Le conseil du mois - Octobre 2015



5 critères de conception à prendre en compte pour améliorer le taux de réussite des moules à empreintes multiples

 

Passer d'un moule à empreinte unique à un modèle permettant de produire deux, quatre ou huit pièces à la fois semble être le meilleur moyen d'augmenter le volume de production et de réduire les coûts des pièces. Ceci peut s'avérer vrai dans la plupart des cas, mais uniquement si les mesures adéquates sont prises et si les travaux préliminaires nécessaires sont effectués en amont. Concevoir une pièce destinée à un moulage à empreintes multiples n'est pas aussi simple que copier à répétition le fichier CAO nécessaire pour un moule à empreinte unique.


Les processus de physique rencontrés lors du forçage de plastique fondu dans les carottes, les canaux d'alimentation et les points d'injection changent à mesure que les moules deviennent plus grands et plus complexes, ces aspects étant susceptibles d'avoir une incidence sur la performance du moulage et la qualité de la pièce. De même, des variations thermiques au sein d'un corps de moule à empreintes multiples deviennent de plus en plus problématiques, et le plastique doit parcourir de plus grandes distances pour parvenir à la ligne d'arrivée. Ces aspects augmentent tous deux le risque de remplissage partiel des empreintes et de retassure, de même que la possibilité d'une déformation de la pièce après l'éjection.


Lors de l'adoption d'un outillage à empreintes multiples pour remplacer un modèle à empreinte unique, il importe de reconnaître que les pièces qui réagissent sans problème dans un moule à empreinte unique peuvent entraîner des difficultés avec d'autres, du moins non sans avoir à apporter d'abord quelques modifications à la pièce, au processus, voire au matériau.


Dans la première image, un modèle CAO 3D d'objectif est illustré avant son passage dans le moule à empreintes multiples illustré dans la seconde image.

Dans la première image, un modèle CAO 3D d'objectif est illustré avant son passage dans le moule à empreintes multiples illustré dans la seconde image.


Importance du point d'injection


L'un de ces ajustements concerne le point d'injection. À l'instar des points d'entrée d'environnements divers (animaux, personnes, etc), chaque modèle est conçu à des fins de contrôle. Les points d'injection utilisés dans le cadre du moulage par injection du plastique en font de même. Ils permettent l'écoulement du plastique fondu dans le moule au début du cycle d'injection, puis ils maintiennent celui-ci sous pression jusqu'au refroidissement du moule, à la solidification du plastique et à l'éjection subséquente de la pièce.


La fabrication de moules comporte davantage de types de points d'injection que de joueurs dans une équipe de football. Proto Labs s'appuie sur trois types uniquement. Des points d'injection à broches et par buse chaude sont souvent utilisés sur les moules à empreinte unique afin de résoudre les difficultés posées par des géométries de pièce complexes, et en vue de réduire les traces de point d'injection - c'est-à-dire tout signe de présence précédente de matériau du canal d'alimentation devant être ébavuré de la pièce finie, ces points d'injection n'étant utilisés que rarement, voire jamais, sur les moules à empreintes multiples. En l'occurrence, ce sont les points d'injection en nappe (également appelés points d'injection latéraux) qui priment. Non seulement ceci confère une flexibilité bien plus marquée en termes de positionnement des points d'injection - aspect très important lorsqu'il s'agit d'intégrer plusieurs pièces dans un moule - mais la plus grande trace laissée par les travaux réalisés au moyen d'un point d'injection en nappe permet d'absorber efficacement la charge d'écoulement résiduelle autour de cette partie du moule.


Voici un autre exemple illustrant comment éviter une reprise de conception de pièce coûteuse lorsque le choix d'un processus à empreinte multiple passe par le positionnement des points d'injection. Examinons le cas d'un moule pour couvercle de bouteille d'eau en plastique. Les prévisions de production limitée initiale peuvent dicter un positionnement du point d'injection dans un point d'injection de moule à empreinte unique à un emplacement spécifique du moule. Mais lorsque la production augmente et que le responsable de la chaîne d'approvisionnement décide qu'il est temps d'investir dans un outil à empreintes multiples, il se peut qu'il soit impossible d'obtenir l'emplacement du point d'injection d'origine du fait de modifications au niveau de l'orientation de la pièce, lesquelles sont nécessaires pour le moulage à empreintes multiples. En discutant des attentes en matière de produit avec les ingénieurs du service clientèle Proto Labs, dès le début du cycle de la conception, il est possible d'éviter ce type de raté.


Veuillez noter que nous vous déconseillons de concevoir votre propre système de canal d'alimentation et de point d'injection pour créer un outil à empreintes multiples personnalisé. Proto Labs peut se charger de vous aider à concevoir votre moule à empreintes multiples.


