Ce que vous devez savoir sur la compatibilité des matériaux pour le moulage par injection multi-matériaux

Le moulage par injection multi-matériaux est un terme générique faisant référence à tout processus de moulage par injection dans lequel deux ou plusieurs matériaux différents sont liés pour former une seule pièce en plastique. Les types les plus courants de moulage par injection multi-matériaux sont le surmoulage et le moulage par injection en deux étapes.

Le surmoulage est un processus qui forme un produit unifié à partir de deux thermoplastiques différents ou plus. Au cours de ce processus, un ingénieur moule un substrat à partir du matériau de surmoulage rigide, puis place le substrat dans une cavité de surmoulage dans un outil séparé. Ensuite, le matériau de surmoulage fondu est éjecté dans, sur ou autour du substrat. Au fur et à mesure que les thermoplastiques refroidissent, les matériaux deviennent liés chimiquement ou mécaniquement, ce qui confère au produit final un degré élevé de résistance et de durabilité. Bien que cela augmente les frais généraux d'un outil, cela peut vous faire économiser une fortune en éliminant le besoin d'un processus d'assemblage, réduisant ainsi les coûts de main-d'œuvre et de ressources.

Vous pouvez obtenir bon nombre des mêmes propriétés en utilisant le moulage par injection à deux injections, également connu sous le nom de moulage par injection à double injection. La différence entre le surmoulage et le moulage en deux temps est que le premier se fait à l'aide de deux outils tandis que le second se fait à l'aide d'un seul outil. Lors du moulage par injection en deux temps, le premier matériau est injecté dans un moule pour créer le substrat, qui est ensuite transféré dans l'autre chambre du moule par un outil en bout de bras après sa solidification et son refroidissement. Après cela, le moule s'ouvre et le côté avec le substrat tourne de 180° pour rencontrer l'autre chambre du moule. Une fois le substrat en place, la buse de moulage par injection injecte le deuxième matériau dans la cavité, le liant au substrat.

D'un point de vue aérien, le moulage par injection en deux temps est plus coûteux à concevoir et à construire, mais il est plus rapide et mieux adapté aux cycles de production à volume élevé que le surmoulage. Le surmoulage nécessite un travail manuel car quelqu'un doit retirer physiquement la première partie du moule et la placer dans le second moule, ce qui n'est économique que pour les petites tailles de production.

Étant donné que les matériaux impliqués dans le surmoulage et le moulage par injection en deux temps doivent être collés ensemble, les plastiques doivent être compatibles les uns avec les autres. La compatibilité des matériaux, qui a ses racines dans la compatibilité chimique, est une mesure de la stabilité d'un matériau lorsqu'il entre en contact avec un autre matériau. Si deux matériaux entrent en contact l'un avec l'autre et provoquent une réaction chimique, ils sont incompatibles et ne peuvent pas être utilisés ensemble dans le moulage par injection multi-matériaux.

Pour les matériaux qui ne sont pas chimiquement compatibles, une fonction de fixation positive ou une liaison mécanique est généralement recommandée. Cela relie les deux matériaux ensemble sans liaison chimique.

Voici ce que vous devez savoir sur le choix des matériaux thermodurcissables pour moulage par injection en fonction de la compatibilité des matériaux et sur la négociation d'autres facteurs tels que le frottement, l'usure et l'adhérence :

Considérations clés pour la sélection des matériaux de moulage par injection

Lorsqu'il s'agit de moulage par injection multi-matériaux, le mélange accidentel de deux matériaux incompatibles peut être catastrophique. Au mieux, vous remarquerez peut-être une odeur affreuse imprégnant le sol de la salle de production. Au pire, le baril de votre machine de moulage par injection pourrait exploser en morceaux. Pour éviter des résultats indésirables, les ingénieurs et les équipes de produits doivent choisir les résines avec soin et s'assurer qu'il n'y a pas de contre-indications.

Vous pouvez utiliser un tableau de compatibilité des matériaux de surmoulage comme celui-ci pour vérifier si deux de vos matériaux potentiels sont contre-indiqués. En règle générale, les matériaux de moulage par injection courants suivants ne doivent jamais être utilisés ensemble :

• Acétal avec PVC ou CPVC
• Ionomère avec acétal, PVC ou CPVC
• TPV avec acétal, PVC ou CPVC

Vous pouvez télécharger le tableau complet des matériaux de surmoulage chimiquement compatibles pour vérifier si les matériaux que vous souhaitez sont chimiquement compatibles ou s'ils seraient mieux adaptés à une fonction de fixation positive.

