Améliorer la conception de pièce à l'aide d'une épaisseur de paroi uniforme


Obtenez des parois et des formes régulières à l'aide de légers ajustements apportés à la géométrie et aux matériaux

 

 

Examinez un support pour brosse à dent moulé par injection, un bidon à essence en plastique ou le plateau en argent dans l'armoire de la cuisine. Vous remarquez comment les parois de ces articles ménagers sont toutes relativement uniformes ? Ceci tient à l'une des règles fondamentales en matière de moulage par injection de plastique, et ne pas en tenir compte peut entraîner des retassures, un gauchissement et des pièces inexactes ou non-fonctionnelles. Toutefois, les exigences fonctionnelles des produits de consommation, médicaux, aérospatiaux et industriels ne permettent souvent guère aux concepteurs de tenir compte de l'écoulement de la matière et des propriétés de remplissage du plastique, lesquels sont tous deux déterminés au moins partiellement par l'épaisseur de paroi.

Pour obtenir une épaisseur de paroi uniforme, commençons par étudier les éléments de base :

  • Proto Labs, Ltd.L'épaisseur des parois de toute pièce moulée par injection de matière plastique doit être supérieure ou égale à 40 à 60 pour cent de l'épaisseur des parois adjacentes, et toutes les parois doivent être comprises dans la plage d'épaisseurs recommandées pour le matériau sélectionné.
  • Les géométries de pièces telles que les longueurs étendues non pourvues de support, les angles vifs intérieurs et les bossages mal conçus doivent être évités, quelle que soit l'épaisseur de paroi.
  • Servez-vous de nervures afin de renforcer les parois hautes lorsque cela s'avère nécessaire.
  • Proto Labs, Ltd.Les angles vifs extérieurs ne posent pas de problème mais placer un arrondi sur les angles intérieurs — dès lors que la conception de la pièce le permet — les rend plus solides et réduit la contrainte entraînant un gauchissement.
  • Les bossages doivent obéir à la règle de base associée à une conception de paroi appropriée correspondant à une distance de 40 à 60 % de la zone environnante afin d'éviter un risque de retassure.
  • Enfin, suivez les recommandations en matière d'angles de dépouille (1 degré de dépouille par 25 mm d'épaisseur d'empreinte constitue une bonne règle à suivre en général), et veillez à conserver une dépouille constante au niveau de l'ensemble de la pièce afin d'éviter des contraintes intérieures entraînant un gauchissement et une ondulation.

Choix des matériaux

En matière d'épaisseur de paroi, l'un des plus importants points à prendre en compte concerne le matériau à utiliser pour votre projet. Face aux centaines de matériaux qu'il est possible de choisir, porter son choix sur le plus adapté peut s'avérer difficile. Vous pouvez visualiser en ligne les résines disponibles qui sont regroupées par familles, accompagnées des plages d'épaisseurs de paroi recommandées, de même que des informations détaillées sur les propriétés des matériaux, la résistance à la traction, la résistance aux chocs et les températures maximales de fonctionnement. Vous trouverez également de plus amples informations sur notre Page matériaux.

Proto Labs, Ltd.

Commencez par examiner les caractéristiques les plus importantes pour le produit fini :

  • Le produit doit-il être résistant aux produits chimiques ou doit-il résister à la lumière ultraviolette (UV) ?
  • Le plastique sera-t-il exposé à un contact direct avec des flammes ou à des températures extrêmes ?
  • Dans quelle mesure la pièce doit-elle être solide et devra-t-elle ployer si elle est soumise à une charge ?
  • Si la couleur est un facteur important, le plastique peut-il être peint, et un colorant peut-il être ajouté avant l'injection ?
  • Et quels sont les besoins en matière d'opacité ? Certains plastiques sont dotés de bonnes propriétés optiques alors que d'autres le sont beaucoup moins.
  • Le produit sera-t-il utilisé dans un environnement électromagnétique ?

Lors de l'évaluation de l'ensemble de ces facteurs, se reporter à la section du site Internet consacrée à l'épaisseur des parois. Naturellement, une matière constitue un bon choix potentiel uniquement si elle peut être moulée selon les dimensions et la géométrie requises pour votre projet, tout en répondant aux exigences techniques y afférant. Lorsque le matériau est sur le point d'être choisi, veuillez passer un appel téléphonique aux ingénieurs de notre service clientèle. Ils pourront vous fournir directement des conseils ou vous mettre en relation avec un expert au sein de notre réseau de fournisseurs de matériaux.

