Conception pour l'injection plastique : des parois régulières d'abord
Le plastique se rétracte en refroidissant, et les zones épaisses se rétractent davantage et refroidissent plus lentement que les zones fines. Résultat : retassures, vacuoles et voilage. La règle de base consiste donc à garder une épaisseur aussi régulière que possible et à faire varier les épaisseurs progressivement, sur une longueur d'environ trois fois l'écart d'épaisseur.
L'épaisseur raisonnable dépend du matériau. L'ABS et le PC fonctionnent typiquement bien entre 1,2 et 3,5 mm environ, tandis que le PP, le PA et le POM peuvent être moulés plus fins. Une paroi plus épaisse que nécessaire allonge le temps de cycle, et le cycle détermine le prix unitaire en série. Pour la rigidité, des nervures valent presque toujours mieux qu'une paroi plus épaisse.
Une pièce dessinée pour l'impression 3D ou le fraisage comporte souvent des zones massives qui y fonctionnent, mais pas dans un moule. Nous évidons ces zones par l'arrière pour régulariser la paroi, et remplaçons la matière pleine par un réseau de nervures. La pièce devient plus légère et son cycle plus court, sans perdre de rigidité.
Dépouilles et plan de joint
Toutes les faces parallèles au sens d'ouverture du moule ont besoin d'une dépouille, pour que la pièce se démoule sans rayure. La valeur indicative est d'au moins 0,5–1° sur surface polie. Les surfaces texturées demandent davantage, souvent 1–1,5° de plus par 0,025 mm de profondeur de grain, selon le moulier ou le fournisseur de texture. Les pièces profondes demandent en général plus de dépouille, car le frottement sur le noyau augmente avec la profondeur.
Le plan de joint, où les deux moitiés du moule se rencontrent, laisse toujours une légère trace. Nous le plaçons sur une arête où il ne se voit pas et ne gêne pas une étanchéité, en accord avec le moulier. Les trous et creux hors du sens d'ouverture demandent des tiroirs ou des noyaux mobiles, qui renchérissent le moule. Souvent, une géométrie modifiée – une ouverture traversante au lieu d'une rainure borgne – supprime totalement ce besoin.
Les contre-dépouilles, ces formes qui accrochent dans le moule, peuvent parfois être résolues par une ouverture traversante dans le fond, qui laisse un noyau former le crochet depuis l'autre côté. La technique sert souvent pour les clips et économise un tiroir. Nous proposons ces solutions tôt, avant que le moulier ne chiffre l'outil.
Nervures, rayons et bossages
Une nervure apporte de la rigidité sans paroi épaisse. À titre indicatif, son épaisseur vaut 50–60 % de la paroi, ou moins pour les matériaux sujets aux retassures. Sa hauteur ne dépasse pas environ trois fois l'épaisseur de paroi, et l'espacement entre nervures vaut au moins deux fois cette épaisseur. Les nervures reçoivent aussi une dépouille et un petit rayon à la base.
Les angles intérieurs vifs créent des concentrations de contraintes et un mauvais remplissage. Les rayons intérieurs doivent valoir au moins la moitié de la paroi, et les rayons extérieurs le rayon intérieur plus l'épaisseur, pour une épaisseur constante dans l'angle. Les bossages sont reliés à la paroi par des nervures et éloignés des zones épaisses. Leur paroi vaut environ 60 % de la paroi nominale, pour éviter les retassures en face visible.
Les clips sont dimensionnés selon la déformation admissible du matériau. Une languette qui s'affine vers la pointe répartit mieux la déformation qu'une languette droite, et un rayon à la base réduit le risque de rupture. Nous faisons un calcul simplifié de la flexion, puis vérifions la fonction sur un prototype imprimé.
Choix du matériau et retrait
Le matériau influence à la fois la conception et le moule. Les plastiques amorphes comme l'ABS et le PC se rétractent peu et régulièrement, environ 0,4–0,7 %. Les semi-cristallins comme le PP, le PA et le POM se rétractent davantage, souvent 1–2,5 %, et différemment dans le sens du flux et en travers. Les versions chargées verre se rétractent moins mais deviennent anisotropes.
Les clips fonctionnent mieux dans des matériaux tenaces comme le PP, le PA et le POM, qui supportent plus de déformation que le PC et l'ABS. Le PP convient aux charnières films, qui plient des milliers de fois sans casser. Nous choisissons le matériau selon la température, les produits chimiques, la rigidité et l'aspect, et indiquons sa désignation sur le plan. Le lien entre matériau et exigences du produit est décrit sous développement de produit. Le retrait lui-même est compensé par le moulier, qui agrandit l'empreinte ; notre rôle est d'indiquer clairement le matériau et d'éviter les géométries qui se rétractent inégalement.
Tester avec un prototype avant de commander le moule
Un moule est difficile et coûteux à modifier une fois l'acier usiné. Nous testons donc d'abord la géométrie avec des prototypes imprimés en 3D. Ajustement, clips et montage peuvent être évalués, même si une impression n'a jamais exactement les propriétés d'une pièce injectée. La démarche est décrite sous développement de produit et prototypes. Il est parfois rentable de commander d'abord un moule prototype simple en aluminium pour les premières pièces.
