Moulage par injection de grandes pièces

La majorité des plastiques sont fabriqués à partir de grandes pièces moulées par injection. La tendance à créer de grandes pièces en plastique à l'aide de cette technique augmente de jour en jour. Cela a commencé après la découverte des machines de moulage par injection de plastique à la fin du XIXe siècle. La première machine de moulage par injection était simple. Elle était donc utilisée pour fabriquer des boutons en plastique, des peignes et d'autres mini-objets en plastique. Mais elle peut désormais également mouler des matériaux complexes tels que les métaux et le verre. Le processus de moulage par injection est le meilleur pour produire de grandes quantités de pièces en plastique de haute qualité. Examinons le rôle du processus de moulage par injection dans la fabrication de grandes pièces en plastique.

Qu’est-ce que le moulage par injection de grandes pièces ?

Comme vous le savez, le moulage par injection de grandes pièces Le procédé de moulage par injection permet de fabriquer des pièces en plastique géantes. Laissez-nous vous indiquer les dimensions d'une grande pièce en plastique. Cela évitera toute confusion. Les pièces en plastique ayant un poids de 100 livres et une largeur de 10 pouces sont considérées comme grandes. Le moulage par injection de grandes pièces ne consiste pas seulement à agrandir de petites pièces. C'est un processus complexe. Il nécessite des outils et des équipements avancés.

Matériaux utilisés dans le processus de moulage par injection à grande échelle

Une grande variété de matériaux sont utilisés pour la fabrication de grandes pièces moulées par injection de plastique. Deux types différents de plastiques sont utilisés dans le moulage par injection. Ils peuvent être amorphes ou semi-cristallins. Les plastiques amorphes n'ont pas de point de fusion fixe. Ils peuvent donc se dilater et se rétrécir facilement. En revanche, les plastiques semi-cristallins ont des points de fusion fixes. Ils sont donc préférés aux plastiques amorphes. Certains des matériaux les plus utilisés pour le moulage par injection de grandes pièces sont :

1.    PEEK (Polyétheréthercétone)

Le PEEK possède des propriétés thermiques et mécaniques exceptionnelles. Il présente une résistance à la traction élevée d'environ 90 MPA. Il est donc idéal pour les pièces en plastique géantes. Il est également résistant aux produits chimiques. De plus, il n'absorbe pas l'humidité. Ainsi, il empêche la corrosion. Mais le PEEK est un matériau coûteux. Il permet de fabriquer des composants de haute performance tels que des engrenages, des vannes, des roulements de pompe, etc. En savoir plus sur Moulage par injection de plastique PEEK.

2.    ULTEM (Polyétherimide)

L'ULTEM est un solide amorphe. Sa résistance à la traction varie de 70 à 80 MPA. Il est résistant à l'humidité et aux produits chimiques. De plus, il est thermostable. Il peut résister aux conditions climatiques difficiles. Il est économique. De plus, il est stérilisable. Il peut être nettoyé facilement par rayonnement ou par autoclave. Il a une température de transition vitreuse élevée. Ainsi, il offre les mêmes propriétés que le PEEK à un prix abordable.

3.    Polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC)

Le CFRP est un matériau composite. Il est composé de fibres de carbone intégrées dans une matrice polymère. Il présente un rapport résistance/poids élevé. Il est donc parfait pour une utilisation dans des pièces de grandes dimensions. Les fibres de carbone sont tissées de manière unidirectionnelle. Cela lui confère une résistance supplémentaire.

4.    Polyphénylsulfone (PPSU)

Il est constitué d'un groupe sulfone lié à deux groupes phényle. Il peut tolérer les chocs et autres stress environnementaux. Il présente donc une résistance élevée aux impacts. De plus, il est résistant à l'hydrolyse, à la dégradation chimique et à l'absorption d'eau. Mais ce matériau est un peu cher. En savoir plus sur PPSU.

