Qu'est-ce que le moulage par injection plastique et comment cela fonctionne-t il  -?

Les composants plastiques sont utilisés dans de nombreux secteurs. De l'automobile aux appareils électroménagers en passant par les équipements médicaux les composants d'une variété de plastiques sont utilisés pour protéger, améliorer et construire une vaste gamme de produits. Pourtant, très peu de fabricants savent exactement comment leurs composants plastiques sont produits. 

Grâce à ses performances fiables et de haute qualité, le moulage par injection est l'un des processus les plus couramment utilisés pour produire des composants plastiques. En effet, le taux de croissance annuel composé (TCAC) du marché des plastiques moulés par injection devrait augmenter de 4,6 % jusqu'en 2028.  

Pourtant, malgré sa capacité à produire rapidement un grand nombre de composants plastiques, le processus de moulage par injection doit être étroitement contrôlé pour maintenir la qualité des pièces finales. Cet article explique comment fonctionne le moulage par injection et comment les fabricants expérimentés contrôlent le processus pour produire des composants plastiques de la meilleure qualité.  

Qu'est-ce que le moulage par injection ?

Le moulage par injection est un processus de fabrication complexe. À l'aide d'une machine hydraulique ou électrique spécialisée, le processus fond, injecte et façonne le plastique selon la forme d'un moule métallique qui est monté sur la machine.  

Le moulage par injection plastique est le processus de fabrication de composants le plus largement utilisé pour une variété de raisons, notamment :  

• Sa flexibilité : les fabricants peuvent choisir la conception de moule et le type de thermoplastique utilisé pour chaque composant. Ainsi, le processus de moulage par injection peut produire une variété de composants, y compris des pièces complexes et très détaillées.   

• Son efficacité : une fois le processus configuré et testé, les machines de moulage par injection peuvent produire des milliers d'articles par heure. L'utilisation de machines de moulage par injection électriques rend également le processus relativement économe en énergie.  

• Sa constance : si les paramètres du processus sont étroitement contrôlés, le processus de moulage par injection peut produire rapidement des milliers de composants d'une qualité constante.  

• Sa rentabilité : une fois que le moule (qui est l'élément le plus cher) a été fabriqué, le coût de production par composant est relativement faible, en particulier si vous en créez un nombre élevé.   

• Sa qualité : que les fabricants recherchent des composants solides, résistants à la traction ou très détaillés, le processus de moulage par injection est capable de les produire de manière répétée et avec une haute qualité.  

Cette rentabilité, cette efficacité et cette qualité de composants ne sont que quelques-unes des raisons pour lesquelles de nombreux secteurs choisissent d'utiliser des pièces moulées par injection pour leurs produits.  

Comment fonctionne le moulage par injection ? 

Bien que le processus de moulage par injection puisse sembler simple en apparence, de nombreux paramètres doivent être étroitement contrôlés pour assurer la qualité globale des composants plastiques produits. Comprendre le processus et les paramètres en profondeur aidera les fabricants à identifier les producteurs de composants plastiques qui peuvent fournir la qualité et la constance dont ils ont besoin.  

Étape 1 : sélectionner le thermoplastique et le moule adéquats

Avant que le processus ne commence réellement, il est crucial que les bons thermoplastiques et moules soient sélectionnés ou créés, car ce sont les éléments essentiels qui créent et forment les composants finaux. En effet, pour faire le bon choix, les fabricants doivent réfléchir à la manière dont le thermoplastique et le moule interagissent, car certains types de plastiques peuvent ne pas convenir à des conceptions de moules particulières.  

Chaque outil de moulage est composé de deux parties : la cavité et le cœur. La cavité est une partie fixe dans laquelle le plastique est injecté, et le cœur est une partie mobile qui s'insère dans la cavité pour aider à façonner la forme finale du composant. Selon les besoins, les outils de moulage peuvent être conçus pour produire des composants multiples ou complexes. En raison des hautes pressions et températures auxquelles les outils de moulage sont confrontés à répétition, ils sont généralement fabriqués en acier ou aluminium.  

Et en raison du haut niveau de conception et de qualité des matières impliquées, le développement d'outils de moulage est un processus long et coûteux. Par conséquent, avant de créer un moule final sur mesure, il est recommandé de créer des outils, de réaliser des prototypes et de les tester à l'aide de la conception assistée par ordinateur (CAO) et de la technologie d'impression 3D. Ces outils peuvent être utilisés pour développer ou créer numériquement un prototype de moule qui pourra ensuite être testé dans la machine avec le thermoplastique choisi.  

Tester l'outil avec le bon thermoplastique est essentiel pour s'assurer que le composant final possède les bonnes propriétés. Chaque thermoplastique offre des caractéristiques, ainsi que des résistances aux températures et à la pression différentes en raison de leur structure moléculaire. Les plastiques avec une structure moléculaire ordonnée sont appelés semi-cristallins et ceux avec une structure plus lâche sont appelés plastiques amorphes. 

Les propriétés de chaque plastique le rendront approprié pour une utilisation dans certains moules et composants. Les thermoplastiques les plus couramment utilisés dans le moulage par injection et leurs caractéristiques comprennent : 

• Acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) – avec une finition lisse, rigide et solide, l'ABS est idéal pour les composants qui nécessitent résistance à la traction et stabilité.  