Une fois la conception terminée, le STEP part chez le moulier avec un plan. Celui-ci indique les cotes critiques, les surfaces à exigence d'aspect et les emplacements permis pour le point d'injection et les éjecteurs. Nous ne réalisons pas de simulations de remplissage nous-mêmes, mais livrons un dossier propre à qui fait l'analyse. Les boîtiers sont une application courante – voir conception de boîtier électronique.
Pensez aussi au marquage. Le code matière selon l'ISO 11469, le dateur et le numéro d'empreinte se placent sur une face cachée. Nous les dessinons dans le modèle dès le départ, pour que le moulier n'ait pas à les ajouter après coup.
Valeurs indicatives pour pièces plastiques injectées
| Paramètre | Valeur indicative |
|---|---|
| Épaisseur de paroi ABS | env. 1,2–3,5 mm |
| Épaisseur de paroi PP | env. 0,8–3,8 mm |
| Épaisseur de paroi PA (PA6, PA66) | env. 0,8–3,0 mm |
| Épaisseur de paroi PC | env. 1,0–3,8 mm |
| Épaisseur de paroi POM | env. 0,8–3,0 mm |
| Dépouille, surface polie | au moins 0,5–1° |
| Dépouille, surface texturée | env. 1–1,5° de plus par 0,025 mm de grain |
| Nervure : épaisseur / hauteur / espacement | 50–60 % de la paroi / ≤ 3 × la paroi / ≥ 2 × la paroi |
| Rayons | intérieur ≥ 0,5 × la paroi, extérieur = intérieur + paroi |
| Retrait | ABS et PC env. 0,4–0,7 % ; PP, PA et POM env. 1–2,5 % |
Valeurs indicatives pour matériaux non chargés. La fiche technique du fournisseur et l'expérience du moulier priment sur ce tableau.
Ce dont nous avons besoin
- Modèle 3D en STEP ou prototype imprimé existant
- Fonction et environnement : charge, température, produits chimiques, UV et contact alimentaire
- Matériau souhaité ou exigences qui guident son choix
- Faces visibles et exigences de finition ou de texture
- Volume annuel prévu
- Pièces associées : vis, inserts et autres pièces plastiques
- Coordonnées du moulier, s'il est déjà choisi
Exemples de projets
- Boîtier et couvercle pour l'électronique
- Clips et attaches
- Poignée nervurée au lieu de matière pleine
- Pot avec couvercle à vis
- Couvercle à charnière film en PP
- Roues et galets
- Capot avec bossages et inserts filetés
- Reconception d'une pièce imprimée pour la série
- Support en PA chargé verre
- Pièces à surface texturée
Ce qui influence le prix et le délai
- La part de la géométrie existante à modifier
- Le nombre de tiroirs et de noyaux mobiles à supprimer
- Clips, charnières films et filetages
- Le nombre de pièces à assembler entre elles
- Le nombre de boucles de prototype avant commande du moule
- Les révisions après les remarques du moulier
Ce que vous recevez
- STEP pour le moulier
- Contrôle des dépouilles et des épaisseurs sur toute la pièce
- Proposition de plan de joint, de point d'injection et d'éjecteurs
- Plan avec cotes critiques, matériau et exigences de surface
- Fichiers prototype et pièces d'essai imprimées
- Gestion des révisions après les remarques du moulier
Questions fréquentes
Quelle dépouille faut-il en injection ?
À titre indicatif, au moins 0,5–1° sur les surfaces polies dans le sens d'ouverture. Les surfaces texturées et les pièces profondes demandent davantage. Le moulier peut indiquer les valeurs exactes pour son outil.
Quelle épaisseur de paroi pour une pièce injectée ?
Cela dépend du matériau et de la taille. Pour des boîtiers en ABS et en PC, 1,5–3 mm environ est courant, un peu moins pour le PP et le PA. L'essentiel est une paroi régulière.
Fabriquez-vous le moule ?
Non. Nous concevons la pièce, préparons le dossier et vous accompagnons dans le dialogue avec le moulier. Le moule lui-même est fabriqué par un moulier de votre choix.
Une pièce imprimée en 3D peut-elle être adaptée à l'injection ?
Oui. Nous régularisons les parois, ajoutons dépouilles et nervures et supprimons les détails qui exigent des tiroirs. La pièce devient souvent plus légère et plus solide.
Qu'est-ce qui cause les retassures ?
Des zones épaisses qui se rétractent plus que leur entourage, souvent au droit des nervures et des bossages. On les évite avec une paroi régulière, des nervures plus fines et des zones évidées.
Ai-je besoin d'une simulation de remplissage ?
Pour des pièces grandes ou à paroi fine, ou avec de fortes exigences d'aspect, elle en vaut souvent la peine. Le moulier ou un spécialiste réalise l'analyse, et nous livrons un dossier préparé pour elle.