Choisir le bon moule : Aluminium vs Acier vs Imprimé 3D pour le moulage par injection

Publié le 18 janvier 2020 | Par Candy, Chef de projet WayKen

En tant que votre fournisseur de production créative, nous nous engageons à fabriquer des moules d'injection plastique rentables et des pièces moulées pour chaque client. De plus, nous améliorons continuellement nos processus de moules en aluminium afin de fournir une expérience à haute valeur ajoutée pour vous.

Environ 80 % des pièces plastiques sont fabriquées par moulage par injection plastique. Pendant longtemps, le moulage par injection était considéré comme un processus uniquement de production de masse. Avec l'innovation des techniques industrielles, le moulage par injection rapide n'est pas la seule voie de développement de moules. Les centres d'usinage CNC ont considérablement réduit le temps d'usinage des moules. Les systèmes CAO/FAO/IAO ont réduit les temps de conception et de vérification. En plus de cela, de nouvelles variétés de moules ont été créées. Le moule d'injection en aluminium et le moule imprimé en 3D concurrencent le moule en acier trempé pour le marché de la fabrication. Mais quelle est la différence entre eux ? Quel moule pourra rendre votre produit plus efficace ?

Naturellement, vous voudrez que votre prototype soit fabriqué plus vite, à un prix moins cher, et qu'il soit aussi beau que possible. Comparons les moules d'injection en aluminium, acier et imprimés en 3D et déterminons lequel est plus utile dans quelle situation.

1. Délai de réalisation

Le délai de réalisation est l'intervalle entre le début du développement du moule et le moment où il est prêt à produire des pièces. Les méthodes de conception et calculs pour les trois types de moules sont pratiquement différents, mais l'étape de fabrication est où les changements significatifs se produisent.

Les moules d'injection en aluminium sont fabriqués à partir de blocs d'aluminium en utilisant l'usinage CNC et des opérations de finition. Dans certains cas, l'électroérosion (EDM) supplémentaire est requise dans les cas où les cavités doivent avoir des angles vifs inatteignables par fraisage. En général, le traitement est principalement mécanique, aucun traitement thermique n'est nécessaire et presque aucun outillage spécialisé n'est requis. Une cavité en aluminium moyenne est réalisée en 10-15 jours.

Les moules en acier sont fabriqués de manière similaire mais avec quelques différences. Premièrement, le matériau est beaucoup plus dur et prend beaucoup plus de temps à usiner, use les outils de coupe et nécessite un outillage spécialisé. Deuxièmement, un certain nombre d'opérations de traitement thermique sont nécessaires pour augmenter la durée de vie du moule. Tout cela prend du temps. En conséquence, les moules d'injection en acier prennent 2 à 5 mois pour être terminés.

Les moules imprimés en 3D sont créés en utilisant des procédés de fabrication additive par frittage de métal. Une grande quantité de poudre métallique fine est frittée couche par couche pour former la cavité d'un moule d'injection. Le principal avantage de ce processus est qu'il a besoin de pratiquement aucune préparation de fabrication et d'aucun outillage. Le temps moyen pour créer un tel moule est de seulement 2 à 3 jours.

2. Robustesse

La robustesse est essentiellement le nombre de pièces qu'un moule peut produire avant de devenir trop usé. Un paramètre important à considérer si vous fabriquez un lot de produits.

Les moules d'injection en acier sont durcis par traitement thermique et sont spécifiquement conçus pour durer. Ils ont un minimum de joints et sont faits de l'acier le plus durable. C'est pourquoi ils durent pour des millions de pièces.

L'outillage en aluminium est fait d'un matériau plus tendre, cependant, certains alliages d'aluminium ont une résistance exceptionnelle. Cela permet aux moules de résister jusqu'à 5 000 pièces dans un lot. La moyenne est de 100 à 2 000 pièces.

