Quelle est la finesse du plastique moulé par injection ?

Le moulage par injection de pièces en plastique aux parois extrêmement fines peut s'avérer très difficile. Mais avec une planification minutieuse et les bonnes techniques, il est possible de mouler par injection du plastique avec des parois d'une épaisseur inférieure à 1 mm.

Dans ce guide complet, en tant que professionnel fabricant de moulage par injection de matières plastiquesJe partagerai avec vous tout ce que vous devez savoir sur le moulage par injection de parois minces, y compris.. :

• Qu'est-ce qui est considéré comme une "paroi mince" dans le moulage par injection ?
• Quelle est l'épaisseur du plastique moulé par injection ?
• Quelle est l'épaisseur minimale des parois de moulage par injection pour les différentes matières plastiques ?
• Considérations relatives à la conception et meilleures pratiques
• Conseils de pro pour obtenir les murs les plus fins possibles

Si vous souhaitez repousser les limites de l'épaisseur des parois des pièces moulées par injection, ce guide vous sera d'une aide précieuse.

Qu'entend-on par "moulage par injection à paroi mince" ?

D'une manière générale, le moulage par injection de parois minces fait référence à la fabrication de pièces en plastique dont les parois sont nettement plus minces que celles des composants moulés par injection traditionnels.

Mais il n'y a pas de seuil universellement accepté pour ce qui est de la "paroi mince". Certains considèrent que des pièces dont les parois atteignent 2 mm d'épaisseur entrent dans la catégorie des parois minces.

Toutefois, en règle générale, le moulage par injection de parois minces implique des parois d'une épaisseur inférieure à 1 mm (0,04 pouce). Les pièces d'une épaisseur inférieure à 0,5 mm sont considérées comme des parois "ultra" minces.

En résumé :

• 2mm : Épaisseur de paroi standard
• 1 - 2 mm : Paroi mince
• < 1mm : Paroi ultra fine

Examinons maintenant l'épaisseur minimale des parois que l'on peut obtenir avec différentes résines plastiques.

Quelle est la finesse du plastique moulé par injection ?

L'épaisseur minimale des pièces en plastique moulées par injection dépend du matériau, des exigences de la pièce et d'autres facteurs. En général, l'épaisseur minimale des parois des pièces thermoplastiques se situe entre 0,6 et 0,9 mm, et la fourchette recommandée est de 1 à 4 mm. Toutefois, l'épaisseur minimale peut varier en fonction du matériau.

Épaisseur minimale des parois de moulage par injection, par matière plastique

L'épaisseur minimale des parois d'un moule à injection dépend fortement du plastique utilisé.

Les polymères à haute fluidité tels que le polypropylène et l'ABS se prêtent bien aux parois minces grâce à leurs excellentes propriétés de fluidité.

Mais des matériaux comme le PEEK et le polycarbonate peuvent être plus capricieux.

Voici une ventilation de l'épaisseur minimale des parois en fonction du plastique :

Polypropylène (PP)

• Épaisseur minimale de la paroi : 0,5 mm
• Épaisseur de paroi recommandée : 1 - 1,5 mm

Grâce à ses caractéristiques d'écoulement exceptionnelles, le moulage par injection du polypropylène permet d'obtenir des parois incroyablement fines, jusqu'à 0,5 mm.

N'oubliez pas que le PP est peu rigide. Il faut donc que l'épaisseur des parois soit uniforme et que les nervures soient bien placées pour éviter qu'elles ne se déforment ou ne s'affaissent.

Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)

• Épaisseur minimale de la paroi : 0,7 mm
• Épaisseur de paroi recommandée : 1 - 1,5 mm

L'ABS s'écoule également très bien, ce qui permet de mouler par injection des parois fines jusqu'à environ 0,7 mm. Il offre également une bonne résistance et est facile à produire.

