Le moulage par injection est une technique permettant de créer des pièces en insérant un matériau liquide dans une forme spécifique. Il est essentiel dans la fabrication d'aujourd'hui, car il permet la production de grandes quantités d'articles.
Dans le secteur automobile, des pièces telles que les tableaux de bord, les pare-chocs et les garnitures intérieures sont impossibles à produire sans moulage par injection. Le procédé de moulage par injection automobile permet la production de ces composants.
Qu'est-ce que le moulage par injection automobile ?
Le moulage par injection automobile est un procédé de fabrication de pièces automobiles par injection de matériaux liquides dans une forme spécifique. Il est courant dans le secteur automobile de fabriquer des pièces complexes mais légères.
Types de moulage par injection
Il existe plusieurs types de techniques de moulage par injection :
Moulage par injection 2K
Dans le moulage par injection 2K, deux couleurs ou matériaux distincts sont injectés en séquence à l'aide de deux modèles totalement différents. Une conception de combinaison de deux couleurs nécessitant des moules différents peut même permettre le pliage après le placement de la première pièce.
Les concepteurs de moules créent des moules en injectant une pièce différente dans la pièce prête, en utilisant des additifs, des couleurs ou des peintures.
Certains matériaux peuvent nécessiter un mélange ou une fusion supplémentaire afin de finaliser le produit final.
Il en résulte donc un processus de fabrication coûteux car des outils et des pièces différents sont nécessaires pour chaque modèle.
Cela limite le choix des matériaux utilisés pour fabriquer uniquement des produits relativement bas de gamme.
En conséquence, les produits qui nécessitent ce type de moules sont de nature limitée, avec une résistance élevée mais un coût relativement faible.
Ainsi, un procédé de fabrication flexible et plus facile à mettre en œuvre sera très demandé pour créer des pièces solides et cassantes ou les deux. De plus, deux matériaux identiques mais nécessitant deux modèles différents peuvent être injectés dans un seul modèle construit.
Surmoulage
Le surmoulage est un procédé qui consiste à placer une autre couche de matériau ou à revêtir un composant ou un substrat existant. Le substrat est placé dans la cavité du moule, puis le matériau de surmoulage est injecté dans le moule.
Les concepteurs de moules assurent une diffusion uniforme du matériau dans la cavité en concevant des cavités spécifiques. Le matériau de surmoulage refroidit et se fixe sur le substrat. La viscosité du matériau, la température d'injection et la pression sont strictement contrôlées au cours de ce processus.
Moulage par insertion
Le moulage par insertion est le procédé de moulage de produits en plastique contenant des inserts, notamment des inserts métalliques. Les inserts métalliques sont poinçonnés dans la cavité du moule et de la matière plastique est injectée autour d'eux.
Les spécialistes du moulage conçoivent des cavités autour de l'insert de manière à ce qu'elles soient placées avec précision lors du moulage. Une fois en place, la matière plastique fondue est versée pour refroidir et durcir avant de fusionner avec l'insert métallique.
Cela signifie que le plastique moulé agit comme une source d'adhérence autour des inserts métalliques formant une liaison solide.
Matériaux utilisés dans le moulage par injection automobile
Les matériaux utilisés peuvent varier en fonction de la nature du travail dans ce processus. Une injection de plastique courante comprend l'ABS, qui est commun, c'est-à-dire le polycarbonate et également le polypropylène. Les composites renforcés de matériaux avancés sont largement utilisés pour améliorer la robustesse et les performances durables.
En utilisant ces matériaux, les fabricants peuvent répondre à la demande de composants légers, robustes et modernes pour les nouveaux véhicules.
Avantages du moulage par injection automatique
Ingénierie de précision et efficacité
Les pièces à tolérances serrées étant conçues pour être fabriquées par injection de polymères automobiles, elles minimisent les erreurs de production et améliorent l'efficacité. Les pièces individuelles sont produites selon les normes minimales requises, améliorant ainsi l'ensemble du processus.
Production en grande quantité et longues séries de production
Ce procédé est particulièrement adapté à la production en grande série de pièces diverses. Il permet aux fabricants de produire de nombreuses pièces en peu de temps et à moindre coût. Le moulage par injection à long terme est efficace pour maintenir la qualité avec une production en série.
Solutions moulées sur mesure
Le moulage par injection offre des options sur mesure au secteur automobile. Il permet la fabrication de pièces de formes, de dimensions et d'autres propriétés moulées différentes. Cette personnalisation répond aux différents besoins des véhicules modernes et à leurs formes et applications.
Poids léger et électrification des véhicules
L'allégement est l'autre avantage important du processus d'injection. Il allège la masse des composants installés dans un véhicule, améliorant ainsi sa fonctionnalité, son rendement énergétique et ses performances. Les pièces légères sont essentielles pour les voitures électriques et hybrides.