Les moules imprimés en 3D sont les pires quand on considère leur robustesse. La cavité frittée a beaucoup de problèmes. Elle est poreuse et pas aussi solide que celle faite à partir de blocs pleins. Actuellement, la cavité imprimée en 3D peut résister de 50 jusqu'à 200 pièces dans un lot.

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3. Temps de fabrication

Quand un produit doit être fabriqué en lot, le temps de fabrication par pièce devient un facteur important. Par temps de fabrication, je veux dire la période entre l'injection du polymère liquide et l'éjection de la pièce finale. Ce facteur diffère selon le matériau du moule, la pression d'injection et la température.

Les moules en acier peuvent supporter la pression et la température d'injection les plus élevées et c'est pourquoi le processus de fabrication peut prendre seulement 5 à 10 secondes.

Les moules d'injection en aluminium ne sont pas aussi solides, donc la pression et la température pour eux sont 20 à 30 % plus basses que pour le moulage en acier. Le temps de fabrication est de 44 à 70 secondes, ce qui est considérable quand on commence à parler de milliers de pièces.

Les moules imprimés en 3D se comportent encore pire sous haute température et pression. Ils prennent donc le plus de temps pour fabriquer une pièce, à savoir 150 à 250 secondes.

4. Précision des pièces et finition de surface

La qualité des pièces est l'un des facteurs les plus importants. Après tout, cette pièce servira comme élément d'un mécanisme plus grand et peut être présentée à de futurs investisseurs. La pièce doit avoir un aspect professionnel.

La précision des moules d'injection en acier et aluminium est similaire et ne dépend que des capacités d'usinage et de polissage. La précision des moules imprimés en 3D, cependant, est déterminée par les procédés de fabrication additive. La FA implique la fusion et le refroidissement du matériau et la distorsion thermique réduit considérablement la précision. Les technologies modernes peuvent produire des cavités en acier et aluminium avec une tolérance jusqu'à IT6 et des moules imprimés en 3D avec une tolérance jusqu'à IT9.

5. Flexibilité

La flexibilité est importante pour les prototypes de pré-production quand vous testez juste à quoi ressemblera et fonctionnera votre produit final. Après avoir fait le prototype initial avec certains matériaux, vous voudrez tester les matériaux que vous avez initialement choisis pour le produit et vous voudrez tester le programme de fabrication. Le plus souvent, vous rencontrerez certains problèmes, qui vous obligeront à modifier votre design. Par exemple, pendant les tests de fonctionnement, un défaut a été trouvé ou le processus d'injection a conduit à une pièce poreuse. C'est à ce moment que vous voulez changer le design et avec lui, le moule. Différents matériaux de moule ont différentes flexibilités.

Les moules en acier sont durcis par traitement thermique. Cela est généralement fait après que toutes les parties essentielles ont été usinées et qu'il ne reste qu'une petite couche de matériau à rectifier. Si vous devez modifier certaines caractéristiques, cela peut être difficile car la dureté de la cavité est très élevée.

Les moules en aluminium sont faits d'un matériau plus tendre et leur cavité est souvent fabriquée comme une pièce séparée installée dans la base du moule. C'est pourquoi il est beaucoup plus facile d'enlever la cavité et de faire des ajustements.

Les moules imprimés en 3D sont difficiles à modifier car cela impliquerait d'usiner une partie de la cavité et la finition de surface ne sera pas uniforme car l'usinage fournira une meilleure finition de surface. Il est plus facile de refabriquer le moule complètement, ce qui ne prendra pas trop de temps mais entraînera des coûts supplémentaires non désirés en prototypage et tests de lots de pré-production.

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Chez WayKen, nous avons plus de 20 ans d'expérience dans la construction de moules en aluminium, fournissant des services complets du prototype à la production. En tant que fournisseur de moules certifié ISO 9001:2005, nous nous engageons à la fabrication de moules d'injection plastique rentables, pièces moulées, et continuons à améliorer les processus d'outillage afin de fournir des coûts plus bas, des pièces de haute qualité pour nos clients. En travaillant avec nous, nous ferons de vos projets un grand succès du début à la fin.