Conception de moulage par injection : Les 10 clés du succès, deuxième partie

Michel Paloïan | 07 août 2019

Dans la première partie de cet article, Michael Paloian a détaillé cinq des 10 principaux paramètres liés à la conception qui affectent la qualité d'une pièce moulée par injection : choix de matériaux et conséquences ; tolérances critiques ; marques d'évier; zones de sécurité en acier ; et l'emplacement de la porte. Les cinq derniers paramètres sont explorés ici.

6. Angles de fermeture

La plupart des lecteurs connaissent les termes « angle d'arrêt » et « dérivation ». Ces termes font référence à l'angle minimum entre le noyau et la cavité, qui crée généralement une ouverture dans une pièce qui nécessiterait autrement une glissière ou une came. Des caractéristiques telles que des trous circulaires, des verrous à déclic ou de grandes ouvertures rectangulaires peuvent généralement être moulées dans des parois perpendiculaires à la ligne de tirage en concevant des caractéristiques pour une dérivation dans le moule.

Ce châssis complexe a été conçu avec de nombreuses fonctionnalités qui auraient pu nécessiter plusieurs actions latérales dans le moule, augmentant ainsi les coûts, la maintenance et le temps de cycle. Cependant, la pièce a été moulée dans un simple moule en deux parties en utilisant des dérivations. Le concept global et les lignes de séparation proposées ont été vérifiés avec le mouleur avant la finalisation de la conception afin d'éviter des refontes majeures.

Tous les mouleurs veulent autant d'angle que possible entre le noyau et la cavité, alors que les concepteurs ne veulent généralement aucun angle ou un angle minimal dans ces caractéristiques. Le compromis se situe généralement entre un minimum de 3° à 5° dans la plupart des cas. Les avantages de discuter de ces détails avec un mouleur ou un fabricant d'outils ne peuvent pas être surestimés. De nombreuses heures seront économisées avant que vous ne perdiez votre temps à détailler les caractéristiques des pièces en CAO avec de longs arbres de caractéristiques difficiles à modifier une fois la pièce entièrement détaillée. Certains mouleurs accepteront un angle minimum de 3°, tandis que d'autres peuvent exiger un minimum de 8° à 10°. La longévité de l'outil, la qualité de l'outil, les spécifications de l'acier moulé et les matériaux moulés affecteront tous ces détails.

7. Orientation de l'angle de dépouille

Lorsque nous commençons à détailler un concept et à le transformer en une pièce moulée par injection de production, des angles de dépouille doivent être ajoutés à toutes les surfaces en ligne de dessin. Dans la plupart des cas, l'orientation du tirant d'eau est évidente. Cependant, il existe des cas où le tirage peut être orienté vers le noyau ou la cavité. Ces décisions affectent les plans de joint, la conception des outils, les ajustements entre les pièces et le coût. Il existe des cas où l'emplacement de la ligne de séparation pourrait compliquer inutilement le moule et augmenter le coût de l'outillage. L'examen de ces détails avec un mouleur pendant le processus de développement garantira que la conception a été optimisée pour un coût minimal et des performances optimales lorsqu'elle est transférée au mouleur pour la production.

8. Texturation et brouillon

Les concepteurs et ingénieurs expérimentés familiarisés avec le moulage par injection sont bien conscients de l'effet de la finition de surface sur les angles de dépouille. Les surfaces lisses très brillantes peuvent être éjectées d'un moule beaucoup plus facilement qu'une surface rugueuse ou texturée. Il existe de nombreux cas lors du détail des pièces de production où les concepteurs doivent minimiser les angles de dépouille ou spécifier les textures sur les surfaces extérieures. Par exemple, les goupilles centrales et les bossages peuvent nécessiter une dépouille de ½° ou moins pour éliminer les retassures potentielles. Les broches de noyau avec un minimum de dépouille doivent être polies pour une éjection facile des pièces. Il en va de même pour les nervures ou autres caractéristiques qui sont généralement internes à une pièce.

Les pièces sont souvent conçues avec des caractéristiques qui pourraient être créées à partir du côté noyau ou empreinte du moule. Cette ouverture (surlignée en bleu) pourrait être dessinée de chaque côté de la pièce, affectant la conception de l'outil et éventuellement le coût. Il est conseillé de vérifier ces caractéristiques avec le mouleur afin d'optimiser la pièce pour la fabrication.

