Concevoir et créer un produit en plastique implique la génération d'idées et l'invention, l'ingénierie des produits, la technologie et la fabrication constructive de produits en plastique attrayants et performants. Alors que la demande de solutions uniques et respectueuses de l'environnement augmente, les concepteurs et les ingénieurs doivent passer par plusieurs étapes, depuis les dessins sur papier jusqu'à la production. Cet article aborde les aspects pratiques de la conception et du développement de produits en matière plastique en mettant l'accent sur les processus spécifiques, les facteurs de décision et les domaines nécessaires pour obtenir des résultats optimaux dans l'industrie du plastique.
Compréhension de la conception et du développement de produits en plastique ?
Plastique Conception et développement de produits liées à la conception de nouveaux produits à partir de matières plastiques. Il s'agit d'un processus moderne qui comprend les étapes suivantes : Concept, conception et production. Il s'agit d'aspects tels que le choix des matériaux, le respect des théories de conception et les exigences de fabrication pour concevoir des produits qui répondent à un certain besoin de l'utilisateur ou à une demande du marché.
Différents types de processus utilisés dans la conception et le développement de produits en plastique
Voici quelques-uns des types de processus les plus courants que nous pouvons utiliser pour la conception et le développement de produits en plastique ;
1. Moulage par injection
Cette méthode de moulage des matières plastiques est l'une des technologies les plus fréquemment utilisées pour créer des pièces destinées à la production de masse. Il s'agit d'un processus par lequel une forme souhaitée est créée en versant un matériau liquide chauffé, en l'occurrence du plastique, dans une chambre à haute pression. moule d'injection plastique dans une forme désirée déjà créée. Dans un autre cas, lorsque le plastique reste chaud, le moule s'ouvre et libère la pièce, mais la forme finale reste celle qui était prévue. Il s'agit d'une technique très efficace pour la production en série, car le processus est rapide et les pièces peuvent être produites avec des tolérances étroites et en utilisant très peu de matériau.
2. Moulage par soufflage
Le moulage par soufflage est particulièrement utilisé pour la fabrication de produits creux en matière plastique, tels que les bouteilles et les conteneurs. La première étape consiste à ramollir le plastique à l'aide de la chaleur, puis à le verser sur un moule. De l'air est ensuite injecté dans le moule et le plastique fondu est forcé de prendre la forme creuse de la surface intérieure du moule. Le moulage par soufflage convient aux produits qui doivent être légers, résistants aux chocs et capables de contenir un liquide.
3. Thermoformage
Il consiste principalement à chauffer une feuille de plastique et à la transformer en une forme souple de plastique. Le matériau est ensuite drapé sur le moule et, par le biais d'un processus de formage sous vide, il est étiré sur la surface du moule et en sort lorsque le matériau se refroidit. Le thermoformage est plus largement appliqué dans l'industrie de l'emballage, des plateaux jetables et des conteneurs. Ainsi, cette méthode se caractérise par des coûts relativement faibles et permet la création de produits fins et légers en grandes quantités.
4. Moulage par rotation
Le moulage par rotation ou roto-moulage est une méthode de moulage plus lente qui convient mieux à la production de grands articles vides tels que les réservoirs, les équipements de jeu et les bateaux comme les kayaks. Le plastique en poudre est placé dans un moule qui est ensuite chauffé et composé sur un système à deux plans. Lorsque le moule tourne, la poudre fond et se lie aux parois intérieures du moule, ce qui permet d'obtenir un produit solide et sans coutures. Ce produit convient à la production d'un récipient de grande taille et à parois plutôt minces, dont l'épaisseur des parois peut varier.
5. L'impression 3D
L'impression 3D ou processus de fabrication additive implique la construction d'un objet à l'aide d'un modèle physique créé à partir d'une source informatique. Alors que la plupart des autres technologies sont basées sur l'enlèvement ou le moulage, l'impression 3D permet un contrôle direct des géométries de surface complexes et des vides. Parce qu'elle permet de créer un modèle physique de la conception sans avoir recours à un moule coûteux, elle est fréquemment utilisée pour le prototypage. Elle est également appropriée pour les petites séries ou pour les assemblages qui nécessitent des matériaux spécifiques.