Si vous utilisez le même cylindre et la même vis de machine pour traiter deux résines - même des résines qui ne devraient pas réagir entre elles - assurez-vous de démonter et de nettoyer soigneusement toutes les machines avant de reprendre le traitement. Même les plus petites traces de matériaux thermodurcissables pour moulage par injection peuvent provoquer une réaction.

Comment la friction, l'adhérence et l'usure affectent le moulage par injection multi-matériaux

La tribologie est l'étude des frottements et de l'usure qui se produisent entre deux surfaces en mouvement l'une contre l'autre, concernant principalement des clips à encliquetage ou des pièces emboîtables. Pour réduire les frottements et améliorer les performances de votre pièce finale, vous devez tenir compte des performances tribologiques de vos matériaux potentiels en plus de leur compatibilité. Par exemple, un polymère résistant à l'usure comme le PEHD ou un matériau lisse comme l'acétal seraient de bons candidats pour un clip à encliquetage, car ces matériaux sont suffisamment lisses pour éviter les accrocs sur les zones plus rugueuses et sont très résistants à l'usure.

Pour réduire davantage l'usure, les ingénieurs devraient envisager d'utiliser des inserts métalliques au lieu de plastique pendant le processus de moulage par injection en deux temps. La compatibilité des matériaux est moins préoccupante avec les inserts métalliques - il vous suffit de vous assurer qu'une liaison mécanique solide sera créée lorsque le plastique est injecté sur et autour de l'insert, ce qui nécessite la conception d'un dispositif de fixation positif. Le bronze et le laiton sont des options abordables, mais ils ont tendance à s'user avec le temps. Pour tenir compte du frottement et de l'usure, prenez le temps de comprendre la tribologie et réfléchissez à la résistance de vos matériaux potentiels dans le temps.

Même si le surmoulage et le moulage par injection en deux temps lient chimiquement ou mécaniquement deux matériaux, vous pouvez toujours rencontrer des problèmes d'adhérence, en particulier avec le TPE. Le TPE est un matériau de moulage par injection courant mais, dans certains cas, il n'adhère pas bien au substrat, ce qui peut provoquer un pelage, un gondolage, un effilochage ou le délaminage des couches de matériau. Si votre conception nécessite l'utilisation de TPE, vous pouvez améliorer l'adhérence en vous assurant que la couche de plastique fondu n'est pas trop fine. Si le revêtement a une épaisseur inférieure à 1/16 de pouce, le matériau peut refroidir trop rapidement pour adhérer correctement au substrat. Des problèmes similaires se produiront si le rapport longueur/épaisseur n'est pas proportionnel.

Vous pouvez également améliorer l'adhérence, quel que soit l'élastomère utilisé, en essayant ces conseils :

• Concevoir une transition abrupte entre le substrat et le revêtement pour éviter l'amincissement
• Utilisez un dispositif d'arrêt pour créer un arrêt dur pour le matériau fondu et éliminer le gondolage ou les points de déchirure potentiels
• Assurez-vous d'une ventilation adéquate dans l'outil pour empêcher l'air de rester emprisonné dans la cavité pendant le surmoulage
• Gardez les inserts et les substrats propres, ce qui les aide à former de meilleures liaisons
• Préchauffer les inserts pour améliorer la force d'adhérence

Maîtriser la sélection des matériaux de moulage par injection avec Fast Radius

Le moulage par injection multi-matériaux est un excellent processus de fabrication pour construire des pièces durables qui ne se sépareront pas avec le temps. Cependant, vous ne pouvez pas utiliser seulement deux thermoplastiques pour le processus de moulage par injection en deux temps. La compatibilité des matériaux de moulage en deux étapes et des facteurs tels que l'adhérence, le frottement et l'usure introduisent des couches supplémentaires de complexité dans la sélection des matériaux. Un partenaire de fabrication chevronné comme Fast Radius peut démystifier l'ensemble du processus, simplifier la sélection des matériaux, optimiser la conception des pièces et accélérer la production.

Si vous avez d'autres questions sur la compatibilité des matériaux pour le surmoulage ou le moulage par injection en deux temps, contactez les concepteurs de Fast Radius dès aujourd'hui. Notre équipe de conception a des années d'expérience pour aider les équipes de produits à choisir le bon matériau pour leur prochain projet. Faisons quelque chose d'incroyable ensemble.

Pour en savoir plus sur les services de moulage par injection ou explorer d'autres guides de sélection de matériaux, consultez d'autres articles dans le centre de ressources Fast Radius.

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