Comparaison du moulage par injection avec d'autres méthodes de fabrication
Moulage par compression
Ce procédé utilise la chaleur et la pression pour mouler le matériau dans une cavité de moule. Il est souvent utilisé pour les pièces de grande taille, plates ou modérément courbées, telles que les panneaux de carrosserie et les composants structurels automobiles.
Par rapport au moulage par injection, il est généralement lent et moins adapté aux géométries complexes. Cependant, il peut gérer des pièces de grande taille et des matériaux renforcés de fibres avec facilité et une bonne résistance structurelle.
Estampillage
L'emboutissage consiste à façonner des tôles à l'aide d'une matrice et d'une presse. Il est idéal pour la production en grande série de pièces fines et plates telles que des panneaux de carrosserie et des supports de voiture. L'emboutissage est avantageux en termes de rapidité et de coût dans les volumes de production de masse.
Cependant, il ne peut former que des pièces de formes simples et est moins efficace que le moulage par injection pour des formes courbes complexes ou des pièces d'épaisseurs variables.
Applications du moulage par injection automobile
Le moulage par injection est très populaire pour les pièces extérieures automobiles, notamment la carrosserie extérieure, les pare-chocs et les panneaux.
Elle fabrique également des composants pour les systèmes d'alimentation, comme les boîtiers de batterie, et des composants pour les systèmes de vision, comme les boîtiers de phares et de feux arrière. Ces pièces sont importantes pour les performances et la sécurité de l'automobile.
Véhicules complets et systèmes de sièges
Dans la fabrication de systèmes d'assise, les composants les plus importants sont les composants moulés sous pression tels que les cadres de siège, les coussins et les garnitures.
Dans certains cas, le processus est intégré à la fabrication de véhicules complets, tels que des véhicules électriques et hybrides légers.
Moulage par injection dans la fabrication de produits médicaux et électroniques
Dans un cadre plus large, le moulage par injection permet également de produire des instruments et des dispositifs médicaux. Les composants de base de ces dispositifs contenant du plastique moulé par injection sont des composants fabriqués à partir d'autres matières plastiques.
De la même manière, le moulage par injection est important dans la production de produits électroniques, qui permet de produire des boîtiers cylindriques, des connecteurs tubulaires et des pièces de circuits.
Moulage par injection dans les applications industrielles et agricoles
Le moulage par injection est également important dans les applications industrielles et agricoles. Il permet de produire des pièces robustes et résistantes pour les équipements lourds, les machines et les outils. Cette flexibilité permet au moulage par injection de servir plusieurs industries tout en fournissant des pièces de qualité, efficaces, précises et fiables.
Impact de la fabrication additive sur le processus de moulage par injection automobile
Qu'est-ce que la technologie additive exactement ?
L'impression 3D, ou technologie additive, est la pratique consistant à créer des structures tridimensionnelles à partir d'un fichier numérique en utilisant des techniques de créativité 3D. Dans ce processus, le matériau est intégré et la structure est construite couche par couche.
Cette technologie augmente le degré de complexité des formes qu'elle permet de fabriquer. Les méthodes classiques rendraient ces formes extrêmement difficiles, voire impossibles.
L'impression 3D se présente sous de nombreuses formes différentes, notamment dans l'industrie automobile. L'impression 3D est généralement utilisée pour créer des prototypes, des outils et même pour fabriquer des pièces.
Avantages de la modélisation par dépôt de fil en fusion dans la fabrication de moules
Le plus grand avantage que l'on peut ressentir et voir est la rapidité avec laquelle les moules peuvent être conçus et créés. D'autres avantages sont encore plus prononcés. L'un des inconvénients majeurs des pratiques de fabrication de moules est le coût et le temps impliqués.
Il n’existe pas d’autre solution que d’utiliser des moules. Cependant, avec l’impression 3D, il est facile de concevoir et de produire des prototypes en un rien de temps.
Les approches traditionnelles sont complètement inversées, car on n'ajoute désormais que ce qui est nécessaire. Il s'agit d'une approche plus respectueuse de l'environnement pour réduire les déchets.
Néanmoins, le processus de conception ou de révision prend moins de temps que d'habitude, ce qui permet aux entreprises de créer et de tester plus rapidement des produits repensés.
Entreprises de fabrication utilisant la fabrication additive
De nombreuses entreprises utilisent la fabrication additive en complément du moulage par injection. Nicolet Plastics crée des moules prototypes à l’aide de l’impression 3D, ce qui leur permet de tester leurs modèles avant de se lancer dans une production à grande échelle.
