Cet article analyse en détail les avantages et les inconvénients du moulage par injection afin de vous fournir une référence utile au moment de décider de fabriquer des pièces injectées.
Qu’est-ce que le moulage par injection ?
Le moulage par injection associe injection et mise en forme. Il nécessite une presse à injecter, des matières plastiques, des moules d’injection et d’autres équipements.
À une certaine température, les matières plastiques multiples fondues sont brassées par une vis, injectées dans la cavité du moule sous haute pression, puis refroidies et durcies pour obtenir un produit moulé.
Cette méthode convient à la production en masse de pièces de forme complexe et constitue l’une des méthodes de traitement les plus importantes.
Processus de moulage par injection
Le processus de production par moulage par injection peut être sommairement divisé en six étapes :
(1) Fermeture du moule
(2) Injection de la matière
(3) Maintien en pression
(4) Refroidissement
(5) Ouverture du moule
(6) Éjection du produit
Le processus ci-dessus est répété pour fabriquer des produits dans le cycle du lot.
Pourquoi utiliser le moulage par injection ?
Le moulage par injection est rapide et efficace, son fonctionnement peut être automatisé et il offre un vaste choix de couleurs. Les formes peuvent aller du simple au complexe, les dimensions du grand au petit, et la précision dimensionnelle est élevée. Le produit est facile à faire évoluer et peut prendre des formes complexes.
(1) Étant donné que la plastification de la matière fondue et la modélisation du flux de moulage de plusieurs matières plastiques sont effectuées respectivement dans le cylindre et dans la cavité du moule, le moule peut toujours être en état de condenser ou de réticuler la matière fondue et de la durcir rapidement, ce qui permet de raccourcir le cycle de moulage.
(2) Lors du moulage, la matière fondue est injectée dans le moule après sa fermeture. Une matière présentant une bonne fluidité use peu l’empreinte, de sorte qu’un même moule peut produire de grandes quantités de pièces moulées par injection.
(3) Un opérateur peut souvent gérer deux presses à injecter ou davantage, en particulier lorsque les pièces moulées peuvent être déchargées automatiquement ; il peut alors superviser un plus grand nombre de machines, ce qui réduit relativement les besoins en main-d’œuvre.
(4) Tous les procédés de moulage, tels que la fermeture du moule, l’ajout du plastique, la plastification, l’injection, l’ouverture du moule et le démoulage, sont réalisés par l’action du moulage par injection, ce qui permet d’automatiser entièrement le procédé d’injection et de mettre en œuvre une commande programmée.
(5) En raison de la pression élevée pendant le procédé de moulage par injection, il est possible de mouler des pièces plastiques aux formes complexes, avec des motifs et marquages de surface nets et une grande précision dimensionnelle.
(6) La co-injection permet de mouler plusieurs types de matériaux ; elle permet de mouler efficacement des matériaux à peau dure et à cœur moussant, des plastiques thermodurcissables et des plastiques renforcés par des fibres.
Comme le moulage peut être effectué avec un moule précis et un système hydraulique précis, et avec l’utilisation d’un contrôle par micro-ordinateur, il est possible d’obtenir des produits d’une grande précision.
(7) Grande efficacité de production : deux jeux de moules peuvent contenir des dizaines, voire des centaines d’empreintes ; des dizaines ou des centaines de pièces plastiques peuvent donc être fabriquées en un seul moulage.
(8) Les pièces moulées ne nécessitent qu’un léger détourage avant utilisation, et les rebuts produits pendant le moulage peuvent être réutilisés ; le gaspillage de matières premières est donc très faible.
(9) Le moulage par injection permet d’utiliser simultanément plusieurs matières plastiques pour fabriquer une pièce. Il est par exemple possible de mouler du TPU ou des inserts métalliques avec des pièces en plastique.
Avantages du procédé de moulage par injection
(1) Contrôle qualité aisé : très grande précision de surface et très faible variation de forme au sein d’un même lot.
Le moulage par injection est un procédé hautement répétable. Cela signifie que la deuxième pièce produite sera identique à la première. Il assure ainsi une excellente maîtrise de la constance du produit et de la fiabilité des pièces en grande série.
(2) Faible coût de procédé : investissement initial élevé pour l’outillage, mais faible coût unitaire. Le principal avantage du moulage par injection réside dans sa capacité à passer à la production de masse.
Une fois que la machine et le moule sont prêts, le prix unitaire du produit en cours de production est très bas. Au fur et à mesure que les pièces sont produites, le prix baisse considérablement.
(3) Adapté à la production de masse : ce procédé est généralement réservé aux grandes séries et convient aux produits de forme complexe ainsi qu’à d’autres domaines de transformation par moulage.
(4) Rendement élevé: le cycle de moulage par injection dure généralement 30 à 60 s par moule et exige peu ou pas de main-d’œuvre. Une fois les paramètres de la moulage par injection réglés, la production se poursuit sans interventions ni ajustements fréquents.
Inconvénients du procédé de moulage par injection
(1) Investissement initial élevé : une production par injection rapide exige une presse à injecter, des équipements d’injection, des moules d’injection et divers auxiliaires.
