Introduction : L'impression 3D est un outil formidable, mais elle ne remplacera pas de sitôt le moulage par injection classique. Les deux procédés ont leurs avantages et leurs inconvénients et peuvent être plus performants l'un que l'autre dans différents domaines.

L'impression 3D est idéale pour les petites séries et le prototypage. processus de moulage par injection Cet article explique pourquoi l'impression 3D ne remplacera pas le moulage par injection.

Qu'est-ce que l'impression 3D ?

L'impression 3D est une méthode de fabrication additive, ce qui signifie que le matériau initial est construit couche par couche. L'impression 3D crée des objets tridimensionnels à partir de la lecture d'une conception informatique virtuelle et de la reproduction du moulage à l'aide de matériaux, de filaments ou de poudres.

Qu'est-ce que le moulage par injection ?

Le moulage par injection est un moyen de fabriquer des objets en plastique. Il s'agit d'un processus au cours duquel une matière plastique est chauffée jusqu'à ce qu'elle fonde. Le plastique fondu est ensuite introduit dans un moule sous haute pression. Une fois le plastique refroidi, le moule est ouvert et la pièce est extraite.

Il s'agit d'un processus rapide, utilisé pour fabriquer un grand nombre d'articles identiques, des composants techniques de haute précision aux biens de consommation jetables.Dans le processus de moulage par injection, le choix des bons matériaux de moulage est crucial pour la durabilité et l'efficacité de la production des moules en acier.

Quels sont les coûts comparés du moulage par injection et de l'impression 3D ?

Le coût total d'un projet de fabrication est important car il détermine le succès ou l'échec de votre produit. Le coût total varie en fonction de plusieurs facteurs, tels que les coûts d'installation, les coûts d'outillage et les coûts de main-d'œuvre.

Voici les différences entre les coûts du moulage par injection et ceux de l'impression 3D, ainsi qu'une ventilation de chacun d'entre eux.

Coûts initiaux de mise en place

Le coût initial du moulage par injection est plus élevé en raison de l'équipement plus important et de la conception et de la production des moules. Par exemple, même un moule de petite taille (10 x 10 cm) peut coûter entre $5000 et $10 000. Cependant, le moule peut être utilisé pendant une longue période.

Mais l'impression 3D ne nécessite que le coût de l'imprimante et des matériaux nécessaires pour démarrer le projet. Elle est également flexible en termes d'espace, avec des imprimantes de toutes tailles, des petites imprimantes 3D de bureau aux grandes imprimantes industrielles.

Frais de traitement

Comme je l'ai mentionné précédemment, le coût des moules d'injection ajoute initialement beaucoup au coût global du moule, mais au fur et à mesure que vous fabriquez plus de pièces, le coût diminue. Avec l'impression 3D, les coûts des moules sont également moins élevés au départ.

De même, le coût des moulage par injection comprend des éléments tels que les unités de contrôle, les systèmes d'enlèvement des pièces et d'autres petits éléments qui augmentent le coût du moule.

Coûts des matériaux

Tout d'abord, les fabricants achètent souvent des matériaux en vrac pour les projets de moulage par injection, car il s'agit généralement d'une bonne solution pour les grandes quantités. Cela permet d'économiser de l'argent. De plus, le moulage peut traiter des matériaux de qualité relativement faible sans nuire aux performances du produit.

En revanche, avec le procédé SLS, la chambre de fabrication est remplie de poudre. Vous pouvez réutiliser la poudre, mais ce n'est pas aussi efficace et c'est plus cher. En outre, certaines applications nécessitent des matériaux aux propriétés particulières (résistance élevée, flexibilité ou stabilité thermique) pour obtenir les performances souhaitées. Ces matériaux coûtent plus cher que les plastiques standard utilisés dans le moulage par injection.

Coûts de main-d'œuvre

Enfin, les coûts de main-d'œuvre sont différents entre l'impression 3D et le moulage par injection, car ils ont une incidence sur la rentabilité globale. Le haut degré d'automatisation de l'impression 3D réduit les coûts de main-d'œuvre pour les petits lots et les pièces complexes ou personnalisées. L'intervention humaine n'est nécessaire que pour la configuration, le contrôle et le post-traitement.