Procédés avancés pour le moulage par injection de grandes pièces

Voici les procédés modernes qui ont de nombreuses applications dans le moulage par injection de grandes pièces

1. Moulage par injection assistée par gaz

Moulage par injection assistée par gaz Il s'agit d'une amélioration par rapport au moulage par injection classique des matières plastiques. Dans ce cas, l'azote gazeux à haute pression est injecté dans le moule après l'infusion de la résine choisie. Cette méthode est très avantageuse car elle permet une répartition uniforme du matériau, en particulier dans les moules de grande taille et complexes. Elle permet d'économiser du matériau et améliore également l'esthétique et le temps de fabrication de la pièce.

2. Tampographie

La tampographie est une autre étape importante qui permet de créer des images et des logos détaillés sur les produits en plastique injecté. Elle consiste à utiliser des produits chimiques pour graver un motif sur la plaque de cuivre. Il faut donc la tremper dans de l'encre, la faire rouler sur un tampon en silicone recouvert de caoutchouc, puis enfin faire rouler le tampon sur la surface de la pièce. Cette méthode est préférée car elle permet d'imprimer des formes fines et des surfaces texturées de manière sélective avec une qualité et une permanence appropriées.

3. Moulage par soufflage

Le moulage par soufflage est une autre technique utilisée dans la fabrication de pièces creuses en plastique. Le tube en plastique préchauffé (paraison) est extrudé dans le moule, puis, grâce à l'injection d'air, il est forcé à prendre la forme de la cavité du moule. Ce matériau a trouvé plusieurs applications dans son utilisation. Elles peuvent inclure la production de bouteilles, de conteneurs et de pièces automobiles. Ce procédé offre une plus grande productivité et les solutions peuvent s'adapter à des formes complexes. De plus, son coût est relativement faible pour la fabrication de pièces en grande série.

Moulage par injection de grandes pièces contre moulage par injection normal

Vous vous demandez peut-être quels facteurs différencient les grandes pièces moulées par injection des pièces moulées par injection classiques. Voici donc une comparaison détaillée pour vous faciliter la tâche.

1. Complexité du moule

Le moule a une géométrie simple dans le moulage par injection normal. De plus, il a moins de cavités. La taille du moule dans le moulage par injection normal varie de 1000 à 10 000 pouces carrés. Cependant, dans la plupart des cas, les tailles des moules de moulage par injection varient de 10 000 à 50 000 pouces carrés. Le moule, dans sa grande majorité, a des géométries complexes. Il a également de multiples cavités.

2. Taille de la machine

Les grandes pièces moulées par injection nécessitent des machines de plus grandes dimensions. Leur capacité de serrage varie généralement de 1000 à 5000 tonnes. Elles peuvent donc accueillir des moules plus grands. En revanche, une presse à injection classique possède des plaques plus petites. Sa force de serrage varie de 100 à 1000 tonnes.

3. Sélection des matériaux :

Les grandes pièces moulées par injection utilisent des matériaux spéciaux à haute résistance thermique. Ces matériaux comprennent le PEEK, l'ULTEM et les polymères chargés de verre. En revanche, le processus de moulage par injection normal utilise des plastiques standard comme les polycarbonates et les polypropylènes.

4. Temps de refroidissement

Le moulage par injection de grandes pièces est plus complexe. Elles sont plus grandes. Par conséquent, elles nécessitent des temps de refroidissement plus longs. Ils durent jusqu'à plusieurs minutes. Le temps de cycle est également plus long, jusqu'à 30 minutes. Au contraire, le moulage par injection normal a un temps de refroidissement plus court. Il dure jusqu'à quelques secondes. Le temps de cycle varie également de 1 à 55 secondes.

5.    Éjection

Le moulage par injection de grandes pièces nécessite des systèmes d'éjection spécialisés. Il nécessite également un système de manutention avancé pour manipuler des pièces aussi volumineuses. Cependant, le moulage par injection normal nécessite des systèmes d'éjection standard. De même, il nécessite également un équipement de manutention général pour les pièces plus petites.

6.    Entretien

La taille du moule est importante. Le moulage par injection de plastique de grandes pièces nécessite donc un entretien important. En revanche, le moulage par injection normal nécessite moins d'entretien.

