingénieurs sachent comment sélectionner le processus de fabrication adapté à leurs besoins.

Types de fabrication de produits en plastique

Étant donné que les plastiques se présentent sous différentes formes, tailles, durabilités et couleurs, il n'est pas surprenant qu'il existe une gamme de procédés de fabrication permettant la production de pièces en plastique. Voici un bref aperçu de quelques-unes des plus courantes.

Impression 3D

Ce processus utilise des conceptions et des modèles CAO pour créer des pièces tridimensionnelles en ajoutant une couche du matériau de production à la fois jusqu'à ce que la pièce soit complètement formée. Le principal avantage de l'impression 3D est que, par rapport à d'autres processus de fabrication, elle présente beaucoup moins de limites de conception, ce qui en fait une méthode particulièrement économique pour créer des pièces aux géométries complexes.

Contrairement à l'usinage CNC, par exemple, où les ingénieurs peuvent avoir besoin de prendre en compte la manière dont la tête de fraisage atteindra les endroits étroits, ainsi que la taille des outils nécessaires pour créer des détails fins dans la géométrie de la pièce, l'impression 3D permet des caractéristiques de conception complexes, telles que canaux internes courbes — à créer sans outillage.

L'additif est capable de conceptions complexes qui sont difficiles ou impossibles à réaliser efficacement avec d'autres procédés de fabrication. Cela permet également de créer une pièce comme une seule pièce solide, plutôt que comme plusieurs composants qui sont ensuite assemblés.

Usinage CNC

Ce processus implique l'utilisation d'outils de coupe contrôlés par ordinateur tels que des fraises, des tours et des perceuses en tandem avec la rotation pour créer des pièces en plastique.

Contrairement aux processus de fabrication additive, l'usinage CNC est un processus soustractif, ce qui signifie que la matière est progressivement retirée du bloc qui deviendra éventuellement la pièce finie, appelée pièce. Il existe deux grandes catégories d'usinage CNC :le fraisage, qui utilise des outils tournants et une pièce fixe; et le tournage, qui utilise des outils fixes et une pièce tournante.

L'usinage CNC peut être une alternative efficace pour créer des pièces difficiles à mouler ou qui nécessitent des tolérances serrées, ce qui rend la méthode idéale à la fois pour le prototypage et la création de certains produits d'utilisation finale, y compris les bagues et les engrenages. Cependant, la complexité des pièces peut rapidement augmenter le coût par pièce lors de l'utilisation de processus d'usinage, et certaines formes géométriques, telles que les canaux intérieurs incurvés, peuvent être difficiles, voire impossibles à créer à l'aide de la fabrication soustractive.

Moulage par injection

Comme son nom l'indique, ce procédé consiste à injecter un matériau thermoplastique fondu sous pression dans des moules en acier trempé ou en aluminium. Ces moules, qui peuvent être géométriquement complexes, donnent des pièces avec des tolérances serrées, une précision itérative et une finition de surface de haute qualité, ce qui fait du moulage par injection un processus efficace pour les cycles de production à volume élevé.

Alors que le moulage par injection est coûteux à outiller et à démarrer - la création des moules peut être coûteuse et prendre plusieurs mois - aucun autre processus de fabrication de produits en plastique n'est en mesure d'égaler leur capacité à produire rapidement des cycles de production à haut volume, ce qui réduit considérablement le coût par pièce.

Moulage par extrusion

Le processus de moulage par extrusion est similaire au moulage par injection en ce sens qu'il nécessite des plastiques fondus pour créer des pièces. Cependant, plutôt que d'injecter le matériau fondu dans un moule, les systèmes d'extrusion forcent le plastique à travers une filière qui donne au plastique une forme fixe.

Les tuyaux en plastique, les pailles, les gouttières, les montants de porte, les tuyaux et autres pièces symétriques peuvent être fabriqués efficacement avec des systèmes d'extrusion. En raison de leurs formes plus simples, les pièces fabriquées par extrusion ont souvent de faibles coûts de production et d'outillage.

Moulage en uréthane

Le processus de coulée d'uréthane consiste à créer un moule en silicone à partir d'un modèle principal de la conception de la pièce finalisée. Une fois que le moule a pris et que le modèle principal est retiré, le moule peut alors être utilisé pour produire des copies individuelles de la pièce avec des niveaux élevés d'exactitude et de précision, ainsi qu'une bonne finition de surface.

