Les clés de la conception de pièces moulées par injection avec surmoulage rapide


Le surmoulage rapide permet de réaliser des prototypes surmoulés dans les matières finales en seulement 15 jours

 

 

Le moulage par injection est une technique de fabrication courante et peu onéreuse. Très utilisé pour la fabrication de toutes sortes de pièces, des dispositifs médicaux aux jouets en passant par les appareils électroménagers ou les pièces automobiles, il donne des pièces légères et résistantes qui, dans de nombreuses applications, se substituent au métal coulé ou usiné.

Malgré tout, les pièces en plastique moulé par injection ont parfois besoin d’un petit coup de pouce. En effet, pour de multiples raisons (faible résistance au choc ou aux vibrations, surfaces glissantes, mauvaise ergonomie, défauts d’aspect, etc.), il faut souvent ajouter une deuxième pièce moulée faisant office de prise, de poignée, de manche ou de cache.

Certains fabricants choisissent d’assembler les deux composants moulés avec de la colle, des vis ou par verrouillage mécanique, mais l’opération se révèle coûteuse et chronophage, pour des résultats parfois peu satisfaisants. Heureusement, la technique du surmoulage rapide offre une bonne solution.

Proto Labs, Ltd.

Le service rapide de surmoulage de Proto Labs permet d’injecter sur une pièce déjà réalisée (support) une seconde matière pour créer par addition une poignée par exemple comme dans l’image ci-dessus.

Cet article décrit les trois points clés du surmoulage rapide :

  • Liaison
  • Matières
  • Principe

Qu’est-ce que le surmoulage rapide ?
C’est une technique qui utilise une liaison chimique ou mécanique (et souvent les deux) pour marier deux pièces de façon irréversible. Elle évite les assemblages complexes, simplifie la conception des produits et permet d’améliorer les caractéristiques de nombreuses pièces moulées par injection.

Chez Proto Labs, le procédé se déroule de la façon suivante : une pièce préalablement moulée (le support) est replacée dans la presse, puis une deuxième matière plastique ou silicone liquide est injectée sur, dans et autour de ce support. Cette méthode en deux étapes nécessite une paire de moules : un pour le support et l’autre pour l’ensemble du produit surmoulé. Elle nécessite aussi l’intervention d’un technicien pour charger les supports dans la machine et extraire les produits finis. On parle de « pick and place ».

Que dire de plus ? Avant de vous lancer dans un projet de conception avec surmoulage, vous devez étudier plusieurs paramètres importants :

  • Liaison. Le surmoulage nécessite une bonne liaison entre les deux matières.
  • Matières. La matière du support et la matière surmoulée doivent être physiquement, chimiquement et thermiquement compatibles.
  • Principe. Le surmoulage est soumis aux mêmes principes de moulabilité, mais il présente quelques spécificités.

Proto Labs, Ltd.

Liaison
Commençons par la liaison. Sur une pièce surmoulée idéale, il est impossible de séparer la matière surmoulée du support sans qu’elle se déchire ou emporte une partie du support avec elle. Par exemple, les thermoplastiques TPU et TPC forment une liaison chimique forte avec l’ABS, le polycarbonate et le PBT. Le Santoprene TPV, qui est un vulcanisat souple mais solide très utilisé pour les joints d’étanchéité, les applications agroalimentaires ainsi que les fils et câbles électriques, est pour sa part plus limité : il se lie facilement au polypropylène, mais guère plus.

Il n’est pas toujours possible d’obtenir une liaison chimique forte ; et c’est même souvent inutile. Prenons le cas d’un couvercle de boîtier électronique moulé pourvu d’un joint d’étanchéité surmoulé fait d’une matière souple. Étant donné que le joint ne peut aller nulle part une fois le couvercle en place, la force de liaison doit être suffisante pour le maintenir plaqué contre le support afin qu’il ne tombe pas et ne bouge pas au moment de la fermeture du boîtier. Cet exemple constitue d’ailleurs une excellente application de surmoulage, en évitant l’utilisation d’un joint plat en caoutchouc ou papier découpé à l’emporte-pièce qui nécessite un collage manuel.

