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LES FONDAMENTAUX DE LA CONCEPTION D’UNE PIÈCE POUR L’INJECTION PLASTIQUE Par Pl

LES FONDAMENTAUX DE LA CONCEPTION D’UNE PIÈCE POUR L’INJECTION PLASTIQUE Par Plastisem Découvrir le processus de fabrication d’une pièce par injection plastique Connaître les principales règles de la conception d’une pièce injectable Gérer un projet incluant des pièces fabriquées en injection plastique LES FONDAMENTAUX DE LA CONCEPTION D’UNE PIECE POUR L’iN3ECTiON PLASTiOUE Far Flastisem sem 2 /01 / 02 /03 SOMMAIRE INTRODUCTION............................................05 À qui s’adresse cet ouvrage ?............................05 Quand utiliser l’injection plastique ?.................05 L’INJECTION PLASTIQUE...............................................07 Son histoire..........................................................07 Le plastique : définition...............................08 Fonctionnement d’une presse à injecter...........09 Structure d’un moule...........................................10 Caractéristiques d’une pièce injectée................11 CONCEVOIR SA PIÈCE...................................15 Les règles de base...............................................15 Les épaisseurs constantes Rayonner les arêtes Les dépouilles Gérer les contre-dépouilles Astuces de conception.................................................19 Les nervures Les puits Éviter les tiroirs Bien assembler son boitier Les pièces symétriques Pour aller plus loin..................................................24 Inserts et surmoulages Les tolérances, la norme NF T 58-000 www.plastisem.fr 3 / 04 / 05 / 06 /07 FINITION S DE LA PIÈCE....................................... Les états de surface............................................................... Logos et textes en relief.................................................................... Les couleurs ............................................................................ LES THERMOPLASTIQUES...........32 Les thermoplastiques courants.......................32 Les bioplastiques..............................................38 Les adjuvants....................................................39 POURQUOI TRAVAILLER AVEC PLASTISEM ?................40 Plastisem, de la modélisation 3D à l’injection plastique..................................40 Déroulement type de projets............................41 GLOSSAIRE.............................44 w. pl as tis e m. fr 5 INTRODUCTION /01 A.À qui s’adress e cet ouvrage ? Cet ouvrag e de vulgari sation de la techniq ue de l’injecti on plastiq ue a pour but de permett re à quicon que, quel que soit son niveau techniq ue, de mener à bien un 6 projet incluant la fabrication de pièces par l’injection plastique. Ainsi, il s’adresse donc aussi bien à un porteur de projet ayant besoin des connaissances de base pour échanger avec son bureau d’études, qu’à un étudiant en conception 3D souhaitant mieux connaitre cette discipline, qu’à un bureau d’études qui n’est pas familier avec cette méthode, mais qui dans le cadre de la réalisation d’un projet doit inclure ce procédé de fabrication. Avec ce guide, nous cherchons à répondre le plus efficacement possible à toutes les questions qui nous ont été posées ces dernières années dans le cadre de rencontres avec nos différents clients. Il n’a pas pour but de faire un état de l’art, mais simplement de donner les principales règles de l’injection plastique qui aideront à mener efficacement un projet à son terme. B.Quand utiliser l’injection plastique ? L’injection plastique est une méthod e de product ion faite pour la fabricat ion de pièces identiq ues en série. Elle comme nce général ement à être intéres sante vis-à- vis des autres méthod es à partir de quelqu es centain es de pièces. w. pl as tis e m. fr Un intérêt économique À partir d’un certain seuil, ce procédé de fabrication va souvent devenir économiquement plus intéressant que les autres mé- thodes notamment grâce à une matière première peu onéreuse, des temps de fabrication courts et un poids faible. Un intérêt technique L’injection plastique a également des atouts techniques. Cette méthode de fabrication permet d’avoir de beaux états de surface sans retouche ainsi qu’un ratio poids/solidité très intéressant. Aspect pièce Résistance Coût série Délai prod Poids pièce Injection plastique Usinage plastique Usinage métal Impression 3D Tableau indicatif pour une série de 5 000 pièces peu intéressant intéressant très intéressant www.plastisem.fr L’INJECTION PLASTIQUE /02 A.Son histoi re La pla stu rgi e exi ste de pui s l’A nti qui té av ec not am me nt la ca séi ne, ma is ell e se dé vel oppe surtout au cours du 19e siècle avec la mise au point de nouveaux plastiques comme le Chlorure de Vinyle, les Celluloïds ou la Galalithe (à base de lait). À ce stade, ces nouveaux matériaux permettent de fabriquer de petits objets et commencent à se substituer à des matériaux existants. Ils restent néanmoins souvent usinés et non moulés. La première partie du 20e siècle voit les grandes découvertes de nouveaux polymères et des processus industriels. C’est notamment l’apparition de l’injection plastique. Sur cette période, on découvre la Bakélite, le Polychlorure de Vinyle - PVC, Polyméthacrylate