Les moules en silicone en uréthane coulé sont moins durables que ceux à outils durs utilisés pour le moulage par injection, mais ils peuvent être créés beaucoup plus rapidement et à moindre coût. Cela fait de la coulée d'uréthane un bon choix pour la production de volumes faibles à moyens avec des délais d'exécution serrés.

Formage sous vide

Le formage sous vide utilise un vide pour pousser des feuilles de plastique chauffé et malléable à travers des moules à surface unique. Couramment utilisé avec les thermoplastiques comme les feuilles de polystyrène à fort impact, ce processus est utilisé pour créer des produits durables dans une variété de formes, y compris des revêtements de protection, des panneaux de signalisation et des emballages pour les produits sensibles au goût ou aux odeurs.

Roto-moulage

Le processus de rotomoulage consiste à faire tourner un moule creux rempli d'une résine en poudre lorsque le moule est chauffé et refroidi, garantissant ainsi que les parois sont uniformément revêtues et exemptes d'affaissements ou de déformations. C'est une méthode efficace pour créer des pièces très stables avec des épaisseurs de paroi uniformes, telles que des réservoirs et des conteneurs en plastique, qui ne nécessitent généralement pas de finition de surface supplémentaire.

Facteurs à prendre en compte lors de la fabrication de pièces en plastique

Parce qu'il existe un large éventail de procédés de fabrication disponibles, il est important de choisir celui qui convient le mieux à la pièce. Voici quelques considérations à garder à l'esprit.

Matériel

L'application de la pièce est une considération primordiale lors de la sélection d'un matériau viable, et la détermination des caractéristiques physiques les plus avantageuses pour la pièce en question peut aider à affiner les choix de matériaux.

Cependant, il est important de noter que certains matériaux sont mieux adaptés à des processus de fabrication spécifiques. Les pièces élastiques en polyuréthane à faible dureté, par exemple, sont faciles à produire avec la coulée d'uréthane, mais extrêmement difficiles à travailler lorsqu'il s'agit d'impression 3D. Dans certains cas, les caractéristiques matérielles souhaitées peuvent même être améliorées en sélectionnant stratégiquement une méthode de fabrication.

Formulaire

Des facteurs tels que des exigences de tolérance serrées, des caractéristiques internes uniques ou un niveau élevé de complexité géométrique aideront à déterminer quels processus de fabrication sont les plus économiques et les plus efficaces. Si la pièce demande un processus spécifique, des révisions de la conception pour la fabrication (DFM) peuvent être nécessaires afin d'optimiser la rentabilité de la production.

Délai

Les délais de production finaux aideront à déterminer la meilleure méthode de fabrication, car les temps de production peuvent varier considérablement d'un processus à l'autre. Selon la pièce et la machine, certaines imprimantes 3D peuvent produire des pièces complètes et viables en quelques heures. À l'autre extrémité du spectre, alors que le processus de moulage par injection réel est très rapide - dans de nombreux cas capable d'atteindre des temps de cycle de moins d'une minute - l'outillage des moules peut prendre des mois pour finaliser, ce qui allonge le calendrier de production.

Volume et coût

Un dernier facteur important à garder à l'esprit est le volume de production requis. Les systèmes de moulage par injection exigent des coûts initiaux élevés, ce qui les rend généralement économiques pour les gros volumes, mais peu rentables pour le prototypage. D'autres processus, tels que l'usinage CNC, ont des coûts initiaux inférieurs, mais peuvent facilement coûter plus cher par pièce en fonction de la quantité de travail manuel impliqué. Il est essentiel de trouver le bon équilibre entre volume de production et rentabilité.

Commencer votre commande de pièces en plastique

La variété des procédés de fabrication du plastique disponibles témoigne de la polyvalence du plastique. Le bon processus pour une pièce donnée dépendra d'un certain nombre de facteurs, notamment l'application, la conception, le volume de production et le délai d'exécution de la pièce.

Chez Fast Radius, nous travaillons en étroite collaboration avec nos clients pour nous assurer que leurs pièces sont fabriquées avec le processus de fabrication le plus efficace et le plus efficient. Si vous avez des questions sur notre façon de travailler ou si vous êtes prêt à démarrer la production, contactez-nous dès aujourd'hui.

En savoir plus sur la fabrication de plastiques et les autres services que nous proposons dans notre centre de ressources. Là, vous pouvez également vous renseigner sur les différents types de plastiques disponibles, du polyuréthane polyvalent robuste et biocompatible au polyuréthane élastomère caoutchouteux et flexible, et plus encore.

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