Les différents types de procédés de moulage par injection – une vue d’ensemble

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Le moulage par injection est un procédé très efficace et polyvalent de fabrication de pièces en plastique. Il permet de fabriquer des produits complexes à l’aide d’une grande variété de matériaux dans un délai très court. Par conséquent, le processus est devenu de plus en plus avancé au fil des ans. De nouvelles variantes sont introduites chaque année pour améliorer ses capacités, sa durabilité et sa rentabilité. La gamme complète des procédés de moulage par injection englobe un éventail de matériaux, de mécanismes, de méthodes de livraison, etc.

Types de moulage par injection

Les procédés de moulage par injection peuvent être classés de différentes manières, en fonction des critères utilisés pour la classification. Ces critères peuvent inclure le principe de fonctionnement du procédé, le type de plastique utilisé dans le procédé de moulage par injection, les types de systèmes de canaux, les spécifications du produit final et d’autres facteurs pertinents.

Pour donner une vue d’ensemble, nous examinerons d’abord une classification basée sur le type de matériau utilisé, suivie d’une classification qui met en évidence les caractéristiques uniques des différents procédés de moulage par injection.

Classification basée sur le matériau

• Moulage par injection de thermoplastiques
• Moulage par injection de thermodurcissables
• Moulage par injection de métal (MIM)

Moulage par injection de thermoplastiques

Le moulage par injection de thermoplastiques est l’une des méthodes les plus populaires et les plus polyvalentes pour créer des produits en plastique légers et durables. Les polymères thermoplastiques sont des matériaux recyclables qui peuvent être remodelés une fois qu’un produit n’est plus nécessaire. Ils se ramollissent lorsqu’ils sont chauffés et se solidifient lorsqu’ils sont refroidis, ce qui permet de répéter le processus pour produire de nouveaux articles à partir d’anciens. En outre, cette méthode est généralement plus rentable que d’autres procédés de fabrication.

Le moulage par injection de thermoplastiques est utilisé pour fabriquer une variété de produits de consommation, industriels et médicaux. En voici quelques exemples :

• Produits de consommation: Chaises, vêtements (fibres synthétiques), jouets, appareils électroménagers, bacs de rangement, produits de nettoyage, etc.
• Produits industriels: Pompes, engrenages, cordes, conteneurs et plus encore.
• Produits médicaux: Implants médicaux, outils de diagnostic, appareils respiratoires, matériel d’anesthésie, tubes, emballages médicaux, aligneurs dentaires, joints de seringues, pansements, masques à oxygène, sacs pour ventilateurs et attelles pour fractures, entorses et foulures.

Moulage par injection de thermodurcissables

Contrairement aux polymères thermoplastiques, les polymères thermodurcissables sont conçus pour être utilisés dans les domaines suivants à usage unique et ne peuvent pas être recyclés. Ce procédé est souvent utilisé pour fabriquer des pièces de rechange en métal à partir de plastique dans des secteurs tels que l’aérospatiale, l’automobile, l’industrie et la médecine.

Le moulage par injection de thermodurcissables est similaire au moulage de thermoplastiques. Dans ce processus, un matériau thermodurcissable est chauffé et injecté dans un moule où il est fixé et durci de façon permanente. L’époxy est un exemple courant de matériau thermodurcissable. Une fois que l’époxy est versé dans un moule, il subit une réaction chimique irréversible et durcit de manière permanente. Il ne peut être refondu ou remodelé pour créer de nouveaux produits.

Le moulage par injection de thermodurcissables peut être très rentable pour les grandes séries de production par rapport aux procédés de fabrication traditionnels. Il est également rapide, reproductible et offre une large gamme d’options de matériaux pour répondre aux exigences spécifiques de divers produits. Voici quelques exemples de produits fabriqués à l’aide du moulage par injection de thermodurcissables :

• Produits aérospatiaux: Structures d’avions, composants de moteurs et d’intérieurs, revêtements de protection, adhésifs, produits d’étanchéité et autres.
• Produits automobiles: Tableaux de bord, pare-chocs, ailes, montants A, composants de moteur, plaquettes de frein, pièces d’allumage, interrupteurs électriques, panneaux de carrosserie, boucliers thermiques, sièges et plus encore.
• Produits industriels: Corps de pompe, tuyaux, vannes, engrenages, isolateurs, disjoncteurs, panneaux d’équipement, systèmes de confinement, etc.

