Septembre 2014



Les pièces auto-assemblées : à la recherche de la symétrie

Lors de la conception d'une paire de pièces en thermoplastique moulées par injection à monter ensemble, les concepteurs de produits et les ingénieurs créent souvent deux moitiés distinctes que l'on peut assembler l'une avec l'autre. Bien souvent la géométrie et la complexité de la pièce guident cette décision. Cependant, si les deux moitiés sont similaires, il est intéressant d'étudier une technique de conception très rentable, quoique pas toujours évidente, consistant à créer une pièce unique qui, lorsqu'on lui applique une rotation de 180°, peut se connecter symétriquement avec elle-même.


Cette solution est très avantageuse à plusieurs égards, tout d'abord il n'y a qu'un seul modèle de pièce et pas deux. Un seul moule suffit pour réaliser l'assemblage. On évite donc le coût d'un moule supplémentaire. Si vous devez modifier votre design, vous ne travaillerez que sur un seul modèle CAO. Enfin, il est plus facile et plus économique de gérer des stocks d'une seule pièce que de plusieurs.


La Figure 1 illustre l'exemple d'une pièce unique, conçue avec une symétrie de rotation, qui permet de créer les deux moitiés d'une boîte rectangulaire. Au lieu de créer une moitié comportant des charnières et des trous de clip, et l'autre moitié des crochets et des languettes de clip, chaque côté comporte un crochet et une charnière, un clip et un trou de clip. Lorsqu'on les place côte à côte, ils sont identiques ; lorsqu'on leur applique une rotation de 180°, chaque élément s'assemble avec l'élément complémentaire.

Figure 1 : Un moule unique peut servir à créer une boîte, en utilisant une conception d'auto-assemblage selon un montage symétrique en rotation.

Figure 1 : Un moule unique peut servir à créer une boîte, en utilisant une conception d'auto-assemblage selon un montage symétrique en rotation.


Charnières, clips, assemblages mâle-femelle, languettes et rainures représentent quelques solutions qui permettent de fixer des pièces ensemble. L'application nécessite-t-elle que la pièce soit fréquemment ouverte et fermée ? Un clip, par exemple, peut être conçu comme un élément réutilisable ou permanent – une broche insérée en force pourra n'être utilisable qu'une ou deux fois avant d'être définitivement endommagée.


Lorsque vous étudiez les matériaux, des clips produits dans un plastique flexible et tolérant peuvent être la meilleure solution. Si votre pièce est assemblée en une seule fois de manière permanente, un thermoplastique plus dur et plus rigide sera préférable. Avec une attache telle qu'un clip, le comportement du matériau est toutefois difficile à prévoir. Des modifications seront parfois nécessaires par itérations successives lorsque vous testerez la forme, l'ajustement et la fonction.


Certains préconiseront la création d'un moule famille comportant deux moitiés distinctes de la pièce plutôt que la conception d'une pièce symétrique. Cette solution parait raisonnable, mais chez Proto Labs l'utilisation de moules famille s'assortit de quelques mises en garde. Les tiroirs et les inserts manuels n'étant pas toujours disponibles, des pièces complexes pourront ne pas fonctionner. La taille et le matériau des deux pièces doivent également être similaires pour permettre l'utilisation d'un moule famille. Si ces exigences ne sont pas satisfaites, il faudra fabriquer deux moules séparés et les coûts de production augmenteront.


Les pièces auto-assemblées existent dans tous les secteurs industriels, on en voit souvent dans les appareils médicaux portables, les télécommandes, les boîtiers de routeurs, les jouets pour enfants et, en fait, dans pratiquement tous les secteurs possibles et imaginables. Certaines se composent de deux moitiés entièrement symétriques, mais ce n'est souvent pas le cas. Garageio, par exemple, fabrique des systèmes qui permettent à un utilisateur de commander et de surveiller sa porte de garage avec un smartphone. La centrale de communication (voir Figure 2) est une boîte noire compacte à fixer à l'intérieur du garage de l'utilisateur. L'équipe de Garageio et l'un des ingénieurs du service clientèle de Proto Labs ont travaillé de concert sur un design qui comportait un système interverrouillable de languettes dépouillées et de clips permettant au couvercle de s'assembler solidement avec la moitié inférieure de la boîte.

Figure 2 : Garageio a créé une boîte et un couvercle auto-assemblés qui s'enclenchent facilement ensemble grâce à un système de languettes et de clips interverrouillables.

Figure 2 : Garageio a créé une boîte et un couvercle auto-assemblés qui s'enclenchent facilement ensemble grâce à un système de languettes et de clips interverrouillables.


Si votre pièce a le potentiel d'être divisée en deux moitiés symétriques pouvant s'auto-assembler, nous vous encourageons à étudier cette option pendant le développement de votre design. Elle pourrait vous faire économiser du temps et de l'argent. D'une manière générale, si vous pouvez, sans affecter l'application finale, transformer un processus d'assemblage comportant des vis ou un soudage ultrasonique et impliquant davantage de travail manuel par une pièce rapidement auto-assemblée, cette option vaut la peine d'être étudiée.


Les ingénieurs de notre service clientèle sont à votre disposition pour rechercher une solution aux défis de conception que vous pourriez rencontrer. N'hésitez pas à les contacter pour leur poser vos questions au +33 (0)4 79 65 46 50. Nous offrons également un Cube modèle gratuit qui illustre, entre autres, des clips que l'on peut utiliser dans des pièces auto-accouplées. Demandez votre Cube modèle aujourd'hui.