Les bases des charnières actives 101 : ce que vous devez savoir
Les charnières actives sont durables et peuvent être utilisées dans un nombre infini d'applications, il est donc utile d'en savoir un peu plus à leur sujet.
Qu'est-ce qu'une charnière active ?
Une charnière active est une section fine et flexible de plastique (généralement) qui est utilisée pour connecter deux sections rigides sur un article ou un appareil.
Souvent, les deux sections et la charnière active elle-même sont façonnées à partir d'un morceau de plastique moulé continu. Mais vous pouvez également acheter des charnières actives individuelles qui peuvent être fixées aux deux sections que vous essayez de connecter à l'aide de fixations mécaniques.
Une charnière aux noms divers
Il convient de noter que les charnières actives n'ont pas toujours ce nom.
On les appelle parfois charnières continues en plastique ou charnières piano, bien que la définition exacte de chacune puisse varier en fonction d'où vous regardez et de leur composition.
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Consultez le tableau de tailles de charnières continues d'Essentra pour obtenir la liste de toutes nos tailles de charnières continues.
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En quoi une charnière active diffère-t-elle d'une charnière classique ?
Une charnière classique a généralement besoin d'une goupille ou d'une tige centrale pour pouvoir tourner, comme le montrent les exemples ci-dessous :
Une charnière active, en revanche, est façonnée à partir d'un seul morceau de matériau. Sa simplicité de conception est illustrée ici, dans charnière continue d'Essentra Components :
Types de conception de charnière active
Il existe quatre principaux types de charnières actives, chacune présentant ses propres avantages :
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Les quatre principaux types de charnières actives |
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Charnière plate / droite |
Charnière active, de loin la plus couramment utilisée. Elle se compose de deux bandes droites avec une section de charnière étroite et flexible. |
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Double charnière |
Comprend deux charnières actives droites séparées par une bande étroite. Les doubles charnières sont utiles pour les applications où un espace est nécessaire entre les deux sections connectées ou si la charnière doit tourner à 360 ˚ au lieu de 180 ˚. |
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Charnière papillon |
Couramment utilisées sur les bouchons distributeurs, nous qualifions souvent les charnières actives papillon de bouchons rabattables. Une fois la charnière ouverte ou fermée au-delà d'un certain angle, elle achèvera la rotation, puis restera en position complètement ouverte/fermée. |
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Charnière bi-stable |
Essentiellement une charnière papillon avec du punch en plus. Là où la charnière active papillon a une seule section de charnière, la charnière active bi-stable en possède trois. Comme la charnière papillon, la charnière bi-stable se clipse ou se déclipse une fois qu'elle atteint un certain angle ; les sections de charnière ajoutées se traduisent par une action plus forte et une stabilité accrue dans les deux positions d'extrémité. |
Méthodes de fabrication
Si c'est d'une charnière active personnalisée dont vous avez besoin, il vaut la peine de connaître les différentes méthodes de fabrication.
Impression 3D
Jusqu'à récemment, le meilleur moyen de produire un prototype de charnière active était l'usinage CNC et la CAO.
Mais l'impression 3D a connu une croissance considérable dans la fabrication de prototypes : elle est rapide, rentable et, souvent, entièrement automatisée. L'impression 3D est mieux adaptée à la création de prototypes uniques à des fins de démonstration, car les charnières imprimées n'ont pas la même durabilité que celles fabriquées autrement.
Usinage CNC
Lorsque vous pensez aux charnières créées par usinage CNC, vous imaginez probablement directement quelque chose comme les charnières en acier à usage intensif plutôt qu'en plastique.
Mais il reste encore beaucoup à dire pour le plastique obtenu par usinage CNC — tant que vous travaillez avec une entreprise aux machinistes qualifiés, vous pouvez obtenir d'excellents résultats. L'usinage CNC est idéal pour produire des prototypes et tester des lots de produits avec des charnières actives en plastique.
C'est plus rapide et beaucoup plus rentable que le moulage, surtout s'il apparaît que la conception doit être modifiée.
Pour les lots de prototypes d'environ 100 unités ou plus, vous devrez envisager de payer pour un outillage personnalisé et passer par le moulage.
Moulage par injection
Si vous avez perfectionné la conception de votre charnière active et que vous êtes prêt(e) à produire en masse, il est temps de passer au moulage par injection.
Une fois que vous avez réalisé la configuration initiale pour la conception et la fabrication d'outillage sur mesure, le moulage par injection est de loin la méthode la plus rapide et la moins coûteuse de production d'articles avec des charnières actives.
Découpe laser
Ce n'est pas la charnière active typique, mais elle mérite d'être mentionnée en raison de sa popularité croissante. Vous pouvez utiliser une découpeuse laser pour créer des charnières actives dans un matériau en tôle plus épais comme le MDF.
Ce type de charnière active est plus prisé pour son esthétique que pour sa durabilité et est souvent utilisé pour les articles commerciaux de luxe tels que les couvertures de carnets, les dossiers et les étuis pour ordinateur portable.
Extrusion
L'extrusion est utilisée lors de la création de charnières continues en plastique qui sont conçues pour être fixées à d'autres articles. Elle est donc beaucoup plus pertinente pour les fabricants de charnières que pour les ingénieurs produits.
Comme le moulage par injection, l'extrusion utilise la chaleur pour mouler un article dans une forme particulière – dans ce cas, une coupe transversale. Le plastique chauffé est poussé à travers une matrice de découpe et, en se refroidissant, il se solidifiera.
