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P r o j e t d e F i n d’E t u d e s Présenté par SOUFIEN BEN AMOR Pour obtenir

P r o j e t d e F i n d’E t u d e s Présenté par SOUFIEN BEN AMOR Pour obtenir le Diplôme National d’Ingénieur En Génie Mécanique Conception d’un moule d’injection plastique Réalisé à : BAXTER Soutenu le 22 Juin 2009 Devant le Jury : Président : M. Ghannouchi Membre : M. TSOUMAREV Oleg Rapporteur : Madame Souad Ben Slima Encadreur ENIT : M. Sami Ben Brahim Encadreur Entreprise : M. Walid Jebri Année : 2008-2009 ENIT BAXTER 2 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 DEDICACE Ce projet est dédié à ma famille qui m'a toujours poussé et motivé dans mes études. Sans elle, je n'aurais certainement pas fait d'études longues. Ce projet représente l'aboutissement du soutien et des encouragements qu'elle m'a prodigués tout au long de ma scolarité. Que dieu vous prête longue vie. ENIT BAXTER 3 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 REMERCIEMENTS C’est avec un réel plaisir que je résume ces quelques lignes en signe de gratitude et de profonde reconnaissance à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation et à l’accomplissement de ce travail et en m’apportant le soutient moral, intellectuel et technique dont j’ai besoin. Je remercie, en premier lieu, Monsieur SAMI BEN BRAHIM, enseignant à l’ENIT, pour avoir accepté de diriger ce travail et d’assurer la direction et l’encadrement de mon projet. Je remercie Monsieur WALID JABRI, directeur de la production de l’usine Bief Medital, de m’accorder ce projet et pour ces conseils constructifs et judicieux prodigués pendant toute la réalisation de ce travail. Je remercie également, Monsieur MOHAMED ALI MAJBRI, responsable du l’atelier du moulage, de m’avoir offrir de l’aide, et de son patience pour mener à bien cette étude. A mes collègues qui m’ont de temps en temps remonté le moral, j’exprime ma plus sincère reconnaissance et mon amitié. Enfin je ne peux mettre en clos cette rubrique sans exprimer ma gratitude aux membres de jury qui ont pris la peine d’évaluer ce modeste travail en faisant preuve d’attention et de patience. ENIT BAXTER 4 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 Sommaire Listes des figures ................................................................................................................ 6 Listes des Tableaux ............................................................................................................ 7 Introduction ........................................................................................................................ 8 Chapitre1 : Problématique et recherche bibliographique ...................................................... 9 1. Problématique ......................................................................................................................... 10 2. Présentation du BIEFFE MEDITAL ...................................................................................... 11 3. Les matières plastiques ........................................................................................................... 12 • 3.1. Historique ................................................................................................................... 12 • 3.2. Origine et composition ............................................................................................... 13 • 3.3. Différents types de matières plastiques ...................................................................... 13 • 3.4. Propriétés des plastiques ............................................................................................ 14 4. Mise en forme des matières plastiques ................................................................................... 16 • 4.1. Principe de mise en forme .......................................................................................... 16 • 4.2. Différents procédés de mise en forme des matières plastiques .................................. 16 • 4.3. Le moule d’injection de plastique .............................................................................. 20 Chapitre 2 : Analyse fonctionnelle de besoin ..................................................................... 25 1. Etude de besoin ...................................................................................................................... 26 2. Cahier des charges fonctionnelles ......................................................................................... 35 3. Analyse fonctionnelle technique ........................................................................................... 36 Chapitre 3: Conception du moule d’injection plastique ...................................................... 41 1. Introduction ............................................................................................................................ 42 2. Choix de la configuration du moule et de la forme de l’empreinte ........................................ 42 • 2.1La configuration du moule ........................................................................................... 42 • 2.2. Description de l’empreinte .......................................................................................... 43 3. Choix de la presse et détermination du nombre d’empreintes optimal .................................. 44 • 2.3. Choix d’une presse à injecter ..................................................................................... 44 • 2.4. Choix du nombre d’empreintes optimal .................................................................... 47 • 2.5. Emplacement des empreintes ...................................................................................... 49 ENIT BAXTER 5 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 4. Alimentation du moule ........................................................................................................... 50 • 4.1. Seuil en tunnel .......................................................................................................... 50 • 4.2. Seuil capillaire ........................................................................................................ 51 • 4.3. Choix du type d’alimentation .................................................................................. 52 • 4.4. Définition du point d’injection .............................................................................. 53 5. Etude rhéologique .................................................................................................................. 54 6. Events .................................................................................................................................... 59 7. Système de refroidissement ................................................................................................... 59 8. Système de démoulage .......................................................................................................... 61 9. Guidage et centrage ............................................................................................................... 62 10. Description du moule de Roller .............................................................................................. 63 Chapitre 4 : Choix des matériaux du moule et dimensionnement des Outillages ................. 65 1. Choix du matériau métallique du moule ................................................................................ 66 2. Dimensionnement du poinçon et de la cavité ......................................................................... 66 3. Choix de la carcasse est dimensionnements des plaques........................................................ 70 4. Dimensions des tasseaux ........................................................................................................ 70 5. Colonnes de guidage ............................................................................................................... 70 Conclusion ....................................................................................................................... 