Le coût des presses à injecter et des moules d’injection étant relativement élevé, l’investissement initial est important ; ce procédé ne convient donc pas aux petites séries
Il n’est donc pas adapté à la production de petites quantités de pièces en plastique.
(2) Exigences élevées en matière de conception : Si vous souhaitez produire des pièces en série, vous devez vous assurer que la conception est correcte dès le départ, car si vous devez modifier le moule ultérieurement en raison de problèmes de conception, le coût du changement de moule est également relativement élevé.
(3) Exigences élevées en matière de compétences : La qualité des produits moulés étant limitée par divers facteurs, les exigences techniques sont plus élevées et plus difficiles à maîtriser.
Les opérateurs de presses de moulage par injection doivent posséder de solides compétences, généralement acquises en 5 à 10 ans d’expérience.
L’expérience technique requise pour le personnel chargé de la conception et de la production des moules est plus élevée et nécessite généralement 5 à 10 ans d’expérience.
(4) Délai de préproduction plus long : le moule est l’équipement essentiel du moulage par injection, mais les cycles de conception du moule, des différentes techniques de fabrication de l’outillage et des essais sont très longs et retardent la mise en production.
En fonction de la taille et de la structure de l’idée de produit, la fabrication du moule d’injection prend généralement de 25 à 40 jours.
Une fois le moule prêt, plusieurs réglages des paramètres des presses à injecter sont nécessaires pendant la phase de fabrication des échantillons afin d’atteindre les paramètres les mieux adaptés à une production rapide par injection, ce qui demande également du temps.
(5) En raison de la limitation des conditions de refroidissement, il est plus difficile de mouler des pièces en plastique à parois épaisses présentant de grandes variations.
(6) Inconvénients du moulage par injection Coûts initiaux élevés — le principal inconvénient du moulage par injection plastique réside dans l’outillage, la presse à injecter et ses équipements auxiliaires, qui sont très coûteux. Délai — de la conception du produit à la pièce finale, la conception, les revues, les essais et la fabrication de l’outillage peuvent prendre plusieurs mois.
Considérations relatives au moulage par injection
Avant de tenter de produire des pièces par moulage par injection, tenez compte des conseils suivants :
(1) Considérations financières Coûts initiaux : préparer la production de pièces moulées par injection exige un investissement initial important. Il est préférable de connaître ce point essentiel à l’avance.
(2) Volume de production Déterminez le nombre de pièces à fabriquer : le moulage par injection est la technique de fabrication la plus rentable pour les volumes adaptés.
Déterminez le nombre de pièces que vous souhaitez tirer de votre investissement (tenez compte des coûts de conception, d’essai, de production, d’assemblage, de commercialisation et de distribution, ainsi que du prix de vente escompté).
(3) Considérations de conception Conception de la pièce : simplifier la géométrie du produit et réduire dès le départ le nombre de composants apporte des avantages.
Conception de l’outillage : Lors de la conception du moule, il faut tenir compte à l’avance des défauts susceptibles de se produire au cours de la production. Pensez à l’emplacement des portes et effectuez des simulations à l’aide d’un logiciel de flux de moule tel que Solidworks Plastics.
(4) Considérations de production Temps de cycle : réduisez-le autant que possible en utilisant des outils techniquement performants. De petites modifications peuvent produire un effet important ; gagner quelques secondes par cycle permet des économies considérables sur des millions de pièces.
(5) Assemblage Concevez les pièces de façon à réduire l’assemblage. L’assemblage de pièces simples reste relativement coûteux en moulage par injection. Son optimisation dans le processus de fabrication permet donc d’économiser beaucoup de main-d’œuvre.
Facteurs affectant la qualité du moulage par injection
(1) Pression d’injection : la pression d’injection sert à vaincre la résistance rencontrée par la matière fondue pendant son écoulement. La pression exercée par la presse compense cette résistance et garantit ainsi un remplissage régulier.
(2) Temps d’injection : un temps d’injection adapté favorise un remplissage optimal par la matière fondue. Il contribue également à améliorer l’état de surface de la pièce et à réduire les tolérances dimensionnelles.
(3) Température d’injection : elle doit être maintenue dans une plage appropriée. Si elle est trop basse, la matière est mal plastifiée, ce qui nuit à la qualité des pièces moulées et complique la transformation ; si elle est trop élevée, la matière première risque de se décomposer.
Résumé
Si votre projet nécessite une production par injection plastique en grande série, envisagez le moulage par injection. Voici quelques recommandations importantes à prendre en compte.
(1) Faites appel à un concepteur produit expérimenté et à un ingénieur en conception de moules d’injection pour optimiser l’aspect et la structure du produit avant la fabrication du moule plastique. Vous éviterez ainsi les coûts de modification ultérieure dus à une conception inadaptée.
(2)Avant de lancer officiellement la fabrication du moule d’injection, il est recommandé de passer par un prototype usiné CNC ou imprimé en 3D pour effectuer les essais d’assemblage et fonctionnels.
(3) Choisissez une entreprise disposant de concepteurs produit, d’ingénieurs en conception de moules d’injection, d’ingénieurs de fabrication des moules, de techniciens de réglage du moulage par injection, d’ingénieurs qualité et de commerciaux parlant couramment anglais, afin que le projet se déroule sans difficulté sur les plans technique, qualitatif et communicationnel.
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