Sur les surfaces externes, des textures spécifiques sont généralement gravées dans l'acier à une certaine profondeur. Des textures profondes sont parfois spécifiées pour un effet désiré. Généralement, les surfaces extérieures doivent inclure un tirant d'eau de 1° pour chaque mil de profondeur texturée en plus d'un angle de tirant d'eau de départ de 1°. Bien que cette règle de base semble simple, il y a des cas où la texture peut avoir à saigner sur des surfaces où le projet ne peut pas se conformer à ces exigences. Il est conseillé de discuter de ces exigences avec un mouleur pour s'assurer que les pièces sont conformes aux exigences esthétiques et fonctionnelles de la conception.

9. Programmation des phases critiques de démarrage

Une partie importante du processus de conception comprend la planification d'étapes critiques tout au long de chaque phase de développement. Chaque projet nécessite la synchronisation des activités de conception avec les plans d'affaires associés au produit. Ces événements comprennent des salons professionnels, des essais cliniques et la conformité réglementaire, ainsi que la sortie finale du produit. Une communication étroite avec un mouleur est une activité essentielle pour s'assurer que l'intervenant du projet sera en mesure d'atteindre ses objectifs. Les étapes critiques du projet directement associées à un mouleur comprennent la commande d'acier, la conception d'outils, l'usinage de moules, les outils de texturation, les prises d'échantillons, la conception et la construction d'accessoires, l'établissement de normes de qualité et l'optimisation des paramètres de production. Ces tâches critiques doivent être planifiées et coordonnées avec les objectifs généraux du projet pour éviter des révisions d'outillage coûteuses ou des retards de production. L'intégration complète de ces activités avec votre mouleur est une partie essentielle du développement global du produit et de la conception pour la fabrication.

10. Opérations secondaires et montages

Les opérations secondaires et les montages sont souvent omis du budget ou des plans de projet jusqu'aux derniers instants du démarrage de la production. Les opérations secondaires telles que la tampographie, l'étiquetage, la peinture, l'usinage et l'ajout d'inserts auront toutes un effet sur la conception. Certaines opérations secondaires telles que l'insertion par ultrasons, le collage par ultrasons et l'usinage s'ajoutent souvent aux dépenses d'investissement. Les considérations techniques relatives aux joints ultrasonores et aux tolérances doivent être discutées avec les mouleurs afin de minimiser les problèmes lors de la production. Les opérations d'usinage secondaires peuvent nécessiter des fixations et affecter la conception des pièces. Les bons partenaires de moulage peuvent signaler ces détails subtils à l'avance, de sorte que lorsque les fichiers CAO et la documentation sont publiés pour la production, tout le monde s'accorde sur le produit final et l'investissement en capital.

J'espère que cet article vous a éclairé sur les avantages d'un partenariat avec vos fournisseurs dès le début du processus de conception et d'une collaboration étroite avec eux jusqu'à ce que tous les détails finaux aient été définis dans la documentation du produit. La conception de pièces en plastique moulées par injection est de loin le plus difficile de tous les processus de fabrication de plastique.

Les avantages d'un partenariat étroit avec votre mouleur et fabricant d'outils tout au long du processus de conception et de développement ne peuvent être surestimés. Les accords entre toutes les parties sur les principaux paramètres de conception créent des liens plus solides, renforcent la confiance et éliminent les surprises au moment critique du démarrage de la production. Les conceptions sont généralement améliorées et optimisées pour la production. L'un des problèmes majeurs de la plupart des lancements de produits est une surprise à laquelle personne ne s'attendait. Une conception honnête et critique pour les analyses de fabrication tout au long du processus de conception conduit à une transition en douceur vers le lancement de la production avec des changements minimes et sans surprises indésirables. Tout le monde peut partager la gloire du lancement réussi du produit.

A propos de l'auteur

Michael Paloian est président d'Integrated Design Systems Inc. (IDS), situé à Oyster Bay, New York. Il est titulaire d'un diplôme de premier cycle en ingénierie des plastiques de l'UMass Lowell et d'une maîtrise en design industriel de la Rhode Island School of Design. Paloian possède une connaissance approfondie de la conception de pièces dans de nombreux processus et matériaux, y compris les plastiques, les métaux et les composites. Paloian détient plus de 40 brevets, a été président de SPE RMD et PD3. Il intervient fréquemment lors de conférences SPE, SPI, ARM, MD&M et IDSA. Il a également écrit des centaines d'articles liés au design pour de nombreuses publications.

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