Introduction

Le moulage par injection est un procédé de fabrication additive permettant de produire en masse des pièces de petite ou moyenne taille. Des granulés de plastique chauffés sont injectés sous pression dans un moule métallique et refroidis pour former le produit souhaité. Le moulage par injection est couramment utilisé pour produire des pièces en plastique en grande quantité et est sans doute la méthode de fabrication de plastique la plus répandue.

Cet article traite des avantages et des inconvénients des structures en lattice pour l'impression 3D.

Avantages du moulage par injection

Le moulage par injection est un procédé de fabrication populaire utilisé pour créer des pièces en injectant un matériau dans un moule. Les matériaux les plus courants sont les polymères thermoplastiques ou thermodurcis. Le moule est généralement en acier ou en aluminium. Les granulés de plastique sont versés dans une chambre où le matériau est chauffé et liquéfié. Le matériau liquéfié est injecté dans les moules et on le laisse prendre et durcir pour obtenir la forme du produit. Le procédé de moulage par injection permet de produire en série des formes complexes avec de bonnes tolérances sur les matériaux. Pour les matériaux thermoplastiques, les pièces défectueuses, les canaux, les carottes et autres déchets sont généralement recyclés sous forme de matière "rebroyée". Les granulés de plastique vierge peuvent être combinés avec des granulés de plastique recyclés dans des pourcentages spécifiques généralement déterminés par l'assurance qualité.

Le rebut peut être composé des éléments suivants :

 
  • Coureurs
  • Portail
  • Tige
  • Flash - Débordement de matériau qui s'échappe du moule.
 

Il existe deux grandes catégories de matières plastiques : les thermodurcissables et les thermoplastiques :

  • Matériaux thermodurcissables - Ces matériaux sont un type de polymère réticulé avec d'autres matériaux pour former un matériau solide et non malléable. Une fois durcis, les matériaux thermodurcis ne peuvent être remoulés ou réchauffés sans se décomposer. Les époxydes, les polyuréthanes, les résines phénoliques et les silicones sont des exemples de matériaux thermodurcis. Les matériaux thermodurcis sont souvent utilisés dans des applications qui nécessitent une résistance et une stabilité élevées. Les matériaux thermodurcis sont couramment utilisés dans les applications qui nécessitent un matériau solide et durable, capable de résister à des températures élevées et d'offrir une bonne résistance chimique. L'époxy, les résines phénoliques, le polyester et le vinylester sont des exemples de matériaux thermodurcis.
  • Matériaux thermoplastiques - Ces matériaux polymères peuvent être fondus à plusieurs reprises et transformés en produits au cours du processus de moulage par injection. Les matériaux excédentaires et les pièces défectueuses peuvent être broyés en minuscules particules, refondus et transformés en nouveaux produits à de nombreuses reprises. Les matériaux sont généralement légers, durables et ont un large éventail d'applications. Il s'agit notamment de produits de consommation, d'emballages, de pièces automobiles et d'articles médicaux.

Les nombreux avantages du procédé de moulage par injection sont les suivants :

  1. Production de masse/faible coût par pièce - La capacité à produire des produits en masse de manière cohérente est le principal avantage du processus de moulage par injection. Le coût de fabrication par pièce est peu élevé une fois les dépenses d'investissement payées. Ce procédé est tout à fait souhaitable, car les prix des produits ont tendance à baisser de manière drastique à mesure que le nombre de pièces produites augmente.
  2. Faibles taux de rebut - Le procédé d'injection produit des taux de rebut relativement faibles par rapport aux procédés de fabrication traditionnels.
  3. Cohérence du produit - Le processus de moulage par injection est connu pour sa répétabilité et sa cohérence, ce qui le rend idéal pour la production de masse.
  4. Processus efficace - Ce processus est rapide, cohérent et présente des temps de cycle courts. Les moules à cavités multiples augmentent encore la rapidité du cycle de production.
  5. Sélection des matériaux - Un large choix de matériaux est disponible pour l'industrie du moulage. En outre, les plastiques, le caoutchouc et le silicone sont des matériaux disponibles.
  6. Précision dimensionnelle - Les pièces peuvent être produites avec des tolérances serrées. Des tolérances dimensionnelles de +/- 0,005" ne sont pas rares.
  7. Peu ou pas de post-traitement - En général, une post-production minimale est nécessaire.

