Août 2011



Question d'épaisseur

Pour bien comprendre l'importance de l'uniformité d'épaisseur des parois dans le moulage par injection rapide, imaginez un instant que le fluide injecté dans un moule soit de l'eau plutôt que de la matière plastique. Dans un moule correctement ventilé, l'eau suivra la voie du moindre effort et remplira rapidement et uniformément tous les recoins des géométries du moule, indépendamment de leur taille et de leur forme. Les matériaux plastiques suivent aussi la voie du moindre effort à l'intérieur du moule, mais par d'autres aspects, ils sont très différents de l'eau. Pour commencer, ils sont beaucoup plus visqueux que l'eau et doivent être injectés sous pression. D'autre part, leur viscosité s'accroît en refroidissant et ils finissent par se solidifier. Enfin, après solidification, et même après être devenue froide au toucher, une pièce en plastique moulée pourra continuer à se contracter pendant plusieurs heures. C'est pourquoi, si elle n'est pas correctement conçue, il sera difficile voire impossible de remplir uniformément le moule de matériau plastique.


En général, deux types de géométries peuvent entraîner des problèmes liés à l'épaisseur. La première est un « îlot » d'aluminium, ou noyau. Il s'agit d'une zone surélevée dans le moule, à travers et autour de laquelle le matériau doit s'écouler, et qui forme une zone de faible épaisseur dans une paroi en plastique. La deuxième est un « îlot » de plastique, ou empreinte, une zone épaisse de la paroi qui doit être remplie. Chacune crée un écart par rapport à l'uniformité d’épaisseur de la paroi et pose des problèmes différents.


L'îlot d'aluminium sera par exemple une zone en creux dans la pièce, destinée à recevoir une étiquette dans une paroi qui serait sans cela uniforme. Si la zone en creux réduit significativement l'épaisseur de la paroi, le matériau suivra généralement la voie du moindre effort en s'écoulant de chaque côté du creux. Il passera autour de l'îlot d'aluminium et pourra remplir le reste du moule avant de revenir remplir la zone de faible épaisseur. À ce moment-là, le matériau aura refroidi et les fronts de flux qui se rejoignent dans cette zone pourront ne pas se mélanger totalement et créeront une ligne de soudure pouvant affecter la pièce d'un point de vue esthétique et parfois même fonctionnel. Par ailleurs, si la zone de faible épaisseur n'est pas ventilée, il pourra se former une  « inclusion de gaz », l'air se trouvant comprimé par l'avancée du matériau. Lorsqu'un gaz est comprimé, sa température s'élève selon la loi des gaz parfaits (PV=nRT) et peut « brûler » la matière.


Il existe une solution simple pour obtenir le creux pour votre étiquette sans créer une zone de faible épaisseur dans la paroi : il suffit d'associer le creux créé d'un côté de la paroi avec un renflement de l'autre côté. La paroi conserve alors son épaisseur tout en faisant un léger détour. Si la courbe de ce détour est lisse, la progression de la matière ne sera pas ralentie et le creux se remplira en même temps que la zone environnante de la paroi (voir Figure 1).

Figure 1 : L'épaisseur de paroi uniforme (1.1 et 1.3) permet à la matière de s'écouler librement pendant le moulage par injection des pièces. L'exemple 1.2 entraverait le flux de matière du fait de la présence d'une zone de faible épaisseur dans la pièce.

Figure 1 : L'épaisseur de paroi uniforme (1.1 et 1.3) permet à la matière de s'écouler librement pendant le moulage par injection des pièces. L'exemple 1.2 entraverait le flux de matière du fait de la présence d'une zone de faible épaisseur dans la pièce.


L'îlot de plastique sera par exemple un bossage fixé latéralement à une paroi. La matière supplémentaire présente à cet endroit entraînera davantage de retassure, généralement du côté opposé de la paroi concernée. La solution consiste à éloigner le bossage de la paroi en le reliant par un fine nervure (voir Figure 2). Pour éviter que cette nervure ne crée une zone épaisse, il faudra respecter un rapport d’épaisseur de 50% +/- 10% avec la paroi à laquelle elle est reliée. (Il en va de même pour les parois du bossage par rapport à la surface sur laquelle il se trouve).

Figure 2 : Lorsqu'un bossage se trouve à proximité d'une paroi verticale, il est tentant de le fixer à cette paroi en remplissant l'espace qui le sépare de la paroi, ce qui crée une zone épaisse. Il est préférable de relier le bossage à la paroi par une ou plusieurs nervures.

Figure 2 : Lorsqu'un bossage se trouve à proximité d'une paroi verticale, il est tentant de le fixer à cette paroi en remplissant l'espace qui le sépare de la paroi, ce qui crée une zone épaisse. Il est préférable de relier le bossage à la paroi par une ou plusieurs nervures.


En dehors même du problème de retassure, les zones épaisses sont parfois simplement difficiles à remplir. La matière qui passe par une zone de faible épaisseur avant d'atteindre la zone épaisse risque de refroidir suffisamment pour se solidifier avant de pouvoir remplir la zone épaisse, ce qui créera un vide. Le positionnement des points d'injection pourra aider, sans toutefois fournir une solution complète. Il est préférable d'éviter les zones épaisses.


Plus la conception est complexe et plus le choix du matériau est important. Le polycarbonate, par exemple, risque de produire des vides dans pratiquement toutes les zones à parois épaisses. Le polypropylène est sujet aux retassures et a tendance à créer de minuscules bulles dans les zones épaisses. L'acrylique, en revanche, est généralement un meilleur matériau pour les sections épaisses. Les matériaux chargés en fibres de verre sont les « mauvais garçons » du monde des thermoplastiques. Ils peuvent être la source de nombreux problèmes, surtout dans les géométries irrégulières, car leur charge en fibres freine le flux et cette caractéristique peut créer des gauchissements et une multitude de problèmes esthétiques.


En résumé, les trois facteurs affectant le flux de la matière sont les suivants : la conception, le matériau et le point d'injection. En général, c'est vous qui contrôlez les deux premiers et Protomold qui contrôle le troisième. Protomold placera habituellement le point d'injection au niveau de la zone la plus épaisse et le flux en direction de la zone la moins épaisse. Pour toute question à ce sujet (ou tout autre sujet), contactez les ingénieurs de notre Service Clientèle au +33 (0)4 79 65 46 50. Nous utiliserons tous les outils à notre disposition, notamment Protoflow® notre logiciel d’analyse de flux, pour vous aider à obtenir les résultats que vous souhaitez.


Pour en savoir plus sur les problèmes de remplissage liés à l'épaisseur de paroi, visionnez nos suggestions de conception en vidéo.