Moulage par injection

Dans le moulage par injection assisté par gaz, un gaz inerte sous pression (généralement de l'azote gazeux) est injecté dans le moule juste après le plastique fondu, forçant le matériau à pénétrer dans les parois du moule et laissant une cavité là où se trouvait autrefois le gaz. Ce gaz permet d'intégrer des sections creuses dans un moule, mais il favorise également le refroidissement et évite les déformations en égalisant les épaisseurs de paroi, notamment dans les parois épaisses d'un moule à injection. Les utilisations du moulage par injection assisté par gaz incluent la réduction de matière dans les grandes pièces, les produits creux et d'autres conceptions poreuses.
Les avantages de ce type de moulage par injection plastique résident dans sa capacité à réduire l’utilisation de matériaux et le temps de refroidissement. La poche de gaz remplira les sections plus épaisses, ce qui entraînera moins de déformations et des temps de refroidissement plus rapides à mesure que le plastique fondu s'écoule vers les parois plus froides du moule. La pression entraîne également moins de retrait lors du refroidissement et minimise le risque d’apparition de marques d’évier. Le moulage par injection assisté par gaz nécessite également des forces de serrage et des contraintes résiduelles globales plus faibles, ce qui conduit à un processus de moulage par injection plus stable.
Le moulage par injection assisté par gaz n'est pas sans limites ; elle ne peut réellement être appliquée qu'à des moules à une seule cavité, sinon la canalisation du gaz devient trop compliquée (ceci est exacerbé si les multiples cavités sont uniques les unes des autres). En outre, certains matériaux peuvent réagir avec le gaz ou devenir brumeux en raison de la nature du gaz interagissant avec la surface du matériau. Les plastiques transparents sont particulièrement sujets à cet effet et ne peuvent donc généralement pas être moulés par injection assistée par gaz.

Dans le moulage à paroi mince, les pièces maximisent les économies de matériaux et de coûts en utilisant des épaisseurs de paroi minces par rapport à la taille globale de la pièce. Le moulage à paroi mince permet d'obtenir des parois de 1-2 mm d'épaisseur qui réduisent le temps de cycle mais augmentent la pression d'injection nécessaire. Les machines de moulage par injection spécialisées à paroi mince ont les spécifications de précision les plus élevées parmi les machines de moulage par injection, car le moulage à paroi mince est souvent utilisé pour les petites pièces. Les utilisations du moulage par injection à paroi mince sont de petites applications à tolérance stricte telles que les pièces électroniques, les boîtiers, les composants de dispositifs médicaux, les tubes, etc.
Les avantages du moulage par injection à paroi mince, comme mentionné précédemment, sont les économies de coûts et la rapidité. Les pièces en plastique à paroi mince nécessitent moins de matériaux, ce qui entraîne des coûts de matériaux et une consommation globale de ressources inférieurs par rapport aux méthodes de moulage par injection traditionnelles. Le temps de cycle est également considérablement réduit et les pièces entraînent moins d’émissions liées au transport en raison de leur poids réduit. Un moule d'injection à paroi mince peut également être fabriqué à partir de plastiques recyclables, et les pièces à paroi mince réduisent le poids (et donc les émissions) dans les applications basées sur le carburant, comme les équipements lourds et les véhicules automobiles.
Les inconvénients du moulage par injection à paroi mince sont que les moules à injection et les machines de moulage à paroi mince sont plus chers et que leur fonctionnement nécessite des techniciens de moulage qualifiés. Il y a peu de place à l’erreur car les moules d’injection à paroi mince nécessitent une précision extrême et de faibles tolérances. Les techniciens et les concepteurs doivent parcourir le projet à la recherche de sources de défauts et d'optimisations potentielles, ce qui entraîne des délais de livraison plus longs sur les moules et sur l'ensemble du projet. Les parois minces nécessitent également des pressions plus élevées, ce qui signifie que les machines doivent être équipées de composants résistants aux contraintes qui doivent fonctionner sans problème sur des milliers et des milliers de cycles.

Le moulage par injection de silicone liquide permet la production en série de produits en caoutchouc de silicone. Ce type de moulage par injection se distingue des autres dans la mesure où le caoutchouc de silicone est techniquement un caoutchouc thermodurci, il nécessitera donc une vulcanisation (le processus qui confère au caoutchouc ses propriétés matérielles bénéfiques telles que la durabilité et la flexibilité). Contrairement au moulage par injection typique où le plastique fondu est injecté dans un moule plus froid, le caoutchouc de silicone froid est injecté dans une cavité de moule chauffée et vulcanisé. Cette technologie de moulage par injection nécessite des équipements spécialisés tels que des mélangeurs, des unités de dosage, des moules parfaitement étanches et d'autres composants. Les utilisations incluent des produits pour les applications d'étanchéité, les connecteurs, le surmoulage d'autres produits en plastique, les produits pour nourrissons, les produits médicaux biocompatibles, les équipements de cuisson, les produits isolants, etc.
Le moulage par injection de silicone liquide présente plusieurs avantages uniques. Le matériau ne nécessite aucune fusion et peut être conservé sous sa forme liquide, prêt à l’emploi. Le silicone se solidifie généralement rapidement et produit peu ou pas de bavures/déchets si la machine est conçue correctement. Cette technologie de moulage par injection automatise généralement le processus d'injection pour réduire les erreurs de l'opérateur et offre un processus à moindre risque car à aucun moment le matériau n'est chaud sauf à l'intérieur du moule. Les produits en silicone sont l'un des seuls matériaux biocompatibles et sont incroyablement résistants aux produits chimiques, à la température et à l'électricité, ce qui en fait une offre unique parmi une sélection de moulage par injection autrement chargée de thermoplastique.
Le moulage par injection de silicone liquide n’est pas parfait ; la vulcanisation du matériau silicone est un processus irréversible, ce qui signifie qu'une fois qu'une pièce est prise, il n'y a plus de retour en arrière. Il n’y a pas de recyclage des produits en silicone et si une erreur est commise, le matériau ne peut pas être remis en stock comme c’est le cas pour d’autres types de moulage par injection. De plus, le silicone liquide nécessite son propre équipement unique qui peut être plus difficile à se procurer et à entretenir régulièrement.

