Trois éléments essentiels pour des designs injection-moulés propres et fonctionnels

Le moulage par injection est un procédé de fabrication populaire pour la production de masse de pièces plastiques identiques avec de bonnes tolérances. Pendant ce processus, des paillettes ou granulés thermoplastiques sont fondus et injectés dans un moule. Une fois le matériau thermoplastique refroidi et durci, des goupilles d'éjection expulsent la pièce finie du moule. De nombreux produits grand public utilisés quotidiennement sont moulés par injection, des chargeurs de téléphone aux pièces de voiture aux briques Lego®.

Une fois le moule fabriqué, les ingénieurs disposent d'un moyen de reproduire systématiquement des pièces complexes à un coût par unité très bas. Par conséquent, perfectionner les processus de fabrication du moule est critique. Voici un cours accéléré sur l'optimisation de la conception d'une pièce moulée par injection — plus astuces pour les designers produit.

Trois conseils et meilleures pratiques de conception de moule d'injection

Les pièces moulées par injection peuvent présenter des géométries complexes et offrent aux designers produit une bonne marge de flexibilité de conception. La seule réserve est que les équipes produit doivent concevoir leurs pièces autour des exigences spécifiques du moulage par injection.

Il est très difficile d'apporter des ajustements de conception après que la pièce a déjà été fabriquée. Les designers produit doivent donc concevoir la pièce plastique parfaitement pour le moulage par injection afin de réduire les risques de problèmes avec la conception de l'outillage, obtenir les meilleurs résultats et réduire les coûts. Pour concevoir des pièces propres et fonctionnelles, commencez par ces trois meilleures pratiques de conception pour le moulage par injection :

1. Maintenir des épaisseurs de paroi constantes

La règle numéro un de la conception de pièces pour moulage par injection est la gestion de l'épaisseur du moule. Des parois non uniformes peuvent causer le gauchissement de la pièce pendant le refroidissement du thermoplastique ou provoquer des marques de retrait. Les épaisseurs de paroi recommandées varient selon le plastique utilisé. Par exemple, le polyuréthane (PUR) a une épaisseur de paroi recommandée de 2 à 19 mm (0,080 à 0,750 pouce), tandis que le polystyrène (PS) a une plage beaucoup plus petite de 0,9 à 3,8 mm (0,035 à 0,150 pouce). Une bonne règle empirique est de maintenir l'épaisseur de paroi de tout moule entre 1,2 mm et 3 mm.

Si la pièce est conçue pour inclure différentes épaisseurs, les designers produit devraient rendre la transition entre elles aussi douce que possible. Cela garantit que le plastique fondu s'écoule uniformément à l'intérieur de la cavité du moule. Un chanfrein ou un congé trois fois plus long que la différence d'épaisseur devrait faire l'affaire.

Des sections épaisses dans une conception de moule d'injection peuvent causer gauchissement, retrait et autres défauts, mais sont parfois nécessaires pour des géométries complexes. Les designers produit peuvent inclure des sections plus épaisses tout en respectant les limites d'épaisseur de paroi en les évidant. L'inclusion de nervures dans la pièce renforce les sections évidées et apporte de la rigidité.

L'épaisseur des nervures varie selon le thermoplastique utilisé, mais les nervures devraient toujours être inférieures aux deux tiers de l'épaisseur de paroi principale. Si la nervure est trop épaisse, elle causera des marques de retrait sur la surface externe.

2. Éliminer les contre-dépouilles non critiques pour la conception

Les contre-dépouilles (undercuts) sont des caractéristiques qui empêchent la pièce moulée par injection d'être éjectée proprement du moule sans dommage structurel. Elles peuvent prendre diverses formes — trous, cavités, ou zones où l'alignement n'est pas perpendiculaire à la ligne de joint du moule. La meilleure option pour un designer produit est d'éviter les contre-dépouilles complètement. Elles rendent toujours la conception du moule plus coûteuse, complexe et laborieuse que nécessaire.

Pourtant, il existe quelques astuces de conception pour gérer les contre-dépouilles. La méthode la plus simple pour corriger une contre-dépouille est de déplacer la ligne de joint du moule de sorte qu'elle intersecte la contre-dépouille. Cependant, ce conseil ne s'applique qu'aux conceptions avec contre-dépouilles à l'extérieur du moule.

Les « bumpoffs » ou contre-dépouilles par décollement sont une option si la caractéristique et le matériau sont assez flexibles pour se déformer sur le moule pendant l'éjection. Le bumpoff doit être loin des structures de support du moule et avoir un angle d'attaque entre 30 et 45 degrés.

En dernier recours, les coulisseaux (side-actions) ou les tirettes (lifters) peuvent corriger les contre-dépouilles quand le moule ne peut être redessiné pour les éviter. Les noyaux de coulisseau sont des inserts perpendiculaires qui coulissent dans et hors du moule à son ouverture et fermeture. Ces mécanismes augmentent significativement le coût et la complexité. Même avec ces solutions, il serait avisé pour les designers d'éviter les contre-dépouilles complètement et de les éliminer pendant le prototypage.

3. Dépouille, dépouille, dépouille

Les angles de dépouille (draft angles) sont des considérations de conception qui facilitent l'éjection propre d'une pièce moulée par injection du moule. Cela peut sembler une caractéristique non essentielle, mais les dépouilles sont critiques pour fabriquer des pièces moulées par injection fonctionnelles. Elles aident à prévenir les dommages à la pièce lors du démoulage, réduisent les coûts de production, accélèrent les délais, assurent une finition de surface uniforme, et offrent de nombreux autres avantages. Sans angles de dépouille, les équipes produit risquent d'endommager leurs moules coûteux et de produire un grand nombre de pièces rebutées.

Les dépouilles doivent être prises en compte tôt dans le processus de conception. Les angles varieront selon plusieurs facteurs liés à la pièce : épaisseur de paroi, profondeur de cavité, matériau, taux de retrait applicables, texture, ou exigences d'éjection. Il est préférable d'appliquer autant d'angle de dépouille que possible. Les designers produit devraient inclure un degré de dépouille par pouce de profondeur de cavité pour commencer, en ajustant pour les facteurs susmentionnés si nécessaire.

Même si cela semble que la dépouille pourrait nuire à la performance de la pièce, il est toujours préférable d'avoir de la dépouille que de n'en pas avoir. Les pièces peuvent être conçues avec un minimum de 0,25 degré de dépouille généralement, mais le plus petit degré possible dépendra de la géométrie unique et du matériau de la pièce.

Obtenez l'aide des experts en conception

Cette courte liste ne fait qu'effleurer la surface des considérations clés de conception pour pièces moulées par injection. Les équipes produit doivent aussi considérer des facteurs incluant les lignes de joint, la conception de pointe, la position de pointe, et plus. La meilleure façon d'optimiser les conceptions de pièces pour la rentabilité, le temps de production et l'efficacité est de s'associer à un expert en fabrication qui peut offrir des conseils cruciaux tout au long du processus de conception.

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Pour plus d'informations sur tout ce qui concerne le moulage par injection, consultez les articles de blog connexes dans le centre de ressources Fast Radius.

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