Les défauts en moulage par injection et comment les éviter
Améliorer l'apparence et la performance des pièces moulées en éliminant rapidement les problèmes cosmétiques.
À l'instar de n'importe quel procédé de fabrication, le moulage par injection comporte son propre ensemble de conseils de conception, et les ingénieurs d'études qui comprennent ces meilleures pratiques augmenteront leurs chances de développer des pièces et des produits à la construction solide et à l'aspect attrayant.
Ci-après figurent certains des défauts esthétiques communs se produisant sur les pièces moulées par injection en plastique, ainsi que des conseils sur la façon de les éviter.
Retassure
Le terme imagé de retassure s'applique à un bourrelet ou à une dépression peu profonde sur la surface d'une pièce moulée. Elle est provoquée par des sections plus épaisses que d'ordinaire, une conception de pièce non uniforme ou un positionnement de point d'injection incorrect (passage par lequel le plastique chaud entre en premier dans l'empreinte du moule). Certains plastiques tels que le polypropylène et l'acétal sont très sujets à la retassure, alors que les matières chargées fibre et verre ont moins tendance à présenter des retassures. Protolabs met à votre disposition des recommandations d'épaisseur de paroi consultables sur notre site. Nous conseillons d’éviter les écarts de plus de 60% entre les parties les plus fines et les plus épaisses. La matière doit autant que possible s'écouler dans le moule de la partie la plus épaisse à la partie la plus fine. Ceci peut nécessiter une réorientation de l'empreinte du moule, ou le positionnement du point d'injection dans une zone réservée à l'origine à une surface d'aspect esthétique.
Gauchissement
Une pièce conçue avec des parois trop minces pour le matériau cible risque fortement de se gondoler telle une chips. Ce phénomène est désigné par le terme de « gauchissement » et peut être évité aisément en suivant les mêmes règles que pour la retassure, c'est-à-dire en respectant les indications générales d'épaisseur de paroi. Il est ironique de constater que les matières chargées verre qui sont bien compatibles aux pièces sujettes à la retassure ont davantage tendance au gauchissement. Ceci tient au fait que les fibres de verre ont tendance à s'aligner selon le flux de remplissage et provoque des contraintes internes. Les pièces dotées de supports internes, comme par exemple des goussets de support des parois minces ou le nervurage de grandes surfaces plates, résistent mieux au gauchissement.
Traînées
Une dépouille suffisante constitue une partie importante de toute conception de pièce, au même titre qu'un outillage rapide. Les parois verticales, c'est-à-dire les surfaces de pièces parallèles au sens de fonctionnement du moule, doivent présenter un angle de dépouille minimum d'un 1/2 degré, 2 degrés étant encore mieux. Les surfaces fortement texturées peuvent nécessiter un angle d'au moins 5 degrés. En l'absence d'une dépouille adéquate, l'éjection de la pièce s'avère difficile, voire impossible, et il peut se produire des traînées ou des raclures.
Bavures
Examinez de près un joint torique en caoutchouc, et vous pourrez constater qu'il comporte une fine ligne de matière sur sa partie périphérique extérieure. Il s'agit du plan de joint, c'est-à-dire la ligne où se rejoignent les deux moitiés du moule. Avec des matières présentant un écoulement fluide telles que le Santoprene ou le nylon non chargé, une petite quantité de bavure peut parfois suinter dans le plan et nécessite souvent un ébavurage une fois la pièce refroidie. Sur une forme arrondie telle que celle-ci, le choix concernant l'emplacement du plan de joint est très limité, mais nombre de pièces orthogonales comportent des angles vifs, ce qui permet d'obtenir un joint bien net au niveau duquel le moule peut se séparer. Qu'une bavure soit ou non présente, un plan de joint est à prévoir sur la plupart des produits moulés. Néanmoins, nous identifierons son emplacement sur votre devis ProtoQuote et pourrons vous suggérer des méthodes permettant de modifier la géométrie de la pièce afin d'éviter la présence d'une bavure.
Tourbillonnement
Nous avons plus de 40 colorants standard en stock. Ces derniers sont mélangés à des granulés de plastique naturels immédiatement avant le cycle de moulage, et ils se rapprochent habituellement de très près de la couleur cible. Toutefois, le produit final peut varier en raison du polymère utilisé, de la texture et du degré de polissage de l'outil, de même que du tourbillonnement durant le processus de mélange. Si vous recherchez un coloris identique sur vos pièces, il est préférable d'acheter une matière assortie et pré-mélangée auprès d'un fournisseur extérieur. Nous acceptons la plupart des matières fournies par les clients.
Lignes de soudure
Ces lignes fines ressemblant à des fissures sur votre pièce moulée par injection vous préoccupent ? Rassurez-vous. Il s'agit de lignes de soudure formées à l'intersection de deux fronts opposés de plastique dans l'empreinte du moule. Habituellement situées au bord d'un orifice ou d'une autre forme évidée, les lignes de soudure ont en règle générale un rôle purement esthétique. Néanmoins, elles peuvent entraîner un point de rupture physique si elles sont présentes dans une zone de la pièce soumise à une contrainte considérable telle qu'une tête de vis. Dans un tel cas, concevoir une saillie de renfort autour de l'orifice constitue une précaution judicieuse, à moins que l'on opte pour l'élimination totale du trou qui sera percé ultérieurement.