Nylon

• Épaisseur minimale de la paroi : 0,7 mm
• Épaisseur de paroi recommandée : 1 - 1,5 mm

Les résines de nylon permettent de mouler par injection des parois minces de petites géométries complexes. Mais il faut un refroidissement et une ventilation appropriés pour éviter les défauts.

Le nylon chargé de verre peut être très capricieux. Vous devrez donc probablement rester au-dessus de 1 mm avec une teneur en fibres de verre supérieure à 20-30%.

Polycarbonate (PC)

• Épaisseur minimale de la paroi : 0,7 mm
• Épaisseur de paroi recommandée : 1 - 2 mm

En raison de sa viscosité élevée, le polycarbonate peut être difficile à mouler par injection avec des parois minces de moins de 1 mm. Mais avec un moule robuste et un contrôle adéquat du processus, il est possible d'obtenir des parois de 0,7 mm.

Polystyrène (PS)

• Épaisseur minimale de la paroi : 0,7 mm
• Épaisseur de paroi recommandée : 1 - 2 mm

Les qualités de PS à usage général permettent de mouler des parois fines jusqu'à environ 0,7 mm. Mais il peut être nécessaire d'utiliser du PS à haute fluidité développé spécifiquement pour les parois minces afin de descendre en dessous de 1 mm.

Polyéther éther cétone (PEEK)

• Épaisseur minimale de la paroi : 1 mm
• Épaisseur de paroi recommandée : 1,5 - 4 mm

La viscosité extrêmement élevée du PEEK à l'état fondu le rend pratiquement impossible à mouler par injection avec des parois inférieures à 1 mm. Les pièces de plus de 2 mm ont également tendance à se déformer et à s'enfoncer. L'épaisseur idéale des parois du PEEK est donc comprise entre 1,5 et 2 mm.

Polymère à cristaux liquides (LCP)

• Épaisseur minimale de la paroi : 0,3 mm
• Épaisseur de paroi recommandée : 0,5 - 1,5 mm

Grâce à ses propriétés d'écoulement exceptionnelles, le LCP est sans doute le meilleur plastique pour le moulage par injection de parois minces. Il permet d'obtenir facilement des parois inférieures à 0,5 mm avec un contrôle adéquat de la température du moule.

Polyéthylène (PE)

• Épaisseur minimale de la paroi : 0,8 mm
• Épaisseur de paroi recommandée : 1 - 1,5 mm

La viscosité relativement élevée du polyéthylène rend difficile le moulage par injection de parois inférieures à 0,8 mm. Mais grâce à son excellente résistance chimique, le PE est largement utilisé dans les seringues, les pipettes et les microtubes à parois minces.

Considérations de conception pour le moulage par injection de parois minces

Lorsque vous concevez des pièces pour le moulage par injection de parois minces, vous devez tenir compte de considérations uniques en matière de fabrication.

Voici quelques lignes directrices clés en matière de conception :

Maintien d'une épaisseur de paroi constante

Votre priorité absolue doit être de maintenir une épaisseur de paroi aussi constante que possible sur l'ensemble du composant.

Les variations soudaines de l'épaisseur de la paroi entraînent un refroidissement inégal. Ce qui provoque des défauts esthétiques tels que des marques d'enfoncement, des vides et des déformations.

Il crée également des tensions internes dans le matériau, qui peuvent provoquer des fissures ou des ruptures dans les pièces finies.

Il faut donc prévoir des transitions progressives entre les sections plus fines et plus épaisses.

La tolérance recommandée est d'environ 25%. Ainsi, si une section a une paroi de 2 mm, les sections adjacentes doivent avoir une épaisseur comprise entre 1,5 mm et 2,5 mm.

Ajouter des nervures pour le soutien structurel

L'une des techniques permettant d'obtenir des parois plus fines sans sacrifier la résistance consiste à ajouter des nervures.

Les nervures permettent d'éliminer les sections épaisses tout en offrant un soutien essentiel pour éviter le gauchissement ou l'affaissement.