Comparaison de tous les types de procédés utilisés dans la conception et le développement de produits en plastique
Voici une comparaison détaillée de tous les types de processus utilisés dans la conception et le développement de produits en plastique ;
| Processus | Description | Idéal pour | Points forts | Limites | Coût |
| Moulage par injection | Plastique fondu injecté dans des moules | Pièces en grande quantité | Qualité constante, faible coût unitaire | Coût élevé de l'outillage | Haut |
| Moulage par soufflage | Moulage gonflé à l'air pour les creux | Bouteilles, récipients | Léger, cycle rapide | Limité aux formes creuses | Modéré |
| Thermoformage | Feuilles de plastique chauffées moulées | Emballages, plateaux | Faible coût d'outillage, mise en place rapide | Parois minces, formes limitées | Faible |
| Moulage par rotation | Rotation du moule pour les grands creux | Citernes, grands articles durables | Parois uniformes, faible coût d'outillage | Cycle lent, détails limités | Modéré |
| Impression 3D | Couche par couche à partir d'un modèle numérique | Prototypage, formes complexes | Personnalisable, aucun outil n'est nécessaire | Plus lent, résistance limitée des matériaux | Variable |
Processus complet de conception de produits en plastique
Nous allons examiner en détail toutes les étapes du processus de conception et de développement des produits en plastique ;
1. Définition des besoins
L'activité initiale du cycle de vie d'un produit en plastique est l'identification des caractéristiques de forme, d'utilisation et de performance. Ces caractéristiques englobent l'usage qui en sera fait, les personnes qui l'utiliseront et des questions telles que la durabilité, la flexibilité ou la résistance à différents facteurs environnementaux.
2. Créer un croquis conceptuel préliminaire
Les concepteurs réalisent ensuite ce que l'on appelle des esquisses, qui permettent d'imaginer l'apparence et la construction générale du produit. Ces croquis sont utiles lors des réunions préliminaires avec les parties prenantes, car ils donnent une brève vision de l'apparence et de l'utilité du produit.
3. Sélection initiale des matériaux
Une fois le concept de création résolu, les concepteurs choisissent les matériaux possibles en fonction de leurs caractéristiques telles que la résistance, la flexibilité, le poids, le coût et la recyclabilité. Cette étape permet de sélectionner le matériau qui répond aux exigences et à l'application du produit final sur le marché.
4. Conception des pièces en fonction des propriétés des matériaux
À ce stade, la structure du produit est définie en fonction des propriétés des matériaux choisis : densité, résistance à la traction, résistance à la chaleur, etc. Cette optimisation garantit que le produit est capable de fonctionner de manière optimale sur le terrain.
5. Analyse structurelle
L'analyse structurelle utilise des simulations et des tests assistés par ordinateur pour déterminer la capacité du produit à fonctionner comme il se doit et comme il a été conçu. Les obstacles potentiels peuvent entraver les performances du système et de sa partie tout au long du processus de conception, et il est donc préférable pour les concepteurs de les éviter.
6. Sélection finale des matériaux
Après les essais, les résultats du laboratoire et les évaluations supplémentaires sont utilisés pour consolider la décision des concepteurs quant aux matériaux les plus appropriés à utiliser. Cette étape permet de vérifier que le matériau choisi répondra aux besoins pour lesquels le produit a été conçu et à son cycle de vie prévu.
7. Modifier la conception pour la fabrication (DFM)
Dans Rapport DFM (conception pour la fabrication), se concentre sur les modifications de la conception afin d'améliorer le processus de fabrication et de réduire les coûts et les délais. Ces modifications peuvent porter sur la réduction du nombre de pièces, la conception de la forme pour le processus de fabrication choisi et la forme des pièces.
8. Le prototypage
Le prototypage consiste à mettre au point une première version grandeur nature de la conception. Ce modèle permet au concepteur et à l'ingénieur de se faire une idée de l'aspect, du fonctionnement et de l'utilisation du produit final. Les résultats du prototypage sont utiles car ils dictent la manière dont le produit final est modifié pour répondre aux exigences de qualité avant la diffusion en masse.
9. L'outillage
L'outillage est la fabrication d'outils et de moules avant le début d'un processus de fabrication à grande échelle. Pour les produits en plastique, il s'agit souvent de fabriquer des matrices spécialisées utilisées dans les étapes de formage telles que le moulage par injection ou le moulage par soufflage, qui dépendent de la forme et de la taille du produit final requis.
10. Production
Enfin, la production commence. Au cours de cette dernière étape, la production proprement dite du produit en plastique est réalisée conformément à la conception et aux spécifications qui ont été jugées parfaites. Le contrôle de la qualité du produit est essentiel, en particulier lorsqu'il s'agit d'évaluer si un produit particulier répond aux normes de qualité pertinentes ainsi qu'aux niveaux de performance attendus. Cette étape comprend également l'emballage, l'assemblage dans le cas où ils ont été désassemblés pour faciliter la manipulation, et la préparation pour l'expédition.
Éléments à prendre en compte lors de l'identification du processus approprié pour le développement de produits en plastique
Voici donc quelques éléments que vous devez garder à l'esprit lorsque vous choisissez un processus approprié ;
- Complexité des produits : Pensez à la complexité de la conception et à la capacité d'un certain type de processus à la gérer.
- Volume requis : Tenez compte du volume de production requis, car certains procédés sont adaptés à une production à faible ou à fort volume.
- Compatibilité des matériaux : Cela signifie que le processus de fabrication choisi doit s'aligner sur la gamme souhaitée de matériaux à utiliser.