• Nylons (PA) – disponibles dans une variété de types, les différents nylons offrent diverses propriétés. Généralement, les nylons ont une bonne résistance aux températures et aux produits chimiques et peuvent absorber l'humidité. 

• Polycarbonate (PC) – plastique haute performance, le PC est léger, possède une résistance aux chocs et une stabilité élevées, ainsi que de bonnes propriétés électriques.  

• Polypropylène (PP) – avec une bonne résistance à l'usure et à la chaleur, le PP est semi-rigide, translucide et solide.  

Au bout du compte, le choix du thermoplastique dépendra des caractéristiques dont les fabricants ont besoin dans leur composant final et de la conception de l'outil de moulage. Par exemple, si un fabricant a besoin d'une pièce légère avec des propriétés électriques, alors le PC sera approprié, mais seulement si le moule n'a pas besoin de se trouver au-dessus de 135 °C ou d'être soumis à des pressions très élevées, ce à quoi le plastique ne pourrait pas résister.  

Une fois que le thermoplastique et le moule adéquats ont été testés et sélectionnés, le processus de moulage par injection peut commencer.  

Étape 2 : insérer et fondre le thermoplastique

Les machines de moulage par injection peuvent être alimentées soit par des systèmes hydrauliques, soit par de l'électricité. Essentra Components remplace de plus en plus de ses machines hydrauliques par des machines de moulage par injection électriques, affichant des économies considérables en termes de coût et d'énergie. À leur niveau le plus basique, ces machines se composent d'un chargeur ou d'une « trémie » au sommet de la machine ; d'un long barillet cylindrique chauffé, dans lequel se trouve une grande vis d'injection ; d'une barrière, située à l'extrémité du barillet ; et de l'outil de moulage choisi, auquel la barrière est reliée.  

Pour démarrer le processus, les granulés bruts des thermoplastiques choisis sont insérés dans la trémie en haut de la machine. Au fur et à mesure que la vis tourne, ces granulés sont progressivement insérés dans le barillet de la machine. La rotation de la vis et la chaleur du barillet créent un réchauffement progressif du thermoplastique jusqu'à sa fonte.  

Maintenir les bonnes températures dans cette partie du processus est essentiel pour s'assurer que le plastique puisse être injecté efficacement et que la pièce finale soit correctement formée.  

Étape 3 : injecter le plastique dans le moule

Une fois que le plastique fondu atteint l'extrémité du barillet, la barrière (qui contrôle l'injection de plastique) se ferme et la vis revient en place. Cela fait passer une quantité définie de plastique et augmente la pression dans la vis prête à l'injection. Dans le même temps, les deux parties de l'outil de moulage se ferment et sont maintenues sous une pression élevée, connue sous le nom de pression de serrage.  

La pression d'injection et la pression de serrage doivent être équilibrées pour s'assurer que la pièce se forme correctement et qu'aucun plastique n'échappe à l'outil pendant l'injection. Une fois la bonne pression dans l'outil et la vis atteinte, la barrière s'ouvre, la vis avance et le plastique fondu est injecté dans le moule.  

Étape 4 : temps de maintien et de refroidissement

Une fois que la majorité du plastique a été injecté dans le moule, il est maintenu sous pression pendant une période définie. Cette phase est connue sous le nom de « temps de maintien » et peut varier de quelques millisecondes à plusieurs minutes en fonction du type de thermoplastique et de la complexité de la pièce. Ce temps de maintien est essentiel pour s'assurer que le plastique sorte de l'outil correctement formé.  

Après la phase de maintien, la vis recule, relâchant la pression et permettant à la pièce de refroidir dans le moule. On appelle cela le « temps de refroidissement », qui peut également varier de quelques secondes à plusieurs minutes et assure que les composants sont correctement installés avant d'être éjectés et finis sur la ligne de production.  

Étape 5 : processus d'éjection et de finition

Une fois les temps de maintien et de refroidissement passés et la pièce majoritairement formée, les goupilles ou plaques éjectent les pièces de l'outil. Elles tombent alors dans un compartiment ou sur un convoyeur au bas de la machine. Dans certains cas, des processus de finition tels que le polissage, la teinture ou le retrait de plastiques en excès (appelés carrotes) peuvent être requis, et ils peuvent être réalisés par d'autres machines ou opérateurs. Une fois ces processus terminés, les composants seront prêts à être emballés et distribués aux fabricants.  

Comment Essentra Components utilise le moulage par injection

Chez Essentra Components, le moulage par injection est un processus de production clé. C'est pourquoi nous disposons de centaines d'experts en moulage par injection dans nos centres de fabrication à travers le monde. Du développement et du test d'un moule sur mesure à la définition de paramètres de processus, l'équipe d'Essentra Components a l'expérience dont vous avez besoin pour produire des millions de pièces constantes et de haute qualité.  

De plus, avec un choix de 45 000 moules, l'entreprise propose l'une des plus grandes gammes de composants plastiques sur le marché. En associant cela à un service client sans contrainte sur 40 sites de vente et d'après-vente et 34 centres de distribution, Essentra Components peut fournir vos composants là où vous en avez besoin, quand vous en avez besoin. 

Pour en savoir plus sur les produits moulés par injection proposés par Essentra Components, commandez un échantillon gratuit, téléchargez un dessin CAO ou consultez le le catalogue de produits.