En règle générale, la hauteur des nervures doit être inférieure à 50-60% de l'épaisseur de la paroi qu'elles croisent.

L'emplacement de la porte est essentiel

L'emplacement de la porte joue un rôle essentiel dans le moulage des parois minces afin de minimiser les défauts esthétiques.

Un mauvais positionnement de l'opercule crée souvent des lignes de soudure faibles à l'endroit où les fronts plastiques se rencontrent après l'éjection. Ce qui entraîne des fissures et des défauts structurels.

Il faut donc orienter les portes pour favoriser un remplissage uniforme sans créer de lignes de soudure.

Les portillons de bord et les systèmes de canaux chauds permettent de réduire les marques de portillon sur les surfaces visibles. Mais ils peuvent encore créer des lignes de tricotage dans des géométries complexes.

Inclure les angles de dépouille

Les angles de dépouille vous permettent d'éjecter proprement les pièces des moules d'injection sans endommager les caractéristiques fines ou les parois minces.

La recommandation générale est d'au moins 0,5 degré de dépouille par côté. Mais vous pouvez avoir besoin de jusqu'à 5 degrés pour les textures détaillées.

Veillez à ce que les angles de dépouille soient constants sur l'ensemble de la géométrie de la pièce afin de minimiser les contraintes résiduelles à l'origine de l'enroulement ou de la déformation.

Conseils de pro pour maximiser les capacités des parois minces

Si vous souhaitez repousser les limites de l'épaisseur des parois lors du moulage par injection, voici quelques conseils de pro :

Choisir un fabricant expérimenté

Le moulage de parois minces exige une précision incroyable et un contrôle étroit des processus. Un partenariat avec un fabricant expérimenté n'est donc pas négociable.

Demandez aux fournisseurs potentiels s'ils ont déjà eu l'occasion de fabriquer des pièces à parois minces dans le passé. Il est indispensable qu'ils aient réussi à produire des pièces dont les parois sont proches de l'épaisseur visée dans la résine que vous envisagez d'utiliser.

Obtenir la simulation de l'écoulement des moules

Bien que les prototypes physiques soient toujours recommandés, la simulation de l'écoulement des moules permet d'obtenir des informations préliminaires considérables sur le temps de remplissage, les lignes de soudure, les pièges à air et les risques liés aux marques d'enfoncement.

L'ajustement précoce du modèle CAO sur la base des résultats de la simulation permet une finalisation plus rapide de la conception sans échantillonnage physique coûteux.

Utiliser des résines à haute fluidité

Les résines de moulage par injection spécialement conçues pour les applications à parois minces peuvent avoir un impact considérable.

Par exemple, une grande fluidité polypropylène offre un écoulement 2 à 4 fois plus facile que les grades standard. Cela vous permet de remplir des géométries complexes et d'obtenir des parois plus fines.

Il est également possible de réduire l'épaisseur des parois en augmentant la pression d'injection. Mais les résines à haute fluidité permettent d'obtenir de meilleurs résultats sans compromettre la qualité des pièces ou l'efficacité du temps de cycle.

Modifier les températures des processus

L'augmentation des températures de moulage et de fusion améliore l'écoulement de la résine pour les conceptions difficiles de parois minces. Mais il faut trouver l'équilibre parfait entre la viscosité et le temps de refroidissement.

Commencer à 5-10°C au-dessus de la recommandation pour la résine et affiner à partir de là est un bon point de départ. Attention à la dégradation thermique à long terme au-delà de 340-350°C pour la plupart des plastiques.

Conclusion

J'espère que ce guide vous a donné une bonne vue d'ensemble des possibilités - et des limites - du moulage par injection de parois plastiques minces.

Bien que le moulage de parois minces présente des obstacles uniques, le choix du bon partenaire de fabrication et de la bonne résine, tout en optimisant votre conception, peut permettre d'obtenir des parois inférieures à 0,5 mm, voire 0,3 mm dans certains cas.