de Méthyle - PMMA, le Polyéthylène Haute Densité - PEHD ou encore les Polyamides - PA. La demande pour ces nouveaux matériaux grandit notamment lors de la Seconde Guerre mondiale. La deuxième partie du 20e siècle verra l’essor de la plasturgie et ses entreprises seront comme nos start-up actuelles. Bien que les principaux matériaux aient déjà été découverts, ils vont devenir de plus en plus performants et leur transformation industrialisée, notamment via l’injection plastique. Ainsi, la production de polymères est passée de 1.5 million de tonnes en 1950 à 348 millions de tonnes en 2017. w. pl as tis e m. fr 02/ L’INJECTION PLASTIQUE 8 B. Le plastique : définition La matière plastique est un polymère principalement composé d’atomes de carbone, d’oxygène, d’hydrogène et d’azote. Il est fabriqué majoritairement par la polymérisation de l’éthylène, du propylène et de l’acétylène qui sont des produits intermédiaires issus du vapocraquage du pétrole, gaz naturel ou encore charbon. H CH3 C C H H Formule chimique du polypropylène Il existe deux grandes familles de plastiques. Les thermoplas- tiques et les thermodurcissables. Les thermoplastiques, majoritairement utilisés en injection plastique, extrusion, thermoformage, se déforment à la chaleur. Cette propriété leur confère d’être facilement moulables et d’être recyclables qua- siment indéfiniment. À l’inverse, les thermodurcissables ne se déforment pas à la chaleur. Cette particularité leur confère de bonnes propriétés mécaniques, mais complexifie leur mise en application ainsi que le recyclage du matériau. Ils sont principa- lement utilisés dans des pièces très techniques ou de grandes pièces comme des coques de bateaux. Dans ce guide, nous nous concentrerons sur les thermoplastiques correspondant au procédé d’injection plastique mis en œuvre par Plastisem. www.plastisem.fr C.Fonctionnement d’une presse à injecter Verins de fermeture Plateau mobile Unité d’éjection Colonne de guidage Plateau fixe Collier de chauffe Granulés de plastique Trémie Vérin d’injection Moule Presse à injecter Buse d’injection Vis sans fin Le fonctionnement d’une presse à injecter pour la production de pièces est relativement simple. Des granulés de 2 à 3 mm de plastique sont versés dans la trémie. Ensuite, cette matière est ramollie en étant portée à 200°C – 250C° grâce à l’action combinée de la friction de la vis et des colliers de chauffe. La matière ainsi malléable est poussée vers la buse puis injectée dans le moule grâce au vérin d’injection. La pression d’injection peut atteindre 2 500 bars. La matière se répartit de façon homogène dans la cavité de l’outillage pour prendre sa forme définitive. La pièce est ensuite refroidie en quelques secondes entre 50C° et 80C° afin de la solidifier. La presse ouvre l’outillage et les éventuels tiroirs, la pièce est éjectée par la batterie d’éjection et chute dans un bac ou est saisie par un robot manipulateur. La presse se referme et le cycle w. pl as tis e m. fr recommence. www.plastisem.fr D. Structure d’un moule Le moule, également appelé outillage, est un élément déterminant dans le processus de fabrication d’une pièce injectée. C’est lui qui va donner la forme définitive à la pièce. Généralement fabriqué en acier, il va peser de quelques dizaines de kilos à plusieurs tonnes. Ejecteurs Plan de joint Tiroir Pièce moulée Doigt de démoulage Attelage d’éjection Carotte Rondelle de centrage Buse d’injection Carotte Batterie d’éjection PARTIE MOBILE Structure d’un moule Plan de joint PARTIE FIXE Partie mobile : partie du moule bridée sur le plateau mobile qui se déplace pour l’ouverture. Partie fixe : partie du moule bridée sur le plateau fixe de la presse. Batterie d’éjection : ensemble des éléments mobiles servant à éjecter la pièce. Éjecteurs : de forme cylindrique dans la plupart des cas, il en existe de toutes formes et vont servir à éjecter la pièce. Attelage d’éjection : élément permettant d’atteler la batterie d’éjection à la presse. Plan de joint : cette zone correspond à la jonction entre les dif- férentes parties du moule. Tiroir : utilisé si la pièce a des formes qui ne peuvent pas être démoulées naturellement. Pièce moulée : il s’agit de la pièce une fois injectée et refroidie qui aura alors pris la forme de la cavité usinée. Buse d’injection : le plastique fondu venant de la vis sans fin passe par la buse afin de remplir la pièce injectée. Le surplus de matière restant dans la buse et dans le canal d’alimentation est appelé carotte. Rondelle de centrage : cette rondelle sert à aligner le moule et l’unité d’injection de la presse pour se recentrer rapidement et simplement. E.Caractéristiques d’une pièce injectée Les pièces fabriquées via un processus d’injection plastique vont avoir quatre caractéristiques qui vont les différencier des pièces fabriquées via un autre processus : - Le point d’injection correspondant à l’entrée de la matière dans la pièce - Les traces d’éjecteurs nécessaires pour démouler la pièce de l’outillage - La ligne de plan de joint au niveau des zones de fermeture du moule - Les dépouilles, pour faciliter la sortie de la pièce de l’outillage en limitant les contraintes et sans la rayer. w. pl uploads/Ingenierie_Lourd/ guide-injection-plastique-plastisem-converti.pdf