Le surmoulage est un procédé de moulage par injection très répandu qui combine plusieurs matériaux en une seule pièce. Cette technique de fabrication avancée permet de produire des composants personnalisés dont la durabilité, la fonctionnalité et l'esthétique sont améliorées.
Dans ce guide complet, en tant que professionnel fabricant de moulage par injection de matières plastiquesNous aborderons tout ce que vous devez savoir sur le surmoulage, notamment :
- Qu'est-ce que le surmoulage et comment fonctionne-t-il ?
- Les avantages du surmoulage
- Techniques de surmoulage
- Applications de surmoulage
- Matériaux de surmoulage
- Considérations relatives à la conception du surmoulage
- Prototypage de pièces surmoulées
Après cette lecture, vous comprendrez le processus de surmoulage du début à la fin et serez en mesure de déterminer s'il convient à votre produit. C'est parti !
Qu'est-ce que le surmoulage ?
Le surmoulage, parfois appelé moulage en deux temps ou moulage 2k, combine deux matériaux en une seule pièce moulée par injection à l'aide d'un seul outil. Il permet de produire des pièces en plastique personnalisées avec un substrat en plastique rigide et une couche extérieure souple, généralement en TPE (élastomères thermoplastiques) ou en silicone.
Le processus de surmoulage se déroule en deux étapes :
- Le tir primaire forme le corps principal de la pièce, appelé substrat. Le matériau utilisé est généralement un plastique rigide comme l'ABS, le PC, le nylon ou le PBT.
- Le tir secondaire crée la couche extérieure qui est moulée et collée au substrat. Il s'agit généralement de TPE ou de silicone, ce qui donne une finition douce et tactile.
En résumé, le surmoulage permet aux fabricants de produire des composants multi-matériaux dans le cadre d'un processus rationalisé et automatisé. Cela élimine le besoin d'opérations secondaires d'assemblage et de finition.
Voyons maintenant pourquoi le surmoulage est si populaire.
Principaux avantages du surmoulage
Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les entreprises choisissent de surmouler des pièces plutôt que de les fabriquer séparément :
Amélioration de la performance des produits - La combinaison de matériaux permet d'obtenir des composants aux propriétés physiques et à la résistance environnementale améliorées. Les poignées surmoulées améliorent le confort et la sécurité. Les joints souples empêchent la pénétration de l'eau. Les utilisations sont très variées dans tous les secteurs d'activité.
Augmentation de l'efficacité de la production - Le surmoulage consolide la production et la finition des pièces en plastique en un seul processus automatisé. Aucun collage ou assemblage de différents composants n'est nécessaire.
Économies de coûts - La rationalisation de la fabrication permet de réduire les coûts unitaires. Et la réduction de l'assemblage diminue les frais de main-d'œuvre.
Une plus grande liberté de création - L'utilisation de plusieurs duromètres et couleurs de matériaux dans un seul produit offre davantage d'options esthétiques. La marque peut également être intégrée dans la pièce.
Des délais de mise sur le marché plus courts - La réalisation rapide de prototypes fonctionnels permet de lancer les produits plus rapidement. Et les pièces surmoulées permettent d'accélérer la production à grande échelle.
Maintenant que nous avons couvert les bases du surmoulage, examinons les techniques les plus courantes.
Techniques de surmoulage
Il existe deux méthodes principales de surmoulage utilisées dans la fabrication :
Moulage par injection en deux temps
Comme son nom l'indique, le moulage en deux temps utilise des machines de moulage par injection spécialisées dotées de deux cylindres et unités d'injection. Cela permet de traiter deux matières plastiques différentes à l'aide d'un seul moule.
Tout d'abord, le matériau primaire (substrat) est injecté et partiellement durci. Ensuite, le moule pivote de 180 degrés et le matériau secondaire (surmoulage) est injecté directement sur le substrat.
L'utilisation d'un seul moule permet à ce procédé de convenir à des séries de production plus importantes - généralement plus de 10 000 pièces. Il permet d'obtenir des composants présentant une excellente adhérence entre les deux matériaux.
Cependant, l'outillage à deux tirs est complexe. La modification ou l'ajout d'obturateurs pour sceller différentes zones peut être une modification de moule coûteuse et chronophage.