Moulage par injection de métal

Le moulage par injection de métal est une variante du moulage par injection de plastique dans laquelle une fine poudre de métal mélangée à un liant polymère est injectée dans un moule pour créer des pièces métalliques. Après le moulage, le liant est retiré (déliant) et la pièce est frittée. Les pièces MIM frittées atteignent généralement ~96-99% de la densité théorique de l’alliage (proche de l’état de corroyage), et le pressage isostatique à chaud (HIP) optionnel peut augmenter encore la densité (souvent >99,5%) pour les applications exigeantes.

Le procédé excelle pour les composants complexes de petite taille (souvent ≤100 g), ce qui permet d’obtenir des parois minces et des caractéristiques de forme nette. Il convient de noter que si l’injection est rapide, le délai global est déterminé par le déliantage et le frittage, le débit étant obtenu en traitant de nombreuses pièces par lot de four.

Catégorisation basée sur les caractéristiques spéciales

Certains procédés de moulage par injection sont personnalisés pour des produits ou des caractéristiques de conception spécifiques. Dans cette section, nous examinerons les procédés de moulage par injection uniques suivants :

• Moulage en cube
• Moulage par injection assistée par gaz
• Moulage par injection de caoutchouc silicone liquide
• Moulage par injection de parois minces
• Moulage de mousse structurelle
• Moulage par micro-injection
• Moulage par injection de réaction
• Moulage par injection de noyaux fusibles
• Surmoulage et moulage d’inserts

Moulage de cubes

Le moulage en cube est une forme spécialisée de moulage par injection qui utilise un moule en forme de cube pour produire des composants circulaires en plastique. Le cube peut tourner le long de l’axe vertical, ce qui permet d’utiliser ses multiples côtés pour mouler diverses pièces. Bien que cette technologie soit relativement récente, elle est très efficace et peut réduire le temps de production par composant à moins de 0,25 seconde, ce qui représente un gain d’environ 1,5 million d’euros par an. 40 % de réduction des temps de cycle.

Le processus utilise plusieurs lignes de séparation qui sont injectées séquentiellement avec du matériau pour créer des pièces de rechange. des pièces multi-matériaux ou multi-composants. Le moule cubique est tourné de 90° ou de 180° entre les injections successives. Tandis que la deuxième injection a lieu d’un côté, la première injection est répétée d’un autre côté du cube. Cela permet de réaliser simultanément l’injection, le refroidissement et l’éjection des pièces sur plusieurs côtés, ce qui double effectivement la productivité.

Le moulage en cube présente plusieurs avantages, notamment un encombrement réduit (rendement plus élevé par empreinte), la possibilité de produire des pièces très complexes en utilisant plusieurs matériaux et couleurs, et des temps de cycle rapides (jusqu’à 10 000 pièces par heure). Elle prend également en charge diverses applications, permettant de créer facilement des pièces à un, deux ou trois composants. En outre, le potentiel d’automatisation est élevé, car des opérations telles que l’insertion, le dévissage, l’assemblage et le test peuvent être automatisées pour obtenir une qualité constante sans intervention humaine. Parmi les autres avantages, citons une force de serrage plus faible et la compatibilité avec la production en grande série.

Moulage par injection assisté par gaz

Moulage par injection assisté par gaz utilise du gaz sous pression pour créer des espaces creux ou des cavités. dans la pièce moulée. Les gaz exercent une pression égale dans toutes les directions lorsqu’ils sont contenus dans un environnement fermé. Cette propriété est mise à profit dans ce processus de moulage par injection pour garantir une épaisseur de paroi uniforme dans l’ensemble de la pièce moulée.

Les produits finis issus de ce processus de moulage présentent une finition lisse, brillante et de haute qualité. En outre, le procédé nécessite des pressions de serrage plus faibles, ce qui réduit les coûts et l’usure de la machine de moulage.

Comme le gaz remplit les sections plus épaisses, la probabilité d’apparition de marques d’enfoncement sur la pièce diminue également.

Les marques d’enfoncement sont des dépressions peu profondes à la surface des pièces moulées par injection qui se produisent en raison d’un refroidissement inégal. La surface se refroidit plus rapidement que le matériau de base, ce qui fait que le matériau de base tire le matériau de surface vers l’intérieur et laisse de petites dépressions en forme de cratère sur la surface.

Moulage par injection de caoutchouc silicone liquide

Ce procédé de moulage par injection de silicone liquide utilise le silicone, un polymère thermodurcissable connu pour ses propriétés uniques, notamment une finition de surface lisse, un aspect de haute qualité, une durabilité, une biocompatibilité, une stabilité thermique et une excellente résistance électrique et chimique.

Contrairement aux matériaux de moulage par injection habituels, le silicone reste à l’état liquide à température ambiante et peut être versé directement dans la machine de moulage sans qu’il soit nécessaire de le chauffer. Cependant, il n’est pas nécessite une vulcanisation – un processus au cours duquel le caoutchouc est durci à l’aide de chaleur et de soufre..