71 Références bibliographiques………………………………………………….…………………………76 ENIT BAXTER 6 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 LISTES DES FIGURES Figure 1 : Composant du limiteur de débit ................................................................................................. 10 Figure 2 : Outil de perfusion ....................................................................................................................... 10 Figure 3 : Principe de mise en forme des thermoplastiques ...................................................................... 16 Figure 4 : Presse d’injection du plastique .................................................................................................. 17 Figure 5 : Cycle de moulage ...................................................................................................................... 19 Figure 6 : Composition d’un moule ............................................................................................................ 20 Figure 7 : Algorithme principal de construction d’un moule ..................................................................... 24 Figure 8 : Histogramme des souhaits .......................................................................................................... 35 Figure 9: Configuration du moule……………………………………………………………..…...……..44 Figure 10 : Matrice et poinçon .................................................................................................................... 44 Figure 11 : courbes des différents coûts en fonction du nombre d’empreintes .......................................... 48 Figure 12 : Temps de fabrication/mois ....................................................................................................... 48 Figure 13 : Différentes dispositions pour les empreintes ............................................................................ 49 Figure 14 : Carotte perdue .......................................................................................................................... 51 Figure 15 : Comparaison entre différents points d’injections ..................................................................... 54 Figure 16 : Temps de remplissage .............................................................................................................. 55 Figure 17 : Température de la matière ........................................................................................................ 56 Figure 18: Température de la matière à la fin de remplissage .................................................................... 57 Figure 19: Evolution de la pression au cours de remplissage ………………….…………………….……61 Figure 20:Evolution de la pression d’injection à la fin de remplissage ...................................................... 58 Figure 21 : les zones d’emprisonnement de l’air ........................................................................................ 59 Figure 22: Circuit de refroidissement du moule ......................................................................................... 60 Figure 23 : Principe d’éjection……………………………………………………….………………....….66 Figure 24 : Moule d’injection à canaux froids (12 empreintes) pour la fabrication de Roller ……..……..69 Figure 25 : Dureté suivant la température du revenu pour l’acier Z40C13 ................................................ 66 Figure 26 : Critère de Von Mises pour le poinçon ...................................................................................... 67 Figure 27: Déplacement aux nœuds pour le poinçon .................................................................................. 68 Figure 28 : Critère de Von Mises pour la cavité ........................................................................................ 69 Figure 29: Déplacement aux nœuds pour la cavité ..................................................................................... 69 ENIT BAXTER 7 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 LISTES DES TABLEAUX Tableau 1 : Nomenclature de l’outil de perfusion ...................................................................................... 10 Tableau 2 : Eléments de l’environnement .................................................................................................. 28 Tableau 3 : Classe et niveau de flexibilité…………...………...………………… ……………………….33 Tableau 4 : Caractérisation des fonctions ................................................................................................... 33 Tableau 5 : Note selon le degré d’importance………………………...………………………….………...35 Tableau 6 : Hiérarchisation des fonctions de services ................................................................................ 34 Tableau 7 : comparaison des rendements des presses ................................................................................ 46 Tableau 8 : Coût de fabrication annuel ....................................................................................................... 47 Tableau 9 : Coût du moule avec carotte ...................................................................................................... 48 Tableau 10 : Coût du moule en bloc chaud ................................................................................................. 48 Tableau 11 : Dimensions des canaux .......................................................................................................... 51 Tableau 12 : Appréciation du choix adéquat selon différent critères ......................................................... 53 ENIT BAXTER 8 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 INTRODUCTION L’évolution de la mise en œuvre des matières plastiques dans divers secteurs reflète l’importance pour le présent et l’avenir d’un matériau de construction qui s’est propagé dans l’industrie. Les objets en matière plastique peuplent notre vie quotidienne. Qu’il s’agisse des éléments de carrosserie dans l’industrie automobile, des appareils électroménagers, du matériel électrique, du matériel médical, etc.… Partout l’utilisation de ces matières plastiques apporte des solutions fabrication simple, de réalisation fiable et esthétique et de prix de revient compétitif. Les économies résultent non seulement du coût de la matière première de base, mais aussi de faite des grandes cadences de production permises grâces aux machines de transformation, qui sont de plus en plus performantes. Ces machines permettent d’obtenir en une seule opération un produit fini compliqué qu’autre fois, il fallait le constituer par l’assemblage d’un nombre important d’éléments. Le secteur fait intervenir différentes technologies, notamment l’injection, l’extrusion, le moulage par compression et l’extrusion/soufflage. Notre travail consiste à faire l’étude et la conception de deux moules d’injection pour la production en série de deux composants en plastique constituant ensemble un limiteur de débit à usage médical. ENIT BAXTER 9 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 CHAPITRE1 : PROBLEMATIQUE ET RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE ENIT BAXTER 10 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 1. Problématique Baxter envisage dans le présent projet de fin d’étude de concevoir deux moules d’injection plastique pour la fabrication d’une première pièce appelée ‘ROLLER SLITTA’ et d’une seconde appelée ‘ROLLER ROTELLA’, tous les deux en polyéthylène, en partant de leur dessin de définition et qui doivent garantir une production égale à 170000 pièces/mois. (Voir figure 1.a et 1.b). Figure1 : Composant du limiteur de débit Ces deux pièces font parti d’un outil de perfusion, appelé limiteur de débit, et présenté dans la figure2 Tableau 1 : Nomenclature de l’outil de perfusion Figure 2 : Outil de perfusion Numéraux de composant Nomenclature A Tools infusion 1 Vented drip chamber 2 Tube 3 ROLLER SLITTA 4 ROLLER ROTELLE 5 FLASHBALL ENIT BAXTER 11 SOUFIEN BEN AMOR PROJET DE FIN D’ETUDE 2009 Or et afin d’aboutir à la uploads/Ingenierie_Lourd/ pfe2009-sofien-ben-amor.pdf