Moulage par insertion
Dans le cas du moulage par insertion, le substrat est moulé à l'aide d'une presse à injection standard. Après éjection, les pièces sont transférées vers une station secondaire où le matériau de surmoulage est injecté. Pour ce faire, on utilise un outil de moulage distinct dont les dimensions de la cavité sont plus importantes afin de créer de l'espace pour la couche extérieure.
L'utilisation de deux moules plus simples fait du moulage par insertion la solution idéale pour le prototypage et la production de faibles volumes, généralement inférieurs à 10 000 pièces.
Le seul inconvénient est que la manipulation du substrat refroidi peut réduire la force d'adhérence. Une sélection minutieuse des matériaux et des contrôles du processus de moulage sont nécessaires pour maximiser l'adhérence.
Maintenant que nous connaissons les deux principaux procédés de surmoulage, voyons quelques-unes des nombreuses applications des produits.
Applications populaires de surmoulage
Les composants surmoulés sont présents dans de nombreuses industries, les fabricants cherchant à améliorer l'intégration des pièces.
Parmi les applications les plus courantes, on peut citer
Matériel de sport - Les poignées surmoulées des clubs de golf, des raquettes de tennis et des guidons de vélo améliorent le confort et la sécurité de l'utilisateur. La couche extérieure tactile assure une bonne prise en main, en particulier lorsque l'on a les mains moites.
Outils électriques - Il en va de même ici. Les perceuses et les tournevis électriques sont plus performants et minimisent le glissement des mains grâce à des boîtiers et des poignées surmoulés.
ustensiles de cuisine - Les couteaux de cuisine, les spatules et les fouets utilisent tous des surmoulages en TPE ou en silicone. Il en va de même pour les poignées d'aspirateur, les pinces et les ouvre-bocaux. La couche douce au toucher facilite la préhension avec des mains mouillées.
Dispositifs médicaux - Le surmoulage excelle pour les instruments chirurgicaux portatifs tels que les pinces et les clamps. Les formes ergonomiques maximisent le contrôle, tandis que les extérieurs souples évitent d'endommager les tissus.
Electronique grand public - Les smartphones, les manettes de jeux et les périphériques informatiques sont souvent dotés d'un boîtier et de boutons surmoulés. Cet extérieur imperméable et doux au toucher protège les composants internes des dommages causés par les liquides.
Et ce ne sont là que quelques exemples d'applications de surmoulage pour différents produits.
Ensuite, examinons les matériaux appropriés pour le surmoulage.
Options de matériaux de surmoulage
La sélection de matériaux compatibles pour le surmoulage est essentielle pour produire des composants durables. Les matériaux doivent s'assembler efficacement sans se séparer au fil du temps.
Voici un aperçu des options les plus courantes :
Matériaux de substrats rigides
Le matériau de base pour le surmoulage doit présenter une grande tolérance à la chaleur et une grande stabilité dimensionnelle. Les plastiques rigides typiques utilisés sont les suivants
- PC/ABS - Excellent rapport poids/résistance
- ABS - Abordable et polyvalent
- PC - Résistance supérieure aux chocs et à la chaleur
- Nylon (PA) - Excellente résistance chimique
- PBT - Durable avec une faible absorption de l'humidité
- LCP - Grande rigidité et résistance à la chaleur
Ils garantissent que le substrat résiste au processus de moulage secondaire sans se déformer.
Matériaux de surmoulage
La couche de surmoulage assure l'ergonomie de l'extérieur et une esthétique agréable.
Élastomères thermoplastiques (TPE) offrent un excellent équilibre entre flexibilité, durabilité et rentabilité. Les silicones offrent une résistance à la chaleur et une déformation rémanente à la compression supérieures. Les matériaux de surmoulage comprennent
- TPE - Abordable avec diverses qualités
- TPU - Résistance exceptionnelle à l'abrasion et à la déchirure
- TPV - Combine le TPE avec une plus grande rigidité
- Silicone - Tolérance aux températures extrêmes
- LSR (Liquid Silicone Rubber) - Plus souple mais moins adapté au surmoulage
Le choix de couples substrat/surmoulage compatibles garantit une bonne adhérence pendant le moulage. Les fournisseurs de matériaux peuvent donner des conseils sur les performances d'adhérence entre des qualités de plastique spécifiques.
Examinons maintenant les facteurs essentiels de la conception du surmoulage.