Moulage par injection à paroi mince

La création de parois minces représente un défi important pour le moulage par injection. Pour les applications spécialisées de production de masse, l’utilisation du processus de moulage par injection de parois minces est considérablement plus efficace. Cette méthode utilise un équipement spécialisé conçu pour fabriquer des produits à parois minces pour diverses applications.

L’épaisseur d’un produit dépend largement de sa taille. Pour les petits composants, les parois minces peuvent avoir une épaisseur inférieure à 0,5 mm. En revanche, les pièces plus grandes peuvent avoir des épaisseurs beaucoup plus importantes tout en nécessitant un équipement de moulage par injection à parois minces. Le principal facteur de différenciation dans ce processus est le rapport entre la longueur et l’épaisseur du flux, certains composants présentant un rapport supérieur à 200.

Le moulage par injection de parois minces offre plusieurs avantages, notamment une grande efficacité des matériaux, des temps de cycle rapides et des économies. Cette technique est couramment employée pour produire des conteneurs, des enceintes et des boîtiers d’équipement.

Moulage par injection de mousse structurelle

Le moulage en mousse structurelle utilise des gaz mélangés aux plastiques pour forcer la matière plastique contre les parois du moule. Ce procédé est une forme de moulage par injection à basse pression.

Dans ce procédé, les polymères thermoplastiques et thermodurcissables sont mélangés à de l’azote gazeux pendant la phase de fusion et injecté dans le moule. L’incorporation d’azote induit la formation de mousse dans le matériau. Les dilue le noyau tout en poussant le matériau vers l’extérieur, vers les parois du moule. Lorsque le matériau entre en contact avec les parois froides du moule, les bulles de mousse s’effondrent et le matériau se solidifie, ce qui entraîne une augmentation de la densité au niveau des parois. Par conséquent, un une couche extérieure solide avec un noyau plus léger..

Le moulage par injection de mousse structurelle ne nécessite pas de moules en acier en raison de l’utilisation de pressions plus faibles. On utilise plutôt de l’aluminium ou d’autres métaux plus légers, ce qui le rend plus rentable. Les pièces finies peuvent être plus grandes que celles produites par d’autres procédés de moulage par injection, ce qui permet de fabriquer des composants plus grands tels que des toits de voiture, des boîtiers, des palettes en plastique, des panneaux d’habillage, des couvercles de grands équipements, des boîtiers de kiosque et bien d’autres encore.

Ce procédé est très rentable et la porosité accrue confère aux composants une isolation thermique et acoustique exceptionnelle. Il présente toutefois plusieurs inconvénients, notamment des vitesses de production plus faibles, la nécessité d’avoir des parois épaisses (au moins 1/4 de pouce ou 6 mm), un post-traitement plus important et des finitions de surface plus rugueuses.

Moulage par micro-injection

Le moulage par micro-injection est un procédé de moulage par injection spécialisé qui permet d’obtenir des produits de haute qualité. des composants plastiques miniatures pesant généralement moins d’un gramme.. Ces pièces sont utilisées comme micro-engrenages, seringues et aiguilles médicales, micro-implants, connecteurs et cartes de circuits électroniques. Ce processus se caractérise par sa grande précision, car les pièces doivent respecter des plages de tolérance mesurées en microns. En outre, elles peuvent comporter des caractéristiques complexes telles que des parois minces et des micro-trous.

Le processus de production est le suivant est similaire à celui du moulage par injection standard, mais il opère à une échelle microscopique.. La machine de moulage par injection est équipée d’une unité de micro-injection pour accueillir les petits composants. Des quantités de matériaux pesant à peine quelques fractions de gramme sont injectées avec précision dans le moule. Dans le cas contraire, des caractéristiques insignifiantes telles que les lignes de séparation peuvent faire ou défaire une pièce dans le cas du moulage par micro-injection.

Les pièces moulées par micro-injection sont de plus en plus utilisées dans l’industrie médicale en raison de leurs avantages en termes de taille. Ces composants permettent de réaliser en toute sécurité des interventions chirurgicales peu invasives, notamment en neurochirurgie et dans l’aorte.

Moulage par injection de réaction

Le moulage par injection réactionnelle (MIR) utilise deux ou plusieurs polymères liquides réactifs pour produire des composants solides et durables. Les deux monomères, généralement une résine et un durcisseur, sont combinés dans une chambre de mélange spécialisée pour former un mélange homogène. Une fois préparé, ce mélange est injecté dans le moule à des pressions relativement faibles (jusqu’à 100 bars) jusqu’à ce que la cavité du moule soit complètement remplie.