Donc, cela peut être résumé dans un tableau :

 

Aspect	Moulage par injection de grandes pièces	Moulage par injection normal
Rentabilité	Faible coût par pièce en production de masse	Faible coût par pièce en production de masse
Coût initial du moule	Haut	Haut
Précision et répétabilité	Haut	Haut
Polyvalence des matériaux	Options de matériaux polyvalentes	Options de matériaux polyvalentes
Vitesse de production	Cycles de production rapides	Cycles de production rapides
Coûts de la main d'oeuvre	Réduit en raison de l'automatisation	Réduit en raison de l'automatisation
Capacité de géométrie complexe	Oui	Oui
Résistance et durabilité	Pièces solides et durables	Pièces solides et durables
Délai de livraison de l'outillage	Long	Long
Complexité de la conception des moules	Complexe et stimulant	Moins complexe
Exigences relatives à la machine	Nécessite des machines volumineuses et coûteuses	Nécessite des machines standards
Déchets matériels	Potentiel de gaspillage de matériaux	Potentiel de gaspillage de matériaux
Limites de taille des pièces	Limité par la taille de la machine et du moule	Limité par la taille de la machine et du moule
Temps de refroidissement et déformation	Temps de refroidissement plus longs, risque de déformation	Temps de refroidissement plus courts, moins de risque de déformation

 

Machine de moulage par injection à gros tonnage

Nous avons discuté du moulage par injection de plastique pour les grandes pièces. La discussion est incomplète sans connaître la machine d'injection de gros tonnage. Il s'agit d'une machine adaptée à la production de pièces complexes. La capacité d'injection, le diamètre de la vis et la taille du moule déterminent la capacité de la machine. La capacité d'injection mesure la quantité de matériau qui peut être injectée en un seul tour. Le diamètre de la vis et la taille du moule déterminent la taille des pièces en plastique produites. Certaines des spécifications clés de la machine d'injection de gros tonnage sont

• Capacité d'injection : Sa capacité d'injection est de 100 oz ou 2500g
• Taille du moule : La taille du moule varie de 1 500 à 4 000 pouces carrés.
• Diamètre de la vis : Son diamètre de vis varie de 4 à 12 pouces
• Capacité du baril : La quantité de plastique qui peut être fondue et injectée en un seul cycle. Sa capacité de baril est de près de 550 livres
• Système de contrôle: Il comprend un système informatisé avancé qui contrôle la température, la pression et la vitesse.
• Fonctionnalités supplémentaires : Les entraînements hydrauliques, les systèmes de contrôle de température multizones, les systèmes de vannes à obturateur et la sécurité avancée sont ses caractéristiques supplémentaires

Applications du procédé de moulage par injection de grandes pièces

Le moulage par injection de grandes pièces est un procédé utile. Voici ses applications dans divers secteurs industriels :

 

1. Industrie automobile

L'industrie automobile dépend fortement du moulage par injection à grande échelle. Le moulage par injection de grandes pièces permet de fabriquer des matériaux résistants aux chocs. Ainsi, de nombreux composants automobiles de grande taille sont créés à l'aide de cette méthode. En voici quelques-uns :

• Pare-chocs
• Tableaux de bord
• Panneaux de porte
• Poignées de porte
• Boîtier de rétroviseur
• Autres pièces décoratives

2. Industrie aérospatiale

Le moulage par injection permet de fabriquer divers produits utiles et à grande échelle dans l'industrie aérospatiale. Il est largement utilisé car il permet de fabriquer des produits légers. Il s'agit également d'une méthode abordable. Ainsi, divers produits aérospatiaux sont formés à l'aide de cette méthode. En voici quelques-uns :

• Panneaux d'aéronefs
• Composants intérieurs
• Pièces de satellite
• Composants de fusée

3. Équipement industriel

Le moulage par injection de grandes pièces permet de produire des pièces d'équipement robustes. Elles peuvent supporter des températures extrêmes. Nous créons donc de nombreux composants industriels en l'utilisant. En voici quelques-uns :

• Boîtiers de machines
• Corps de soupape
• Composants de la pompe
• Boîtes de vitesses
• Robotique industrielle