Le moulage par injection est également un processus de fabrication automatisé et avancé, mais la complexité de la conception et de la maintenance des moules entraîne des coûts de main-d'œuvre plus élevés que l'impression 3D.

Quelles sont les principales différences entre le moulage par injection et l'impression 3D ?

Volume

Les moules sont un élément important du moulage par injection. Il faut concevoir et fabriquer des moules. Le moulage par injection n'est donc pas idéal pour le prototypage et la production de petites séries. En revanche, l'impression 3D ne pose pas de problème d'outillage. Une fois que vous avez votre modèle imprimable en 3D et le filament, la machine peut rendre votre modèle réel sans aucune difficulté.

L'impression 3D est donc idéale pour le prototypage de milliers d'exemplaires, à moins que d'autres technologies ne permettent pas d'atteindre la complexité souhaitée. Une autre chose intéressante est que les moules à injection imprimés en 3D sont populaires pour le moulage du plastique. Mais le moulage par injection est très bon marché pour les moyennes et grandes séries. Une fois le moule fabriqué, vous pouvez effectuer des millions de cycles.

Complexité de la conception et personnalisation

L'impression 3D est reine en matière de complexité, surtout si l'on compare le moulage par injection à l'impression 3D. Elle permet de réaliser des angles vifs, des contre-dépouilles et d'autres caractéristiques complexes. Le moulage par injection, quant à lui, présente certaines limites pour les géométries complexes, telles que les angles de dépouille droits, l'écoulement de la matière dans les angles vifs, etc.

De plus, si vous fabriquez des milliers de pièces, ces mêmes raisons font que l'impression 3D est plus adaptée aux pièces et produits personnalisés.

Taille de la pièce

Tout d'abord, le moulage par injection s'adapte à un large éventail de tailles, des petits boîtiers électroniques aux grands pare-chocs de voiture. Mais il faut utiliser l'équipement et l'outillage (moules) de moulage par injection correspondants. Par exemple, les grandes machines de moulage par injection peuvent mouler des pièces d'une longueur de 1,5 mètre ou plus.

En règle générale, les imprimantes 3D sont mieux adaptées aux petits composants et produits. Toutefois, des innovations récentes ont élargi les capacités de taille des produits et pièces imprimés en 3D (300 mm x 300 mm x 400 mm ou plus).

Tolérances des pièces

Les tolérances de l'impression 3D sont plus étroites que celles du moulage par injection. Pour les pièces en plastique moulées par injection, elles se situent entre ±0,05 mm et ±0,50 mm. En revanche, pour les composants imprimés en 0,127D, les tolérances peuvent atteindre ±3 mm.

Les tolérances dépendent également du type de matériau, de la technologie, de l'outillage, de l'équipement et de l'expérience de fabrication.

Délai d'exécution

La fabrication d'un moule d'injection est un processus précis et fastidieux qui peut prendre de quelques semaines à quelques mois. Vous pouvez utiliser l'impression 3D et d'autres types de moules d'injection pour réduire le temps nécessaire. Une fois le moule prêt, le moulage par injection devient très efficace et réduit les longs délais d'exécution.

D'autre part, l'impression 3D permet un délai d'exécution rapide pour la production initiale. En effet, vous n'avez pas besoin d'outils tels que des moules et le temps de préparation initial est beaucoup plus court.

La force

La différence de résistance entre les pièces imprimées en 3D et les pièces moulées par injection tient à la manière dont elles sont fabriquées. Tout d'abord, quelle est la résistance des pièces imprimées en 3D ? Les pièces imprimées en 3D sont fabriquées par accumulation de couches, ce qui les rend plus faibles et moins rigides dans la direction latérale de la force.

En revanche, les pièces moulées sont fabriquées en une seule coulée. Cela les rend plus solides. La chaleur et la pression du processus de moulage du plastique éliminent les bulles d'air et garantissent la fusion de tous les matériaux.

Le moulage par injection permet donc d'obtenir une pièce plus solide et plus rigide que l'impression 3D. La seule chose à laquelle il faut penser est le matériau, car la résistance finale dépend également du type de matière première utilisée.

Finition de la surface

Comparons maintenant l'aspect des pièces. Lorsque le matériau fondu est contraint d'épouser la forme du moule sous l'effet de la pression et de la chaleur, la surface devient lisse lorsqu'elle refroidit et durcit. Mais cela dépend aussi de la douceur des parois du moule.