- Implications en termes de coûts : Consultez les coûts de l'outillage, ainsi que les coûts des matériaux et de la production, afin de déterminer le niveau de qualité correspondant à cette ligne de production.
- Délai d'exécution : Estimez le temps nécessaire pour passer de la conception à la production et sélectionnez le processus le mieux adapté au calendrier du projet.
Avantages du processus optimal pour la conception et le développement de produits en plastique
Voici quelques avantages de l'utilisation de processus optimaux pour la conception et le développement de produits en plastique ;
- Le rapport coût-efficacité : Il y a toujours la maxime selon laquelle, si les processus sont conçus correctement, il y a toujours un moyen de rendre les produits moins chers et donc de gagner plus d'argent.
- Flexibilité de conception : Les solutions permettent des conceptions distinctes et la possibilité d'apporter des changements plus rapidement.
- Évolutivité : Ce type d'organigramme favorise l'efficacité de la production, car les processus peuvent facilement s'adapter à la chaîne de production pour répondre aux besoins du marché.
- Contrôle de la qualité : Cela signifie que des opérations bien organisées conduisent à la standardisation des produits et donc à l'amélioration de leur qualité.
- Durabilité : Il est possible de le rendre respectueux de l'environnement en utilisant des produits recyclés et en réduisant les déchets dans les processus.
Limites du processus de conception et de développement de produits en plastique
Voici quelques-unes des limites de la conception et du développement de produits en plastique ;
- Investissement initial élevé : Il existe quelques processus pour lesquels l'outillage peut être coûteux, par exemple le moulage par injection.
- Limitations matérielles : Tous les procédés ne doivent pas être en mesure d'accepter ou de traiter tous les types de matières plastiques.
- Complexité des changements de conception : Les modifications apportées après la phase d'outillage peuvent être très coûteuses et prendre beaucoup de temps.
- Contraintes de production : Certaines méthodes sont limitées par la taille ou la forme du produit fabriqué.
- Production de déchets : Certaines activités peuvent générer des déchets qui doivent être traités de manière appropriée.
Applications du processus optimal pour le développement de produits en plastique
Voici quelques-unes des utilisations les plus courantes du procédé optimal dans la fabrication de produits en plastique :
- Électronique grand public : Conception de boîtiers et de pièces pour des gadgets portables tels que les téléphones mobiles et les ordinateurs portables.
- Pièces détachées automobiles : Produire des matériaux à haute résistance et à faible poids qui contribueraient à améliorer les performances des véhicules.
- Dispositifs médicaux : Fabrication de pièces propres et précises pour des applications médicales.
- Solutions d'emballage : Créer des solutions d'emballage nouvelles et respectueuses de l'environnement pour différents produits.
- Produits pour la maison : Création de bols et d'autres ustensiles de cuisine, de chaises, de tables et d'armoires, parmi d'autres articles ménagers nécessaires.
Conclusion
En conclusion, la conception et le développement de produits en plastique est une étape importante pour concevoir des produits fonctionnels qui répondent aux exigences du marché en matière d'amélioration des performances. C'est pourquoi il est nécessaire de prendre en compte les étapes spécifiques et les facteurs importants du processus, comme le montre le cas, avec la bonne approche, les entreprises seront en mesure de naviguer avec succès dans un environnement concurrentiel. Par conséquent, il faut rester informé des progrès futurs dans la conception de produits en plastique en ce qui concerne les nouvelles technologies et les nouveaux matériaux.
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FAQ
Identifier les effets de la sélection des matériaux sur la conception des produits en plastique.
Il s'agit également d'un élément important du développement des produits, car le choix des matériaux détermine la durée de vie, l'utilisation et l'efficacité du produit.
Combien de temps faut-il pour qu'un nouveau produit en plastique passe par les différentes étapes de son développement ?
Cela peut prendre de quelques semaines à plusieurs mois en fonction de la complexité de la conception du produit, mais il faut compter au moins trois mois entre la conception et la production.
Quels sont les substrats typiques du plastique ? conception de produits?
Il s'agit du polyéthylène, du polypropylène, du polystyrène et du chlorure de polyvinyle, également connu sous le nom de PVC. Ils présentent tous ces caractéristiques et conviennent donc à diverses utilisations.
Des modifications peuvent-elles être apportées à la conception après la phase d'outillage ?
Oui, il est possible d'apporter des modifications. Cependant, cela coûtera plus de temps et d'argent, il est donc préférable d'effectuer les dernières modifications avant la mise en place de l'outillage.
Quel est le rôle du prototypage dans la conception d'un produit ?
Il s'agit de créer un modèle du produit proposé. Ainsi, les principaux problèmes peuvent être diagnostiqués avant la production réelle.
Est-il possible de développer des produits en plastique de manière durable ?
Oui, la plupart des processus ont adopté l'utilisation de produits recyclés afin de réduire les effets négatifs sur l'environnement.