Le moulage par injection est un procédé de fabrication très répandu qui permet de produire des pièces pour plusieurs industries, dont les suivantes :

  • Transport (y compris l'automobile et l'aérospatiale) - Les fabricants de moulage par injection fournissent une grande variété de pièces, notamment des bouchons de réservoir, des boutons et des interrupteurs, des poignées, des plaquettes de frein et des panneaux de carrosserie.
  • Aliments et boissons - Les produits alimentaires et les boissons doivent répondre à des normes strictes de la Food and Drug Administration (FDA). Le moulage par injection permet aux entreprises du secteur de l'alimentation et des boissons de répondre à ces normes en fabriquant des produits avec des matériaux et des plastiques de qualité alimentaire.
  • Produits pharmaceutiques - Le moulage par injection est utilisé pour fabriquer divers produits pharmaceutiques, notamment des seringues, des flacons, des inhalateurs, des bouchons, des kits de diagnostic, etc. Ces pièces sont également conformes aux normes industrielles et gouvernementales en matière de composition des matériaux, de stérilisation, d'uniformité et de qualité. 
  • Médical - Le moulage par injection fournit une quantité importante de produits médicaux, notamment des instruments médicaux, des implants, des prothèses, des kits de tests de diagnostic, des emballages de dispositifs, des produits de préparation chirurgicale, des pièces de stéthoscope, des composants de radiographie et des outils de recherche médicale. Ces produits sont soumis aux mêmes normes strictes que les produits pharmaceutiques, les aliments et les boissons.
  • Produits de consommation - Il existe une pléthore d'articles fabriqués pour les produits de consommation par moulage par injection de plastique. Il s'agit notamment d'articles ménagers, de boîtiers électroniques, de composants, de jouets, de pièces automobiles, d'articles de loisirs, d'outils de jardinage, de boîtiers d'outils électriques, d'accessoires d'ordinateurs et de téléphones, d'instruments de musique, etc.
  • Télécommunications - Il s'agit d'adaptateurs, de connecteurs, d'attaches de câbles, de supports d'antennes et d'autres câbles de communication et de données.
  • Construction - Les pièces moulées dans le secteur de la construction comprennent les raccords de drainage et de plomberie, les cadres de fenêtres et de portes, les tuiles, les revêtements, les garnitures, d'autres éléments architecturaux, les composants d'isolation, les boîtes de jonction électrique et d'autres composants.

Inconvénients du moulage par injection

Si l'industrie du moulage par injection présente de nombreux avantages, comme pour tout produit fabriqué en série, elle présente également certains inconvénients. Ceux-ci sont énumérés ci-dessous :

  1. Coûts élevés de l'outillage et de l'équipement - Les coûts des machines de moulage par injection sont élevés. Ces machines coûtent des centaines de milliers de dollars. Les moules de production industrielle peuvent coûter entre 25 000 et 50 000 dollars. Les outils prototypes sont souvent utilisés pour développer un outillage coûteux.
  2. Processus de développement des moules - Les délais d'approvisionnement en outillage peuvent atteindre 12 semaines pour les moules complexes qui produisent des pièces précises. La mise au point du moule nécessite souvent des modifications de l'outillage. L'emplacement des portes, les éjecteurs, etc., sont des aspects essentiels d'un bon développement de produit.
  3. Conception de produits - Le processus de conception peut être compliqué et des prototypes sont souvent nécessaires pour minimiser les coûts. Les grandes contre-dépouilles doivent être évitées et augmentent souvent les coûts du projet. Des rayons et des dépouilles adéquats sont nécessaires pour éjecter les pièces du moule. L'épaisseur des parois doit être contrôlée.
  4. Rétrécissement du matériau - Le rétrécissement est causé par une combinaison de facteurs, notamment le type de matériau plastique utilisé, la taille et la forme de la pièce moulée, l'épaisseur de la paroi de la pièce, la vitesse de refroidissement du matériau plastique et les conditions de moulage. Ces variables doivent être ajustées pour optimiser le processus de production.
  5. Risque de défaut de production - Si le moule n'est pas conçu correctement ou si les paramètres du processus ne sont pas établis, des défauts peuvent survenir et s'accumuler rapidement s'ils ne sont pas contrôlés de manière adéquate lors de la mise en place et de la production.
  6. Restrictions concernant les grandes pièces - Il existe des limitations de taille pour les machines de moulage par injection et les moules.
  7. Les petites séries sont coûteuses - Le processus de moulage est axé sur la production de gros volumes afin d'optimiser les coûts. Les petites séries rendent difficile l'absorption des coûts associés à la mise en place.
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