En revanche, les objets imprimés en 3D peuvent présenter des lignes visibles au niveau de la couche de matériau. La rugosité (Ra) des produits en plastique imprimés en 3D est généralement comprise entre 1,6 et 25 µm. En revanche, pour les pièces moulées, elle est de 0,1 à 0,2 micron.

Déchets matériels

Le moulage par injection entraîne des pertes de matière. Il se produit au niveau des portes, des canaux, des carottes et des bavures. Mais il est possible de les récupérer au cours du cycle suivant.

D'autre part, l'impression 3D est très économe en matériaux. Elle ne gaspille aucun matériau (sauf parfois pour les supports structurels).

Quels sont les avantages et les inconvénients du moulage par injection ?

Quels sont les avantages du moulage par injection ?

Il offre une grande productivité et de faibles coûts unitaires, en particulier pour la production de masse. Le moulage par injection assure la précision des pièces qu'il fabrique d'un lot à l'autre. Il est possible de fabriquer des moules qui prennent en charge des caractéristiques complexes et des contre-dépouilles. Il peut être utilisé pour toutes sortes de produits, des poignées de porte de voiture aux seringues médicales.

Il conserve les propriétés mécaniques d'origine du matériau ou les améliore. Les pièces qui sortent du moule ont un bel aspect, il n'est donc pas nécessaire de leur apporter beaucoup de modifications par la suite.

Quels sont les inconvénients du moulage par injection ?

Le premier inconvénient est l'investissement initial important dans l'équipement de moulage et les moules d'injection. Les géométries complexes des pièces sont limitées en raison de restrictions de conception telles que les angles de dépouille et le flux de matière. Les coûts unitaires sont trop élevés pour les petits lots. Les déchets plastiques posent des problèmes de durabilité et d'environnement.

Quels sont les avantages et les inconvénients de l'impression 3D ?

Quels sont les avantages de l'impression 3D ?

L'investissement initial dans l'installation et l'outillage est faible, ce qui le rend rentable pour la production de faibles volumes. Il permet de créer des formes plus complexes que les moulage par injectionet les modifications de conception peuvent être ajustées rapidement.

Les imprimantes 3D peuvent rapidement produire des prototypes pour l'itération de la conception et le développement de produits. L'impression 3D permet de réaliser des pièces hautement personnalisées. En tant que processus additif, elle produit moins de déchets que les technologies soustractives.

Quels sont les inconvénients de l'impression 3D ?

L'impression 3D pour la production de masse est généralement plus lente que le moulage par injection. Cependant, elle peut être efficace si la complexité de la conception n'est pas compatible avec le moulage. La taille des pièces est limitée par la taille du lit et les capacités de l'imprimante. Les surfaces imprimées présentent souvent des lignes de couche. Par conséquent, des processus de finition supplémentaires peuvent être nécessaires pour obtenir une surface lisse.

Comment choisir ? Moulage par injection ou impression 3D ?

Lorsqu'il s'agit de choisir entre le moulage par injection et l'impression 3D pour la production, quelques facteurs clés doivent être pris en compte.

Partie Lot

Le nombre de pièces dont vous avez besoin est un facteur important dans le choix du procédé à utiliser. Le moulage par injection est idéal pour fabriquer un grand nombre de pièces (plus de 1 000 pièces par série). Si vous n'avez besoin que de quelques pièces (moins de 10), l'impression 3D est moins chère et plus facile.

Si vous utilisez des procédés d'impression 3D simples comme FDM ou SLS, avec des plastiques bon marché comme ABS, PC, Nylon, et que vous fabriquez une ou plusieurs pièces (identiques ou non), l'impression 3D est sans aucun doute la solution à retenir. Le MJF est également une bonne option pour la fabrication de quantités moyennes (10-1000) et est très courant.

En conclusion, si vous fabriquez beaucoup de pièces, moulage par injection est la meilleure solution. Si vous fabriquez quelques pièces, l'impression 3D est la solution.

Complexité de la conception

Pour fabriquer une pièce par moulage par injection, il faut d'abord fabriquer un moule. Il ne s'agit pas d'un moule de la pièce, mais d'un moule de la conception de la pièce. La conception d'un modèle CAO pour le moulage par injection n'est pas facile, car il y a beaucoup d'éléments à prendre en compte.