4. Dispositifs médicaux

Le moulage par injection de grandes pièces permet de produire des produits stériles. Il est donc utilisé pour fabriquer un grand nombre de dispositifs médicaux. Ces dispositifs médicaux sont faciles à nettoyer. Les dispositifs sont très précis. Le processus est essentiel pour créer des composants critiques. Certains des dispositifs médicaux importants sont :

• Dispositifs implantables (remplacement articulaire, implants dentaires)
• Instruments chirurgicaux (manches, étuis)
• Equipement de diagnostic (boîtier de la machine)
• Équipement d'imagerie médicale (IRM, scanner)
• Dispositifs prothétiques

Quels sont les avantages et les inconvénients du moulage par injection de pièces de grandes dimensions ?

Voici un bref tableau pour comprendre les avantages, les inconvénients et les limites du moulage par injection de grandes pièces.

Avantages	Inconvénients
Faible coût par pièce en production de masse	Coût initial du moule élevé
Haute précision et répétabilité	Délai de fabrication du moule long
Options de matériaux polyvalentes	Conception de moule complexe et exigeante
Cycles de production rapides	Nécessite des machines volumineuses et coûteuses
Réduction des coûts de main d'œuvre grâce à l'automatisation	Potentiel de gaspillage de matériaux
Capacité à créer des géométries complexes	Limites de taille des pièces
Pièces solides et durables	Risque de déformation et temps de refroidissement longs

Défis associés au moulage par injection de grandes pièces

Rien dans ce monde n'est parfait. Tout comporte des imperfections et des défis qui lui sont associés. Parlons donc des limites de moulage par injection de grandes pièces:

1.    Investissement élevé

Pour fabriquer des pièces de grandes dimensions, nous avons besoin de moules de grande taille. La création de moules de grande taille nécessite donc un investissement et une expertise considérables. De plus, la conception d'un moule à géométrie complexe est un défi. Les matériaux du moule doivent être capables de supporter des températures et des pressions élevées.

2.    Rétrécissement

Les pièces de grandes dimensions sont plus vulnérables au rétrécissement. Au cours du processus de refroidissement, elles peuvent rétrécir ou se déformer. Un refroidissement inégal peut également entraîner un gauchissement. Cela peut déformer la structure plastique. Cela peut également affecter les dimensions de la pièce.

3.    Compatibilité des matériaux

Les grandes pièces nécessitent des matériaux aux propriétés spécifiques. Elles doivent avoir la résistance et la rigidité souhaitées. De plus, elles doivent être compatibles avec le moule. Répondre simultanément à ces deux exigences est un défi.

4.    Difficile à éjecter

Les pièces de grandes dimensions sont difficiles à éjecter. Elles nécessitent un système d'éjection spécialisé. Si elles ne sont pas correctement retirées, la pièce formée peut se déformer. Le démoulage doit donc être soigneusement contrôlé pour éviter toute déformation. Le processus d'éjection doit être régulé pour obtenir des produits de haute qualité.

Conclusion :

Le moulage par injection de grandes pièces est un procédé qui permet de produire de grandes pièces en plastique. Cette méthode est idéale pour la production en masse du produit souhaité. Elle utilise des plastiques très résistants tels que le PEEK ou l'ULTEM comme matières premières. Elle diffère du moulage par injection traditionnel à bien des égards. Elle utilise des moules et des conceptions plus complexes que les moules traditionnels. Elle produit un grand volume de produit à l'aide d'une machine de moulage par injection de grande capacité. Ses limites sont le rétrécissement, le gauchissement et l'incompatibilité des matériaux.

Questions fréquemment posées

Q1. Quelle est la taille maximale pour le moulage par injection de grandes pièces ?

La taille maximale pour moulage par injection Les grandes pièces vont de 10 à 100 pouces. Cela dépend de divers facteurs. La conception du moule et la conception de la machine jouent également un rôle dans la détermination de la taille.

Q2. Comment garantissez-vous la précision dimensionnelle des grandes pièces moulées par injection ?

La précision dimensionnelle est généralement garantie par une conception précise du moule. De plus, nous pouvons vérifier la précision dimensionnelle à l'aide de méthodes d'inspection de qualité telles que la numérisation 3D et la tomodensitométrie.