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Fabrication de moules à injection : types de moules

Le moule est un morceau de bloc utilisé dans le processus de moulage par injection pour mouler divers composants en plastique. C'est peut-être le composant le plus cher utilisé avec la machine de moulage par injection en raison de sa conception complexe, de ses caractéristiques précises et de ses méthodes de fabrication. En d'autres termes, le moule est un bloc de métal creux où le plastique fondu est injecté pour fabriquer la forme souhaitée. Habituellement, l'outillage est fait par des machines CNC.

 

Les moules sont fixés aux plateaux de la machine de moulage par injection. Ils ont percé des trous et des canaux chargés de contrôler la température du moule par circulation d'eau chaude. En ce qui concerne le fonctionnement du moule, la matière fondue s'écoule dans les moules à travers une carotte et remplit les cavités. Après un temps calculé, la matière fondue adopte la forme du moule et se solidifie. Ensuite, la machine de moulage par injection pousse la plaque d'éjection du moule pour répéter le processus de fabrication ultérieure. 

 

 

Types de moules utilisés dans le moulage par injection plastique

Les matériaux de moulage doivent être résistants à l'usure et supporter de nombreux cycles, la force de serrage requise pour maintenir le matériau en place et les forces à haute pression pour façonner le plastique liquide et atteindre des tolérances étroites. En considérant les matériaux, les moules peuvent être divisés en deux catégories : les moules en aluminium et les moules en acier. Les moules constitués de ces matériaux ont leurs applications spécifiées.

Moules en aluminium  

 

L'aluminium est sur les cartes pour la fabrication de moules depuis quelques années. Tout en étant des solutions moins coûteuses d'outils P20, les industries automobiles déplacent les moules vers l'aluminium. Habituellement, les moules en aluminium fabriquent des outils ou des prototypes à faible volume, car les moules sont malléables et plus mous que les matériaux en acier conventionnels. Par conséquent, l'usure est plus prononcée et une utilisation continue peut provoquer des marques sur le produit fabriqué.

 

Moules en acier

 

Les moules en acier ont été une approche conventionnelle dans le domaine du moulage par injection. Néanmoins, les moules constitués d'acier sont parfaitement adaptés à la production en grande série car l'acier a une capacité plus remarquable à résister aux contraintes internes et externes et reste invincible contre l'usure pendant une longue période. De plus, les moules en acier sont très durables avec des options d'utilisation étendues même après l'entretien, bien qu'ils coûtent très cher par rapport aux moules en aluminium.

 

Avantages des moules en aluminium

 

Voici quelques-uns des avantages les plus importants de l'aluminium :  

 

1. Coût d'outillage inférieur  

 

Par rapport aux moules en acier, le coût d'outillage pour les moules en aluminium est beaucoup plus faible. Certains outillages en aluminium sont aussi économiques que la moitié du coût des outillages en acier. Bien que le retour sur investissement du moule en acier et du moule en aluminium puisse varier considérablement en fonction de leur utilisation, le moule en aluminium nécessite un faible investissement initial par rapport à l'acier.

 

2. Temps de chauffage et de refroidissement réduits  

 

L'aluminium a des taux de dissipation beaucoup plus élevés que l'acier, de sorte que l'aluminium peut instantanément devenir chaud pour refroidir et vice versa. Ainsi, le temps de cycle du moule en aluminium est de 20 à 30% meilleur que celui des moules en acier. Gardez à l'esprit qu'un taux de dissipation thermique amélioré est non seulement approprié pour éviter les lignes de refroidissement et de chauffage, mais qu'il diminue également la complexité des coûts de moisissure et de maintenance.

 

3. Facilité de modification  

 

L'aluminium convient à la production à faible volume car il est relativement plus tendre que l'acier et s'use plus tôt que l'acier. Cependant, la qualité d'être doux permet aux ingénieurs et aux fabricants de modifier et d'optimiser la conception en fonction des besoins avancés.  

 

Inconvénients des moules en aluminium

 

L'aluminium présente également certains inconvénients qui pourraient entraîner son remplacement par des moules en acier :  

 

1. Moins de compatibilité avec les matériaux

 

Contrairement aux moules en acier, l'aluminium présente des problèmes de compatibilité avec les résines de moulage par injection complexes. Par exemple, les polymères avec fibre de verre ne peuvent pas être utilisés avec des moules en aluminium, même pour très peu de cycles. De plus, les moules en aluminium sont plus mous et plus enclins aux rayures/dommages provoqués par certaines résines spéciales.  

 

2. Cycles de production à faible volume

 

Les fabricants doivent garder à l'esprit qu'ils ne peuvent pas dépendre des moules en aluminium pour les séries de production à grand volume en raison de leur capacité à être plus délicats que les moules en acier. Sinon, la qualité du produit final est gravement affectée et endommagée.

 
Aluminum Micro Molds
 

Avantages des moules en acier

 

L'acier est depuis longtemps au centre des préoccupations des propriétaires de moulage par injection. Voici ses raisons :  

 

1. Parfait pour les fonctionnalités détaillées  

 

La caractéristique principale de l'acier est sa capacité à être adaptée à la production en grand volume en raison de sa résistance à l'usure et de sa dureté et résistance plus élevées. En même temps, c'est la raison qui aide les fabricants à obtenir des caractéristiques détaillées de la moisissure. Par exemple, les moules en acier suivent étroitement des parois minces et non uniformes et des angles arrondis pour donner une meilleure forme au produit final.

