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May 06, 2024

Considérations sur la conception des pièces et des moules en plastique, partie 1

Michael Paloian Les plastiques moulés par injection ont révolutionné la conception, l'innovation et la fabrication au 20e siècle. Avant 1950, la plupart des produits étaient fabriqués en acier embouti, moulé sous pression

Michael Paloian

Les plastiques moulés par injection ont révolutionné la conception, l’innovation et la fabrication au XXe siècle. Avant 1950, la plupart des produits étaient fabriqués en acier embouti, en aluminium moulé sous pression, en zinc et en bois. Les produits en plastique se limitaient principalement aux composés phénoliques, au polystyrène et à d'autres thermodurcissables. Cependant, l’économie en plein essor de l’après-Seconde Guerre mondiale a engendré une renaissance de la recherche et du développement de nouveaux matériaux plastiques et d’innovations en matière de transformation, ce qui a donné naissance aux centaines de milliers de plastiques dont nous disposons aujourd’hui. Au cours des 70 dernières années, le moulage par injection a mûri et est devenu plus sophistiqué, plus polyvalent et plus complexe, ce qui lui a permis de dominer aujourd'hui la fabrication de la plupart des produits fabriqués en série. Malheureusement, la plupart des concepteurs de produits sont inexpérimentés dans la conception de pièces moulées par injection en raison de la longue courbe d'apprentissage nécessaire pour développer habilement une pièce pouvant être facilement moulée par injection tout en respectant des centaines d'autres exigences. Les connaissances les plus fondamentales nécessaires à tout concepteur confronté à la conception d'une pièce moulée par injection consistent à comprendre les bases de la conception de moules (également appelées outils). Le reste de cet article abordera les relations entre la conception d’outils de moulage par injection et la conception de pièces.

Bien que le moulage par injection soit l’une des options de fabrication les plus rentables, il présente néanmoins un inconvénient. Cela nécessite un investissement en capital important et un délai relativement long pour usiner les outils. Une fois les moules usinés, les modifications de conception peuvent être très coûteuses, voire parfois impossibles, sans remplacer complètement le moule. C'est pourquoi la conception doit être presque parfaite avant que les fichiers CAO ne soient publiés pour l'usinage. Une compréhension globale des principes de base de la conception d’outils est donc très utile pour éviter des problèmes coûteux et des retards dans les projets. Examinons maintenant les principes fondamentaux d'un moule à injection.

La raison pour laquelle il faut commencer par le moule d’injection lui-même est qu’il peut affecter la conception des pièces. La résine plastique fondue est injectée dans le moule depuis le côté droit (plateau fixe) dans le moule fermé où elle est maintenue sous pression jusqu'à ce qu'elle refroidisse à l'état solide. Après refroidissement, le moule est ouvert au fur et à mesure que le plateau gauche recule. Durant ce cycle d'ouverture, la plaque défonçable heurte un montant fixe qui déplace les broches défonçables, éjectant la pièce. Les broches défonçables laissent toujours une impression indésirable sur la pièce (généralement circulaire), c'est pourquoi elles sont généralement situées sur la face arrière non cosmétique ou à l'intérieur de la pièce. De plus, les plastiques rétrécissent toujours pendant le cycle de refroidissement. Ils se rétractent à partir de la cavité ou des surfaces extérieures et autour du noyau ou à l'intérieur de la pièce. Cela nécessite une force pour éjecter la pièce du noyau, qui est délivrée par les broches d'éjection. Pourquoi est-il important que les concepteurs comprennent ? Parce que cela nécessite de réfléchir à où et comment la pièce sera fermée. La porte est définie comme le point d'entrée dans un moule. Il existe de nombreux types de portes, mais elles laissent toutes des traces sur la surface d’une pièce. Étant donné que la surface cosmétique extérieure fait généralement face au plateau fixe où la résine est injectée, les concepteurs doivent décider où et comment résoudre ce problème. Examinons quelques exemples.

L'exemple ci-dessus montre un emplacement de porte situé au centre pour un flux de matériaux uniforme et caché par un couvercle de batterie amovible. Il s'agit d'une méthode de localisation des points d'accès sur des surfaces cosmétiques qui résout deux problèmes : optimiser le flux de matériaux et fournir un emplacement de point d'accès qui n'affectera pas négativement l'apparence de la pièce.

Les portes de bord, comme illustré ci-dessus, sont un autre moyen de fournir un point d'entrée pour que la résine plastique s'écoule de manière conventionnelle dans la cavité du moule. Cette option convient si l'épaisseur de la paroi permet un écoulement facile dans toute la pièce sans marques d'écoulement indésirables, gauchissement, évasement ou retrait indésirable. La surface irrégulière dans la zone du portail, qui est généralement enlevée par des tondeuses, doit également être prise en compte. Parfois, les surfaces situées le long du bord de la pièce doivent s'adapter précisément à une pièce d'accouplement. Dans de tels cas, la zone du portail doit être post-usinée pour s'adapter correctement.