Ainsi, le nylon 6/6 s'écoule facilement, il convient bien aux pièces dotées de parois minces et offre une excellente résistance à l'impact. Toutefois, il se peut que vous ayez refusé ce choix en raison de sa résistance moyenne et de son manque de résistance à la chaleur. L'ajout de renforcements en fibres de verre à la résine rend non seulement le nylon plus solide mais cela lui permet d'être beaucoup plus résistant à la chaleur. Le verre réduit également le risque de retassure au niveau des sections épaisses mais il peut entraîner un gauchissement sur les zones de faible épaisseur, en fonction de l'écoulement de la matière durant le processus de moulage.

Dans certains cas, il se peut que l'on vous recommande l'emploi d'une famille de matériaux complètement différente :

  • Le polycarbonate est un matériau utilisé couramment lors de la conception de composants optiques. Toutefois, l'acrylique constitue souvent un choix plus indiqué sur les pièces épaisses car il est moins sensible aux risques de retassures, vides, bulles et détails de pièce insatisfaisants.
  • Proto Labs, Ltd.Le silicone liquide (LSR) de qualité optique offre une transmission de la lumière et une clarté de produit bien supérieures et permet aux concepteurs de dévier des règles associées aux caractéristiques de paroi épaisses et minces, même lorsqu'il s'agit de formes de pièce très minces.
  • Un matériau ressemblant au styrène et connu sous le nom de résine K constitue souvent une bonne solution de remplacement de l'ABS ou du polycarbonate dans les éléments de structure grand format.
  • Le polymère à cristaux liquides (LCP) constitue une autre matière chargée verre non seulement solide mais pouvant également faire l'objet d'une réduction de l'épaisseur si cela s'avère nécessaire.

Là également, il existe des centaines de matériaux et des milliers de façons de les ajuster, de les mélanger ou de les affiner afin de produire les résultats recherchés.

Modifications astucieuses

Et même si la combinaison d'attributs de matériaux parfaite ne peut être trouvée, inutile de perdre espoir. Des modifications astucieuses apportées à la géométrie d'une pièce peuvent permettre fortement d'éviter les contraintes internes et les faiblesses potentielles produites par une épaisseur de paroi qui est loin d'être optimale. Les pièces en forme d'haltères ou de bobines de couture sont idéales pour le noyautage qui élimine d'importantes sections transversales de matériau, selon un processus similaire aux tranches coupées sur une pomme, la différence étant que la partie centrale solide reste en place. Il s'agit d'une bonne solution pour éviter les retassures, réduire la consommation de matériau et alléger les pièces, tout en n'enlevant rien à leur solidité (et en la renforçant parfois). Et les pièces telles que les couvercles de boîte dotées de parois hautes et minces peuvent être renforcées à l'aide de goussets, dès lors que l'épaisseur de paroi relative du matériau de support suit la règle des 40 à 60 % mentionnée précédemment. Ce élimine également le risque d'ombrage qui se produit lorsqu'une partie de la pièce refroidit plus rapidement que les autres.

Analyse de faisabilité

Lorsque vous aurez reçu le devis pour votre pièce, veillez à étudier l'analyse de faisabilité (DFM) également fournie. Elle contient des commentaires visant à améliorer la moulabilité de votre pièce. Les zones trop épaisses ou trop minces seront identifiées par un code couleur en fonction de l'épaisseur de paroi nominale, et elles seront accompagnées de recommandations sur les changements à apporter aux angles de dépouille. Les plans de joint, les éjecteurs et les points d'injection, les contre-dépouilles, les tiroirs et les points nécessitant des inserts à charge manuelle sont également affichés. Si cela est jugé nécessaire, une analyse de flux peut être réalisée, afin d'analyser les points de pression situés autour des points d'injection, et en vue d'identifier les lignes de soudure potentielles. Comme toujours, n’hésitez pas à nous contacter en composant le +33 (0) 4 27 50 29 47 ou par email à l'adresse customerservice@protolabs.fr pour toute question ou préoccupation éventuelle.