Considérations critiques sur la conception du surmoulage
Plusieurs aspects de la conception des pièces ont un impact direct sur les résultats du surmoulage en termes de qualité, de taux de rebut et de fabricabilité globale.
Voici les éléments les plus importants à prendre en compte :
Angles d'ébauche
Un tirage suffisant sur les surfaces verticales permet une éjection sans problème après le moulage de matériaux de surmoulage flexibles. Les exigences typiques en matière de tirage sont les suivantes
- Substrat - Standard 1° draft
- Surmoulage - Tirant d'air minimum de 3°.
Un tirage généreux permet également des cycles plus rapides et des pressions d'injection plus faibles.
Épaisseur de la paroi
Une épaisseur de paroi inégale peut entraîner des marques d'enfoncement, des vides et des points faibles autour d'un composant surmoulé. Une épaisseur de paroi constante permet un refroidissement correct et un flux de matière optimisé.
Épaisseur recommandée de la paroi du surmoulage :
- Substrat - gamme de 2 mm à 4 mm
- Surmoulage - Minimum 1,5 mm
Des parois de surmoulage plus épaisses permettent une plus grande flexibilité du matériau dans des zones localisées.
Fermetures
Les obturateurs (ou marques témoins) créent un arrêt brutal et scellent le flux entre les matériaux. Cela permet d'éviter les débordements et les artefacts autour des pièces finies.
Les fermetures nettes et esthétiquement attrayantes nécessitent une hauteur de lèvre de substrat de 0,5 mm à 1 mm pour bloquer le plastique qui s'écoule.
Emplacement de la porte
La position des portillons influence l'efficacité du cycle et la force d'adhérence. Les portillons centraux équilibrent les fronts d'écoulement tandis que les portillons directs maximisent l'adhérence.
Le style du portail influe également sur l'apparence :
- Portails de bordure - Permet de dissimuler l'affaissement du portail
- Vannes sous-marines (tunnels) - Prévenir les jets d'eau
- Portails en film - Les portails minces réduisent les marques de vestiges
Les portes ne doivent jamais obstruer les zones de couverture du surmoulage.
En prenant en compte ces facteurs vitaux dès la phase de conception, les ingénieurs peuvent optimiser la fabrication et les performances des pièces.
Maintenant que nous avons compris les principes clés du surmoulage, voyons comment le prototypage permet d'accélérer la réussite du projet.
Prototypage de pièces surmoulées
La validation de la conception, de l'ergonomie et de la fabricabilité des pièces à l'aide de prototypes est inestimable avant de s'engager dans l'outillage de production.
Les prototypes surmoulés permettent de confirmer :
- Fonctionnalité de la conception
- Adéquation des matériaux
- Méthodes de production
- Efficacité des cycles
Techniques d'outillage rapide comme les moules d'impression 3D est idéal pour les prototypes de surmoulage à faible volume. La rapidité d'exécution des outils, associée à des pièces réalistes, permet une vérification complète du concept.
Pendant le prototypage, les experts en surmoulage analysent également les facteurs critiques de succès :
- Pressions d'injection
- Viscosité du matériau
- Température du moule
- Performance de collage
Des paramètres de processus affinés permettent d'assurer une montée en production en douceur.
En résumé, les prototypes surmoulés accélèrent la mise au point de la conception des pièces tout en minimisant les risques liés au projet et les erreurs de décision.
Le surmoulage permet l'intégration de composants multimatériaux
Nous avons couvert toutes les bases du surmoulage :
- Qu'est-ce que le surmoulage ?
- Les avantages du surmoulage
- Applications populaires
- Techniques de surmoulage
- Sélection des matériaux
- Considérations essentielles en matière de conception
- Meilleures pratiques en matière de prototypes
Bien que complexe au départ, la maîtrise des processus de surmoulage offre aux concepteurs de produits des possibilités créatives étendues. L'association de matériaux complémentaires dans des composants intégrés permet de créer des produits de nouvelle génération offrant une meilleure expérience à l'utilisateur.
Ainsi, si vous explorez le surmoulage pour la première fois ou si vous rafraîchissez des projets existants, tirez parti de l'assistance technique d'un spécialiste. BaiweMolding offre des conseils de fabrication à la demande pour transformer les visions de produits en réalité.
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