Le mélange subit une réaction exothermique à l’intérieur du moule, qui peut s’accompagner d’émissions de gaz ou de mousse, suivie d’une solidification. Les composants solides sont ensuite éjectés du moule et envoyés en post-traitement si nécessaire.

Certains procédés peuvent impliquer l’incorporation de matériaux de renforcementtels que des fibres de verre ou des micaafin d’améliorer la résistance et la rigidité de la pièce finale. Ces procédés se répartissent en deux catégories : le moulage par injection de réaction structurelle et le moulage par injection de réaction renforcée.

En RIM structurelLes agents de renforcement, tels que les mailles de fibres de carbone, sont placés dans la cavité du moule avant l’injection du mélange liquide. Lorsque le mélange se solidifie autour des fibres, la structure fibreuse renforce la résistance du composant.

En RIM renforcéLes agents de renforcement tels que la fibre de verre et la silice sont combinés au mélange liquide avant l’injection.

Moulage par injection de noyaux fusibles

Le moulage par injection à noyau fusible, également connu sous le nom de moulage par injection à noyau perdu, est une variante spécialisée du processus de moulage par injection. utilisée pour créer des cavités internes ou des contre-dépouilles qui ne peuvent être réalisées avec des noyaux démoulables. Les noyaux démoulables sont ceux qui peuvent être retirés des pièces après le processus d’injection.

Dans ce cas, nous utilisons des noyaux fusibles qui, soit se dissolvent d’eux-mêmes ou peuvent être fondus ultérieurement pour les séparer de la pièce finie. Ce processus est appelé moulage par injection de noyaux solubles lorsque le noyau est composé de plastique.

Le moulage par injection de noyaux fusibles comprend trois étapes principales : la préparation du noyau, l’insertion du noyau dans le moule et le tir du moule, le retrait des pièces finies et la fusion du noyau.

Le noyau peut être constitué d’un métal à bas point de fusion, tel qu’un alliage d’étain et de bismuth, ou d’un polymère soluble. Ces matériaux ont généralement une température de fusion d’environ 150 °C. Il est essentiel de s’assurer que les noyaux ne sont pas poreux afin d’éviter les défauts dans le produit final. En outre, les noyaux en polymère présentent l’avantage de pouvoir être fabriqués en interne à l’aide de machines d’injection conventionnelles.

Les noyaux sont ensuite insérés dans le moule. Ce processus peut être aussi simple que de placer le noyau et de fermer le moule. Toutefois, pour les pièces plus complexes, l’automatisation donne des résultats supérieurs en raison de sa précision et de sa rapidité accrues. Une fois le noyau solidement positionné et le moule fermé, le plastique en fusion est injecté dans le moule. Après solidification, le noyau est démoulé à l’aide d’un bain chaud ou d’un chauffage par induction.

Le premier procédé de moulage par injection de noyaux fusibles a été breveté en 1968, mais il n’a été largement adopté que par le secteur automobile pour la fabrication de pièces telles que les collecteurs d’admission et les boîtiers de frein.

Surmoulage et moulage par insertion

Le surmoulage est un type spécialisé de processus de moulage par injection qui implique l’utilisation d’un système d’injection. le moulage séquentiel de deux ou plusieurs pièces en plastique l’une sur l’autreà travers plusieurs stations pour créer une pièce multi-matériaux. Ce processus utilise plusieurs unités d’injection qui alimentent différentes cavités. La base, appelée substrat, est moulée en premier, puis les couches supérieures sont moulées au fur et à mesure que la pièce passe par les différentes stations. Lorsque deux matériaux sont utilisés dans le processus de moulage, on parle communément de moulage par injection en deux temps.

Le surmoulage permet de produire des des composants multi-matériaux, tels que des pièces en plastique avec des poignées en caoutchouc. Cette technique est couramment utilisée dans la fabrication de poignées, de brosses à dents, de boutons, de flacons de parfum, etc.

Une variante du surmoulage est le moulage par insertion, qui consiste à utiliser un substrat préfabriqué recouvert d’une matière plastique. Par exemple, un tournevis en métal peut être enveloppé dans une poignée en plastique. Le substrat est fixé à l’intérieur du moule et le plastique fondu y est injecté. Les produits de moulage par insertion sont omniprésents, apparaissant sous diverses formes telles que les câbles, les stimulateurs cardiaques, les capteurs électriques, les attaches, etc.

La principale différence entre les deux procédés est la suivante le surmoulage consiste à mouler une matière plastique de type caoutchouc autour d’une autre matière plastique, tandis que le moulage par insertion consiste à mouler une matière plastique autour d’un objet non plastique..

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