Par exemple, si vous avez des angles droits dans la conception de votre pièce, il est difficile de la démouler. Si vous avez des zones délicates, vous devez être très prudent. Mais si vous voulez fabriquer quelque chose de complexe, l'impression 3D est la solution. Quelle que soit la complexité de la conception, l'impression 3D peut la réaliser avec très peu d'efforts.

En conclusion, assurez-vous que votre modèle peut être moulé par injection. Si ce n'est pas le cas, modifiez-le. Si c'est le cas, pensez à l'impression 3D.

Temps d'itération

Le moulage par injection prend beaucoup de temps parce qu'il faut analyser la conception et construire un moule parfait (10-20 jours). L'impression 3D est beaucoup plus rapide que le moulage par injection. Chez Xometry, vous pouvez obtenir des pièces imprimées en 3D en 3 jours seulement.

En conclusion, si vous avez besoin de la pièce immédiatement, utilisez l'impression 3D.

Personnalisation

Une fois que vous avez construit le moule pour le moulage par injection, il est coûteux et fastidieux de le modifier. Le moulage par injection n'est pas adapté à la personnalisation des pièces ou à la modification d'un modèle existant. La pièce qui sort du moule est la pièce finale, et il est très difficile de la modifier.

D'autre part, l'impression 3D est idéale pour personnaliser les pièces. Tout ce dont vous avez besoin, c'est d'un fichier CAO modifié ou personnalisé. Elle est donc idéale pour le prototypage et l'essai de pièces.

En conclusion, si vous souhaitez créer un prototype ou personnaliser quelque chose, vous devriez utiliser l'impression 3D.

Résistance des matériaux

Les pièces moulées par injection sont fabriquées en une seule pièce, ce qui les rend plus solides car il n'y a pas de coutures ou de points faibles. Les pièces imprimées en 3D sont fabriquées couche par couche, ce qui les rend plus fragiles. Les pièces imprimées en 3D présentent des lignes visibles et des défauts structurels qui ne sont généralement pas observés sur les pièces moulées par injection.

En conclusion, si vous avez besoin de quelque chose de solide, optez pour le moulage par injection de plastique.

Finition de la surface

Même si les couches imprimées en 3D sont petites et rapprochées, elles restent visibles. Cela signifie que la surface de l'objet fini est bosselée, quel que soit le degré de détail des couches. C'est un problème si vous voulez fabriquer des objets qui frottent contre d'autres objets, comme des pièces de machines qui se touchent et se déplacent. Vous devez lisser la surface après l'avoir imprimée, ce qui représente un travail supplémentaire.

En revanche, lorsque vous injectez du plastique dans un moule, le plastique y entre en une seule couche avec une surface lisse. Vous n'avez pas à vous soucier des lignes et des couches du moule. De plus, vous pouvez lisser les pièces moulées par injection après leur fabrication.

Conclusion : Si vous souhaitez obtenir une belle finition de surface, optez pour le moulage par injection.

Perte de matériel

Le moulage par injection est efficace parce qu'il n'utilise que le matériau nécessaire pour chaque modèle. Il s'agit donc d'un excellent moyen de produire des objets en masse sans se soucier des déchets. En revanche, certaines technologies d'impression 3D perdent de la matière lors de la construction des structures de soutien, et même si la poudre de matière peut être réutilisée, elle ne peut l'être que quelques fois avant de ne plus fonctionner aussi bien.

Conclusion : l'impression 3D ne produit pas beaucoup de déchets, comme les structures de support qui doivent être retirées en post-production pour les impressions ratées, mais lorsqu'elle est utilisée pour fabriquer des pièces uniques ou de petites séries, les déchets ne sont pas si importants, alors que pour les grandes séries, les déchets sont énormes. Par conséquent, si vous avez un gros lot personnalisé, vous pouvez envisager le moulage par injection, car vous n'avez pas à vous soucier des déchets de matériaux.

Conclusion

Les deux procédés permettent de fabriquer des produits en plastique, mais ils sont bons dans des domaines différents. Moulage par injection est adaptée à la fabrication d'un grand nombre de pièces compliquées, petites ou grandes. L'impression 3D est adaptée à la fabrication de quelques pièces compliquées. L'impression 3D ne remplacera donc pas la fabrication traditionnelle, le moulage par injection.