Le
moulage par injection, aussi appelé
injection plastique, est un procédé de mise en œuvre de matières thermoformables, notablement les matières thermoplastiques.
La plupart des pièces thermoplastiques sont fabriquées avec des
presses d'injection plastique : la matière plastique est ramollie puis
injectée dans un
moule, et ensuite refroidie.
Moulage par injection : une vieille presse d'injection plastique.
Explication
Le moulage par injection est une technique de fabrication de pièces en grande ou très grande série. Il concerne avant tout les matières plastiques et les élastomères (caoutchoucs) mais aussi divers métaux et alliages à point de fusion relativement bas : alliages d'aluminium, de zinc (
Zamak) ou encore laitons.
Par ailleurs, ce procédé est utilisable pour la mise en forme de pièces
en céramique technique, si toutefois on prépare une sorte de barbotine
avec un quelconque composant fondant à un point de température
relativement bas, comme la paraffine ou le polyéthylène (PE).
On rencontre des composants moulés par injection dans de très
nombreux produits manufacturés : automobile, électroménager, matériel
informatique, mobilier,
etc. Pour les pièces métalliques, les dimensions sont relativement limitées (les carters
de boites de vitesses en aluminium sont coulés par injection), mais
pour les plastiques, elles vont de quelques millimètres à plusieurs
mètres (éléments de carrosseries automobiles, tables de jardin, par
exemple).
Les moules,
installés sur une machine spéciale (presse), sont constitués le plus
souvent de deux coquilles (partie fixe et partie mobile) qui sont
fortement pressées l'une contre l'autre au moment du moulage puis
écartées pour permettre l'éjection de la pièce moulée. Outre ces
coquilles, le moule peut comporter un ou plusieurs noyaux destinés à
former les parties creuses de la pièce et des poinçons permettant de
réserver des ouvertures dans ses parois. Il arrive fréquemment que l'on
place dans le moule des « inserts » qui se retrouveront par la suite
inclus dans la pièce : il s'agit le plus souvent d'éléments filetés qui
pallient localement la résistance insuffisante du matériau constituant
le corps de la pièce.
Les dispositifs d'injection du matériau fondu sont très différents
selon qu'il s'agit de mouler un métal ou un matériau organique.
Contrairement à d'autres procédés où le moule est perdu (moulage en sable, à la cire perdue,
...), il faut impérativement veiller à ce que les pièces injectées ne
restent pas coincées dans les coquilles et qu'elles puissent au
contraire en sortir sans aucune détérioration. C'est pour cela que les
surfaces un tant soit peu importantes ne sont pas parallèles à la
direction d'extraction mais en diffèrent d'un petit angle appelé « dépouille ».
Les pièces en forme de seau se contractent lors du refroidissement et
enserrent parfois très fortement les noyaux autour desquels elles ont
été coulées, il faut les extraire au moyen de tiges coulissantes
appelées éjecteurs.
Pièce plastique moulée par injection.
Partie de la pièce qui était dans l'empreinte de la partie mobile (éjecteurs).
Les deux photos montrent une pièce en plastique moulée par injection.
On devine facilement ici la forme des deux coquilles constituant le
moule : l'une est à peu près complètement plane, l'autre comporte, en
creux, tous les reliefs de la pièce. Lorsque les coquilles se séparent,
la pièce a évidemment tendance à rester enfermée dans la seconde
coquille, elle doit donc être extraite de force. Les deux traces
circulaires que l'on voit sur le disque de base sont celles des
extrémités des éjecteurs. Les petites bavures que l'on voit sur les deux
parties les plus hautes sont les restes de la matière plastique qui
s'est infiltrée dans les évents du moule, il faut en effet prévoir des
orifices pour que l'air contenu dans le creux du moule puisse être
évacué au moment où l'on introduit le plastique.
La conception des moules est très délicate. Outre le fait que les
pièces doivent se démouler facilement, il faut s'assurer que le moule
soit complètement rempli avant que le matériau ne se solidifie.
Certaines parties sont réchauffées, d'autres refroidies, afin de donner
au moule en production un certain équilibre thermique. Ce dernier est
assuré par les circuits de refroidissement à l'intérieur du moule. Le
tracé des pièces est très important aussi pour éviter la formation de
défauts tels que déchirures, retassures, criques et porosités. Des
logiciels de simulation permettent aujourd'hui de faciliter le travail,
hautement spécialisé, des moulistes.
Le moulage par injection permet d'obtenir des pièces très précises
qui ne nécessitent très souvent aucun usinage ultérieur. Pour toutes les
pièces « de façade », en particulier celles qui forment les parties
visibles des appareils ménagers, des téléviseurs, des tableaux de bord
automobiles,
etc., l'aspect extérieur dépend directement de la qualité du moule. Ce dernier subit donc, outre un usinage soigné par fraisage ou par électro-érosion, diverses opérations de finition telles que le polissage et le chromage dur. Le coût des moules est très élevé et ne peut être amorti que par la production de pièces en grande série.
= ∏*d*N/1000