Charnière active versus charnière classique : laquelle utiliser ?
Il peut être difficile de savoir quand utiliser un type particulier de charnière, c'est pourquoi nous avons énoncé les principales caractéristiques des charnières actives ici. Les principaux avantages comprennent :
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Applicabilité
Les charnières actives sont compactes, simples et polyvalentes, ce qui les rend adaptées à un large éventail d'applications, commerciales et industrielles, telles que les composants CVC à usage léger.
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Durabilité
Avec leur conception à corps unique, les charnières actives moulées se classent très haut sur l'échelle de la durabilité. Il n'y a rien à bricoler et elles fonctionnent sans frottement, elles n'ont donc pas tendance à souffrir de la même usure que les charnières conventionnelles, même après des centaines de milliers – ou des millions – de cycles. Cela en fait une solution de fermeture par clip populaire pour des choses comme les verrous de porte de boîtier.
En supposant qu'elles soient fabriquées correctement, et qu'elles ne soient pas endommagées ou soumises à des conditions non naturelles, on peut s'attendre à ce que les charnières actives tiennent toute la durée de vie de l'article dont elles font partie.
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Rentabilité
Fabriquées à partir d'une seule pièce, les charnières actives sont beaucoup moins chères à produire en masse que les charnières classiques, qui nécessitent une variété d'outillages, de multiples composants et un assemblage manuel.
Si vous choisissez une charnière active sur mesure, gardez cela à l'esprit. Bien que la dépense initiale pour les moules et l'outillage sur mesure puisse être assez élevée, le temps et l'argent récupérés pendant la production de masse compensent facilement ce coût.
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Résistance chimique
Les charnières actives sont généralement en plastique, qui ne rouille pas comme les charnières métalliques classiques. Comme les charnières actives en plastique ne rouillent pas comme les charnières en acier inoxydable, elles sont souvent privilégiées pour une utilisation, par exemple, sur une armoire électrique extérieure, un boîtier électrique extérieur ou une armoire extérieure d'équipement de télécommunications.
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Flexibilité
Les charnières actives offrent une flexibilité remarquable autour de leur point de rotation, offrant généralement plus de 180˚ en charnières actives droites standard.
La conception de la charnière active peut être adaptée pour offrir une rotation à 360˚, ou pour limiter la rotation à un angle particulier si nécessaire.
Cette flexibilité supplémentaire est utile dans les applications où le couvercle doit tourner à 180˚ou plus et se retirer complètement, telles que les charnières de portes de boîtiers électriques et les armoires de serveurs de centres de données, où un accès sans restriction est nécessaire.
Longueur
Les longues charnières continues en plastique peuvent être utilisées pour fournir un soutien et une stabilité uniformément distribués le long du bord rotatif de votre produit, réduisant le poids et la pression exercée sur les sections connectées et la charnière pendant chaque cycle.
Cette stabilité supplémentaire est bien adaptée aux armoires en plastique compactes murales, et donne aux charnières actives un avantage par rapport à différents types de charnières d'armoire.
Limites des charnières actives
Comme n'importe quel type de charnière, les charnières actives ont leurs points faibles. Vous devrez prendre en compte les charnières conventionnelles si vous priorisez l'une des caractéristiques suivantes dans votre conception :
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Force
Les charnières actives ne sont pas privilégiées pour leur force et ne sont pas adaptées aux applications où deux sections lourdes (ou plus) sont connectées.
Ainsi, bien qu'elles soient adaptées à certaines applications industrielles, elles ne sont tout simplement pas assez fortes pour les autres. Elles fonctionneraient bien dans le cadre d'un loquet de porte à usage intensif, par exemple, mais elles ne seraient jamais à la hauteur des charnières de portes lourdes usuelles. Avec leur section intermédiaire hautement flexible, les charnières actives ont une capacité de charge très limitée et peuvent facilement être endommagées par une force excessive, en particulier si elle est appliquée de manière inégale sur la charnière.
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Stabilité thermique
Le plastique a un point de fusion relativement faible, ce qui signifie qu'une charnière active typique est totalement inadaptée aux applications dans lesquelles elle sera soumise à une chaleur extrême.
De même, les polymères ont tendance à devenir fragiles et cassants lorsqu'ils sont exposés à des températures extrêmement basses. Il est préférable d'utiliser des charnières actives uniquement pour des objets qui seront utilisés dans des environnements à température modérée.
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Manque de choix de matériau
Les charnières actives sont presque toujours fabriquées à partir de plastique, généralement du polypropylène PP ou du polyéthylène PE.
Et bien que vous puissiez utiliser des additifs pour améliorer ou réduire certaines caractéristiques inhérentes au polymère, vous êtes toujours limité(e) concernant la mesure dans laquelle vous pouvez modifier sa composition avant de risquer de compromettre l'efficacité de la charnière.
Pour quelles applications une charnière active peut-elle être utilisée ?
Les charnières actives sont partout sur le marché des biens de consommation. Elles sont flexibles, résistantes, imperméables à l'humidité et bon marché pour une production en masse, ce qui en fait la solution idéale pour :
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Les applications grand public |
Les applications industrielles |
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Les bouchons de bouteille pour aliments, boissons et produits d'hygiène personnelle |
Les charnières de porte de boîtier extérieur |
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Les produits cosmétiques compacts |
Les armoires extérieures résistant aux intempéries |
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Les fermetures à « verrouillage par clic » sur les pots de conservation d'aliments |
Différents types de boîtiers de jonction électrique |
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Boîtes à outils |
Parties articulées d'un système CVC |
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