Tiroirs et inserts


Des situations semblables peuvent se produire avec un tiroir. Imaginons que vous avez conçu une bobine légère dont les faces latérales comportent autant de trous qu'un morceau de gruyère afin d'en réduire la masse. Il s'agit d'une utilisation parfaitement adaptée aux tiroirs qui glissent pour se mettre en place avant l'entrée du plastique dans le moule (ce qui réduit l'écoulement du matériau), puis ressortent avant l'éjection de la pièce. Si l'emploi de tiroirs peut convenir tout à fait à un moule à empreinte unique, cet accessoire de machine à coudre ne serait probablement pas adapté à un outillage à empreintes multiples du fait de cette exigence précise.


L'emploi d'inserts à chargement manuel doit également être examiné attentivement. Placer un petit bloc de métal dans une empreinte de moule afin de créer une découpe, sur une forme interne par exemple, constitue une opération relativement simple pour un moulage à empreinte unique. Toutefois, cette même approche appliquée à un outil comportant huit empreintes prendra du temps. Il conviendra donc de l'éviter si vous envisagez la réalisation d'importantes quantités de produits à l'avenir. Si tel est le cas, n'hésitez pas à nous en parler et nous vous aiderons à concevoir un moule plus efficace dès l'étape initiale.


Style de famille


Les clients de Proto Labs utilisent parfois des moules famille pour répondre à leurs besoins en matière de productions de petites séries. Ce type de moule est utilisé pour fabriquer différents composants d'un ensemble constitué de pièces multiples, ou des variantes multiples d'un seul composant en une seule fois. Si, enfant, vous avez assemblé un modèle Airfix en plastique (ou, à l'âge adulte, une réplique de chasseur TIE « Star Wars »), alors vous avez manipulé des pièces moulées famille. Si vous souhaitez adopter cette approche pour votre projet, soyez prêt à envisager des travaux supplémentaires et un plus grand investissement en termes d'outillage.


Deux moitiés d'un dispositif médical portatif sont conçues dans un moule famille.


Deux moitiés d'un dispositif médical portatif sont conçues dans un moule famille.


Du fait de tailles et de géométries de pièces diverses, les moules famille donnent lieu à des difficultés de conception supplémentaires. Il peut donc s'avérer judicieux d'envisager d'autres options de moulage (par exemple plusieurs outils à empreintes uniques) en attendant la réalisation de plus grandes séries justifiant un coût d'outillage plus élevé. Ceci étant dit, Proto Labs a géré avec succès de nombreux projets faisant appel à des moules famille, dès lors que la géométrie et la taille de la famille les permettaient. Par conséquent, adressez-vous d'abord à nous avant d'abandonner complètement cette idée.


Écoulement de matériau


Les matériaux s'écoulant aisément tels que le silicone liquide (LSR) conviennent généralement bien à un cas de figure à empreintes multiples. La silicone s'écoulant vraiment très aisément, la plupart des difficultés en matière d'empreintes multiples et de moules famille sont considérablement réduites. Si votre projet nécessite un matériau flexible doté d'une robustesse et d'une stabilité dimensionnelle excellentes, d'une bonne performance à des températures extrêmes, de fortes capacités de résistance chimique et de biocompatibilité, le silicone liquide constitue un choix très fiable.


Autres points à prendre en compte


Outre les éléments de conception uniques à l'outillage à empreintes multiples, il existe bien entendu des indications de moulage par injection générales à retenir telles que la dépouille, l'épaisseur de paroi, le choix de matériau et la finition de surface. Les chances de réussite augmentent avec les conceptions de pièce tenant compte de ces variables, ainsi que d'autres éléments, notamment à mesure que le nombre d'empreintes augmente. Voir notre récent Conseil de conception sur l'optimisation du moulage par injection de petites séries pour examiner plus avant les facteurs de conception à prendre en compte en vue du moulage par injection du plastique.


Voici donc l'essentiel à retenir : Une conception efficace de pièces moulées par injection vise à réduire le coût des pièces. Ceci est le cas qu'il s'agisse de réaliser 5 000 ou 5 000 000 de pièces. Certains concepteurs et fabricants ambitionnent de raccourcir le cycle de développement des moules en se ralliant d'emblée à l'outillage à empreintes multiples, pour procéder sans la phase critique du prototypage. Proto Labs déconseille une telle approche. Nous ne cherchons pas ainsi à vous vendre un autre moule mais à souligner le fait que réaliser des essais sur les pièces à l'aide d'un moule à empreinte unique constitue une excellente méthode pour examiner minutieusement la conception, améliorer la qualité et entraîner probablement des économies à long termes. Certains clients testent des itérations multiples d'une même pièce moulée en parallèle avec plusieurs moules à empreintes uniques avant de sélectionner la meilleure solution, puis d'adopter un moule à empreintes multiples. Une telle démarche peut augmenter la vitesse globale de mise sur le marché de votre produit, tout en vous aidant à éviter les obstacles liés à la rapidité de développement.


L'ensemble des considérations de conception indiquées ci-dessus et liées aux moules à empreintes multiples peut faire l'objet d'une discussion avec un ingénieur de notre service clientèle Proto Labs qui vous aidera à choisir l'outillage adapté.