 

2. Durabilité améliorée  

 

Bien que l'acier soit plus cher que l'aluminium, les moules en acier offrent des services plus complets et durables que l'aluminium. De plus, les aciers ayant une meilleure capacité à supporter les contraintes ne relèvent pas d'une réparation ou d'une retraite anticipée. De plus, l'acier est idéal pour les longs cycles de production et l'utilisation fréquente du moule sur le long terme.

 

3. Compatibilité plus élevée  

 

Les moules en acier sont parfaitement adaptés aux résines de moulage par injection complexes et avancées, car l'acier peut adhérer même aux produits les plus durs, ce qui est généralement difficile avec le produit en aluminium. De même, les moules en acier sont compatibles avec des résines renforcées d'additifs comme la fibre de verre.

 

Inconvénients des moules en acier

 

Outre ses avantages, voici quelques-uns des inconvénients des moules en acier :

 

1. Coût d'outillage et de réparation plus élevé  

 

L'acier est très fiable et durable, mais il possède des coûts excellents qui ne sont pas justifiés par rapport à l'aluminium ou à ses autres homologues. Étant donné que, pour préparer le moule en acier, il faut un investissement en outillage plus élevé. De même, les moules en acier, en cas de déformation ou d'autres défauts, les coûts de réparation sont plus élevés en raison de leur dureté accrue.

 

2. Cycles de production à haut volume

 

Étant donné que les moules en acier sont coûteux en outillage et en réparation, ils ne seront adaptés et économiques que pour les séries de production à grand volume. D'autre part, comme mentionné précédemment, les moules en aluminium sont préférables pour les petites séries de production.

Le processus de fabrication de moules

 

La fabrication de moules pour le moulage par injection est un processus en plusieurs étapes. Tout au long du processus, il est inévitable de considérer les dimensions requises du produit final. De plus, la gestion des risques pour éviter la défaillance du moule et assurer sa précision, son étanchéité et sa ventilation est également nécessaire.

 
 
Mold Quality Check
 

Éléments à considérer sur la fabrication de moules

 

La fabrication de moules nécessite précision et techniques et peut impliquer des moules à blocs, des moules à gants, des moules à couverture, des moules coulés, etc. Le temps peut différer selon diverses stratégies concernant la création d'une géométrie facile à complexe. Les types de moules, comme les cavités simples ou multiples, peuvent être choisis selon les besoins. De plus, assurez-vous de l'accès à des matériaux, des provisions, des outils et des équipements adéquats. Diverses alternatives de matériaux, telles que l'aluminium et l'acier, sont disponibles, et chacune a des caractéristiques, des capacités et une adéquation spécifiques. Néanmoins, le budget du projet est également l'un des éléments clés à considérer, car le coût de fabrication du moule affecte fortement le coût final du moulage par injection .

 

Opérations primaires comme le fraisage et le tournage

 

En règle générale, le dessin du produit final est préparé avant la fabrication du moule. Cette conception du produit final conduit en outre à la fabrication de moules. Des blocs métalliques des tailles requises sont prélevés et alignés sur une machine CNC. Avant de commencer les opérations secondaires, la CNC exécute des fonctions principales telles que le fraisage, le tournage et le traitement thermique sur le bloc métallique. Au cours du processus de fabrication du moule, une sélection d'outils de coupe est réalisée en tenant compte du matériau des moules. Pour l'acier, les outils en carbure sont largement utilisés car ils font partie des outils de coupe les plus durs.

CNC Machining

Opérations secondaires telles que la construction de moules et les périphériques

 

Une fois les opérations primaires terminées, le bloc métallique est prêt à passer sous le processus secondaire, ce qui garantit le succès du processus de fabrication du moule. Ces opérations peuvent inclure la construction du moule et le périphérique du moule. La construction du moule permet la fermeture et le serrage des moules, l'épaisseur et le centrage de la paroi du moule pour une absorption et une dissipation appropriées de la chaleur, et les surfaces du moule par meulage, polissage, sablage ou grenaillage. En outre, le périphérique du moule comprend la ventilation du moule, des agents de démoulage non permanents à appliquer sur la surface du moule pour des propriétés de démoulage améliorées, des revêtements de démoulage permanents pour de meilleures propriétés d'écoulement et un mélange de gradient, et des inserts filetés tels que des inserts à pression ou des supports magnétiques.

Conclusion

 

La fabrication de moules à injection est une tâche hautement technique et exigeante en compétences, telle que le contrôle de processus et le dépannage des défauts de qualité. Il doit éliminer les failles qui peuvent entraîner des pertes potentielles tout au long du processus. Pour l'instant, les moules tournent autour de deux matériaux : l'acier et l'aluminium. Les moules constitués de ces matériaux ont leurs avantages et inconvénients spécifiques ainsi que leurs coûts spécifiques. Et le choix du matériau du moule dépend de nombreux facteurs, tels que la rentabilité et les spécifications du produit à atteindre.

Mais rappelez-vous, même si l'innovation existe depuis longtemps, le domaine de la fabrication de moules à injection continue de se développer, compte tenu des nouvelles améliorations technologiques, des perturbations du marché et des différents aspects sociaux et économiques. En conséquence, les cinq tendances clés de l'industrie qui façonnent la direction de la fabrication de moules à injection incluent l'évolution vers la durabilité, l'exploration de divers matériaux de substitution, l'automatisation, l'apprentissage automatique et l'analyse avancée.

 

 

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