Le moulage de mousse structurelle permet la production en série de pièces de très grandes dimensions, grâce à l'introduction d'un matériau composite formé d'un polymère mélangé à un gaz inerte (comme l'azote) ou un agent gonflant chimique. Le matériau est conservé séparé à l’état liquide puis mélangé à l’intérieur du moule. Le ventilateur gaz/produit chimique est ensuite ajouté au mélange, provoquant une modification de la réaction chimique qui entraîne la formation d'une mousse de faible densité et à expansion rapide. Au fur et à mesure que la mousse se dilate et durcit, l'intérieur conserve son noyau à haute porosité tandis que l'interface de surface entre la mousse et le moule s'effondre, formant une peau protectrice haute densité à l'extérieur de la pièce. Le moule d’injection résultant est un produit en mousse léger, flexible et résistant. Les utilisations du moulage de mousse structurelle comprennent les toits de voitures, les boîtiers pour équipements médicaux, les skis, les pièces automobiles intérieures et extérieures et d'autres grandes pièces.
Les avantages du moulage par injection de mousse structurelle résident dans sa capacité à fabriquer des pièces de grande taille, légères, solides et rentables. Les pièces en mousse structurelle peuvent s'étendre jusqu'à la taille des toits de voitures et d'autres produits de grande taille et utiliser moins de matériau grâce à leur porosité inhérente. De plus, cette nature poreuse contribue à la réduction du poids sans compromis sur la résistance ; les pièces en mousse structurelle sont solides, durables et jusqu'à 8 fois plus rigides que les polymères solides. Le moulage par injection de mousse structurelle est facile à mouler, car il conquiert facilement des parois d'épaisseur variable, subit moins de contraintes pendant le processus, résiste à la déformation et présente une incidence moindre d'endommagement des moules et des machines. Les pièces en mousse structurelle sont également rapides à produire, faciles à peindre et ne sont pratiquement pas affectées par les différences de température.
Les inconvénients du moulage de mousse structurelle résultent principalement du matériau en mousse, car les finitions de surface sont rugueuses, les épaisseurs de paroi ne peuvent pas être inférieures à ¼ de pouce et nécessitent généralement plus de post-traitement que les autres types de moulage par injection. De plus, le moulage de mousse structurelle a des vitesses de production inférieures à celles des autres techniques de moulage par injection.

Probablement le type de moulage par injection le plus récent et le plus unique, le moulage par injection de métal permet la production de produits métalliques moulés par injection. Au cours du processus, la poudre métallique et le liant sont mélangés et granulés. Cette « matière première » est ensuite injectée dans une unité d'injection, où le produit brut est moulé. Après le moulage, la pièce est nettoyée dans un solvant et décollée thermiquement de son liant, laissant derrière elle un produit entièrement métallique (mais toujours poreux). Le produit décollé est ensuite renforcé dans un four de frittage où les particules métalliques fusionnent en une matrice solide (généralement sous vide pour atteindre une densité solide élevée), et la pièce est ensuite prête pour des procédures de post-traitement supplémentaires telles que la finition, le traitement thermique, etc. Le processus est utilisé pour produire en masse de petits (<100g) metal components in a single step such as hand tool heads, mechanical components, linkages, automotive and aerospace parts, and more.
Le moulage par injection de métal présente l’avantage de pouvoir créer des pièces métalliques qui étaient auparavant impossibles à produire avec des méthodes plus traditionnelles. En outre, un grand volume de pièces peut être moulé en une seule étape, ce qui peut rivaliser avec le processus de moulage plus courant pour les petites pièces métalliques. Il offre également des fonctionnalités haute fidélité pour le produit final, telles que le moletage, les trous et d'autres détails fins. Les épaisseurs de paroi peuvent être réalisées avec des tolérances dimensionnelles étroites (centaines de micromètres) et il n'y a pratiquement aucun gaspillage (un avantage significatif par rapport à toutes les autres techniques de fabrication des métaux).
Le principal inconvénient de cette technologie de moulage par injection est qu’elle est quelque peu coûteuse et limitée à des volumes et des tailles de pièces inférieurs. L'équipement nécessaire au moulage par injection de métal est assez coûteux et, jusqu'à présent, les utilisations du moulage par injection de métal se font dans des applications haut de gamme nécessitant des pièces métalliques incroyablement complexes et détaillées.