Sare Plastics utilise également l'impression 3D pour produire des moules. Ces moules sont utilisés pour les petites séries et les pièces fabriquées sur mesure. Ces entreprises bénéficient d'une production rapide et d'avantages en termes de coûts tout en garantissant une excellente qualité.
DFM dans le moulage par injection automobile
Rôle du DFM dans le moulage par injection
Le DFM est l'un des éléments les plus importants à prendre en compte dans le moulage par injection automobile. Il s'agit de fabriquer des composants en les concevant de manière à ce qu'ils soient économiques à produire.
Le DFM est certainement utile pour prévenir les problèmes de production, réduire les taux de rebut et réduire les coûts de fabrication.
Dans l’ensemble, on peut imaginer que les composants conçus pour être industrialisables atteignent une plus grande rentabilité et sont plus fiables.
Les processus DFM déterminent les équipements et les matériaux utilisés dans la production de la pièce et les exigences qui doivent être satisfaites.
Facteurs DFM pour l'automobile
Certains facteurs propres à l’industrie automobile doivent également être pris en compte pour le DFM.
Par exemple, la géométrie des pièces à produire est un facteur important. Elle doit être conçue de manière à éviter les contre-dépouilles et à faciliter le démoulage de la pièce.
Les composants ayant des épaisseurs de paroi variables sont susceptibles de tomber en panne en raison de déformations et d'autres problèmes de matériaux. Une épaisseur uniforme est donc nécessaire. Le choix du matériau est également important pour prendre en compte la résistance, la durabilité et le coût.
De plus, la conception des composants doit pouvoir être injectée à l'aide de pièces moulées, améliorant ainsi l'efficacité de la production.
Des éléments tels que des clips à pression intégrés, des nervures internes et des bossages externes peuvent être utilisés pour renforcer les pièces sans compliquer ni augmenter les coûts.
DFM signifie également connaître la technologie générale pour produire les pièces le plus rapidement et le plus économiquement possible.
Matériaux de moulage par injection pour l'automobile
Différents matériaux sont utilisés dans le moulage par injection automobile pour répondre à des besoins spécifiques. Le polypropylène, l'ABS et les polycarbonates sont les plastiques les plus courants. Ces plastiques sont relativement peu coûteux, légers et très résistants.
Ils sont idéaux pour de nombreux composants automobiles. Des matériaux avancés, tels que le nylon renforcé de fibres de carbone et de verre et les composites renforcés, sont utilisés.
Ces matériaux offrent une meilleure résistance à la chaleur et aux chocs, ce qui les rend pertinents pour les composants automobiles haut de gamme.
La sélection de nouveaux matériaux de pointe doit prendre en charge les solutions existantes, et ce niveau d'expertise et de connaissances doit être atteint. Cela signifie que des alternatives adaptées et abordables doivent être mises en place.
Les experts en matériaux automobiles connaissent les caractéristiques des différents matériaux et connaissent les spécialistes en science des matériaux.
Cela permet d'augmenter encore les performances du véhicule. Les scientifiques des matériaux aident les fabricants à se conformer aux réglementations en matière de sécurité, de durabilité et d'environnement.
Études de cas sur le moulage par injection automobile
Exemples de projets mis en œuvre avec succès avec des projets qui ont servi de modèles à de nombreux fournisseurs de pièces automobiles
Le moulage par injection automobile compte plusieurs projets réussis qui démontrent comment travailler avec des polymères et des composites thermoplastiques. L'un de ces cas porte sur le développement de matériaux légers pour les composants internes des automobiles électriques.
L’enjeu principal était de réduire le poids tout en maintenant les exigences nominales de sécurité et de résistance.
De nouveaux matériaux, comme le matériau renforcé de fibres de carbone et de plastique, ont permis de résoudre ce problème. L'amélioration des matériaux a permis d'obtenir de superbes performances tout en minimisant le poids net de la voiture.
Il était difficile de fabriquer des produits imprimés en Z avec des tolérances serrées. La solution était la capacité du moulage par injection 2K à combiner plusieurs composés dans une seule pièce, ce qui permettait la fabrication de précision de tous les composants.
Le résultat est une productivité améliorée et des coûts de fabrication réduits. Ces deux exemples démontrent comment les progrès de la technologie de moulage par injection conduisent à des résultats gagnants.
Conclusion
Les perspectives du secteur automobile en matière de moulage par injection semblent prometteuses. De nouveaux matériaux et de nouvelles technologies continueront d'améliorer l'efficacité et les performances.
À mesure que des designs plus complexes sont intégrés aux véhicules, le marché des composants de qualité supérieure va se développer. La collaboration avec des fournisseurs qualifiés permettra de fournir la qualité et l'innovation attendues à des prix compétitifs.