Imperfections de surface
Si vous sélectionnez une finition non cosmétique PM-F0 sur un outil, il est fort probable que la pièce finie présente des petites marques circulaires de fraise et des lignes de raccord d'outil. Si vous recherchez une finition de surface à l'aspect plus attrayant, il peut généralement s'avérer préférable d'opter pour un polissage manuel de l'outil, solution plus coûteuse quoique simple à réaliser. Une finition PM-F1 permet de supprimer la plupart des marques d'outil, tandis que l'option SPI-A2 permettra d’avoir un rendu polyglass. Les textures réalisées par microbillage constituent une autre possibilité et permettent généralement d'obtenir une finition matte uniforme, sauf dans les zones plus épaisses, autour des lignes de soudure et dans les matières plus foncées. Il convient de retenir qu'atteindre les fentes et empreintes profondes à polir et texturer est difficile, et que les finitions fines peuvent avoir une incidence sur le délai de fabrication rapide du fait de l'effort supplémentaire nécessaire pour effectuer le polissage. Nous proposons sept options de finition de surface destinées aux pièces moulées par injection.
Traces
La trace du point d'injection est une petite marque disgracieuse laissée sur une extrémité de la pièce lors du retrait du point d'injection une fois le moulage effectué, généralement à l'aide d'une fraise latérale ou d'un couteau à lame de rasoir. Il s'agit d'une réalité incontournable du moulage par injection. Dans l'ensemble, le seul moyen de l'éviter consiste à orienter la pièce dans le moule, de sorte que les surfaces à l'aspect esthétique ne soient pas affectées. Ainsi, lors du moulage d'une réplique de la Statut de la liberté, le point d'injection doit être placé sur la plante des pieds. Lors de l'envoi d'une conception à Protolabs, veillez à toujours vous adresser à un ingénieur de notre service clientèle afin de vous assurer qu'un traitement des surfaces nécessitant un aspect dépourvu de trace est réalisable. Il est possible que nous disposions de moyens de modifier le style du point d'injection, en fonction de la matière et de la géométrie de la pièce. La réalisation de cette opération est bien plus aisée durant la phase d'analyse qu'après le démarrage des étapes de conception du moule.
Jets, peaux d'orange, etc.
Divers problèmes peuvent se produire lors du moulage par injection, dont plusieurs peuvent être dus à une épaisseur de paroi dépassant les recommandations générales :
- Les turbulences, semblables à un tourbillon en forme de ver et qui apparaissent tout particulièrement près des zones de point d'injection, sont provoquées par des variations de température dans l'écoulement de la matière.
- De même, une surface ressemblant à une peau d'orange peut être provoquée par des variations de l'écoulement dans l'empreinte du moule, généralement au niveau des parties plus épaisses de la pièce.
- Des stries argentées et des flocons de matière sont désignés par le terme « givrage », et ils peuvent se produire du fait d'une matière humide ou qui s'est dégradée. Toutefois, ces phénomènes peuvent également avoir lieu en raison d'un cisaillement de la matière découlant de vitesses de vis d'injecteur plus élevées que d'ordinaire.
- Le voile, décoloration trouble qui se trouve généralement près des zones de point d'injection, peut être provoqué par des vitesses de remplissage inadéquates, mais une géométrie et un positionnement de point d'injection incorrects peuvent également contribuer à cet effet.
Fort heureusement, la plupart de ces problèmes peuvent être résolus à l'aide de légères modifications de la conception de la pièce, et/ou en sélectionnant une matière différente. Les géométries de pièces délicates nécessitent généralement un ajustement de la température de moulage, de la vitesse d'injection, des temps de maintien, ou de ces trois éléments à la fois. La sélection de la matière joue également un rôle crucial en ce qui concerne les parties à l'aspect esthétique. Citons deux exemples à ce propos : le polypropylène et le HDPE, lesquels ont tendance à former une retassure, davantage que le polybutylène ou l'acétal, même s'ils s'écoulent mieux dans les petites parties détaillées de la pièce. Il est possible de tester des matières différentes à l'aide du même moule, mais malheureusement, les taux de retrait spécifiques à chaque matière peuvent empêcher une correspondance des dimensions des pièces avec le programme de CAD. Dans certains cas, après la réalisation des tests de plusieurs matières, un nouveau moule peut s'avérer nécessaire pour effectuer des tests supplémentaires ou pour des pièces de production.
La bonne nouvelle, c'est que nous avons fabriqué plus de 65 000 moules. Nous connaissons très bien les différents aspects positifs et négatifs du moulage par injection et sommes en mesure de prendre en charge votre projet à réaliser rapidement. Notre analyse de conception en ligne gratuite sur le fichier CAD 3D que vous téléchargez fournit des recommandations précieuses sur l'amélioration de la moulabilité, et les ingénieurs expérimentés de notre service client sont toujours à votre disposition afin de vous aider. Composez pour cela le +33 (0) 4 56 64 80 50 ou adressez un email à l'adresse [email protected].