Nous recommandons généralement de prévoir un verrouillage mécanique en plus ou à la place d’une liaison chimique. Cela nécessite la formation d’une contre-dépouille dans le support, ou d’une série de trous dans lesquels la matière de surmoulage pourra s’écouler, créant des encrages de sécurité pour les applications les plus exigeantes. Si vous ne savez pas comment ajouter ces éléments à votre conception, contactez l’un de nos experts au +33 (0)4 27 50 29 47 ou à l’adresse suivante : customerservice@protolabs.fr.

Proto Labs, Ltd.

Une accroche mécanique – comme ci-dessus – est fortement recommandée si l’adhésion des deux éléments est critique pour votre application. Cela permet d’augmenter ou même de remplacer une accroche chimique.

Maximiser le choix de matières
Il y a de nombreuses raisons de recourir au surmoulage. L’une des plus courantes est l’amélioration de la prise en main d’un produit tout en préservant ses propriétés mécaniques, par exemple la poignée d’un outil électrique ou le manche antidérapant d’un instrument chirurgical. Dans ce cas, du TPU sur de l’ABS constitue un excellent choix. Le surmoulage offre aussi un moyen simple d’améliorer l’esthétique des produits ainsi que la signalétique des marques (branding). Ainsi, une franchise d’articles de sports pourra équiper une équipe de rugby de protège-dents en deux parties aux couleurs du club, tandis qu’un célèbre fabricant de tracteurs pourra habiller ses tondeuses autoportées de capots surmoulés jaune et vert.

Le LSR est une autre matière prisée pour le moulage par injection. Elle présente une excellente résistance à la traction et à la déchirure, est hydrophobe, souple, antibactérienne, anti-UV et biocompatible. Le seul inconvénient du LSR, du moins en surmoulage, est sa température de moulage relativement élevée, de 177 °C, qui est suffisamment chaude pour ramollir certains supports, notamment l’ABS ou le polyéthylène. Heureusement, le poly(téréphtalate de butylène) (PBT) et le nylon chargé verre y résistent sans problème.

Chez Proto Labs, nous proposons plus de 100 matières (silicones liquides et résines thermoplastiques techniques) et plusieurs dizaines de colorants.

Respecter les règles (principe)
Le surmoulage repose sur le même principe que les procédés de moulage par injection classiques, avec toutefois quelques particularités :

  • Les deux pièces doivent présenter des angles de dépouilles appropriés, une épaisseur de paroi uniforme et des lignes de transition douces.
  • L’épaisseur de la matière de surmoulage doit être inférieure ou égale à celle du support.
  • La température de fusion de la matière de surmoulage doit être inférieure à celle du support.
  • Si une liaison chimique est impossible, ne désespérez pas : les verrouillages mécaniques constituent une excellente solution pour « tout maintenir ensemble » ; vous devez y recourir autant que possible.
  • Le texturage du support peut faciliter l’adhérence, tandis que le texturage de la pièce surmoulée peut améliorer la prise en main ainsi que l’esthétique du produit.
  • La surface de la pièce surmoulée doit être de niveau ou légèrement en retrait par rapport aux surfaces adjacentes du support.

Le surmoulage est un excellent moyen d’améliorer les propriétés physiques ou l’esthétique de vos produits. Comme pour nos autres prestations de moulage par injection, nous fabriquons des moules économiques pour des séries de 25 à 10 000 pièces, ou plus, en seulement 15 jours. Si vous souhaitez fabriquer des millions de pièces, le surmoulage rapide constitue également un très bon moyen de tester des prototypes, pour la compatibilité de la liaison et des matières, avant d’investir dans des moules de production à double injection, ou comme moules de pré-série jusqu’à ce que ces moules soient prêts.

Parce que le surmoulage rapide est plus complexe que le moulage par injection traditionnel, les coûts d’outillage initiaux risquent d’être légèrement plus élevés que ceux des deux pièces moulées et assemblées réunis. Néanmoins, tous les investissements additionnels sont très vite amortis du fait de la suppression des surcoûts d’assemblage et de l’amélioration de la qualité et de la durabilité des produits.

Comme toujours, si vous avez la moindre question, n’hésitez pas à nous contacter au +33 (0)4 27 50 29 47 ou à l’adresse suivante : customerservice@protolabs.fr. Pour lancer votre prochain projet de conception dès aujourd’hui, téléchargez dès maintenant votre modèle de CAO 3D sur protolabs.fr et recevez un devis interactif en quelques heures.