Ingénierie

La tendance à remplacer les métaux, liée à la flambée des coûts de l’énergie, gagne du terrain. La réduction du poids des véhicules est devenue une priorité. Cette tendance ne concerne pas seulement l’automobile. Les matières plastiques de substitution sont recherchées pour remplir des fonctions technologiques de hautes performances dans le domaine du médical et du transport d’énergie par exemple.

Ce remplacement métal-plastique nécessite une expertise du point de vue de la plasturgie et de la mécanique. Il arrive bien souvent que la substitution du métal se fasse sans adaptation de la conception de la pièce initiale et aboutisse à un échec.

PROMOLD propose aujourd'hui des solutions pertinentes pour transformer une pièce métal en pièce plastique. Notre savoir-faire dans le domaine de la plasturgie associé à des outils numériques puissants permet par exemple de définir un réseau de nervures quasiment en automatique. La pièce plastique peut ainsi résister aux efforts mécaniques tout en respectant les règles de conception de base notamment de ne pas aller au-delà de quelques mm d’épaisseur pour ne pas pénaliser le temps de cycle de fabrication.

Notre savoir-faire, c’est aussi de réduire le poids des pièces plastiques sans perte des propriétés. L’augmentation du prix des matières premières incite les industriels à minimiser le poids des pièces. Il s’agit alors de rechercher par calculs le ou les épaisseurs de plastique les plus faible tout en respectant les spécifications du cahier des charges.

Notre offre de services permet d’apporter des réponses pertinentes vis-à-vis de ces problématiques actuelles :


  • Remplacement du métal-plastique.
  • Réduction du poids des pièces plastiques.
  • Synergie rhéologique-calcul de structure.
  • Stratégie du moulage.

L’utilisation de la simulation numérique permet principalement d’optimiser les choix techniques du concepteurs de la pièce plastique jusqu’à l’injecteur en passant par le mouliste.


Le principe du calcul est de simuler l’opération de moulage de l’écoulement jusqu’au refroidissement de la pièce plastique. Les défauts d’aspect et de déformation apparaissent virtuellement. Il devient alors possible de modifier cette pièce et la stratégie de moulage pour en améliorer de qualité. Sans cette aide numérique, la mise au point de l’outillage se fait par retouches successives dont le coût et le délai constituent un réel poids pour l’industriel.



Le schéma ci-dessous est commun à tous les développeurs de nouveaux produits. Il illustre bien les deux démarches possibles.

Il s’agit dans cet exemple d’un cache batterie de téléphone portable.
La prise de risque est maximale pour la méthode traditionnelle. Le moule 4 empreintes réalisé produit des pièces déformées incompatible avec l’opération de montage. Les empreintes du moule seront corrigées pour atteindre le degré de conformité. Cette mise au point du moule est souvent longue et couteuse. L’image de droite illustre l’utilisation du calcul pour cet exemple. La simulation à permis de déterminer l’entrée d’injection et d’optimiser les épaisseurs de la pièce. Le temps de mise au point du moule est plus court et les pièces produites ne sont plus déformées.

 

L’apport de la simulation doit donc se faire idéalement
pendant la conception de pièce.

Il existe d’autres situations ou le calcul peut intervenir :


  • Opération "pompier" : le moule est usiné et les pièces produites ne sont pas conformes. Il peut s’agir d’un défaut d’aspect, des dimensions, de la déformation ou de la résistance mécanique de la pièce. L’objectif est de tester, par calcul, différentes possibilités de modifications du moule.
  • Optimisation des paramètres de moulage : la non-conformité peut parfois se corriger en modifiant les conditions de moulage (température, temps, pression). Différentes combinaisons de paramètres sont alors testés numériquement.

Schéma 01

 

L’exemple présenté illustre les différents possibilités de la simulation.

 

La pièce injectée est une plaque courbée avec un insert en métal au centre (bleu). Cet insert métallique est déposé dans le moule avant injection.
Le plastique fondu est injecté par le canal (vert) et vient recouvrir l’insert en métal.
Cette technique est souvent utilisée pour réaliser des ensembles composites métal-plastique.

 

Schéma 03

Les canaux de refroidissement sont modélisés pour tenir compte du transfert thermique du moule et l’insert en métal surmoulé.
Le refroidissement se fait de chaque coté de l’empreinte.

 

Schema02-00 Schema-02-01

Le remplissage de l’empreinte par le plastique est simulé en tenant compte des circuits de refroidissement du moule.
L’image de gauche montre les temps de remplissage (isochrones) et l’image de droite la température de l’empreinte du moule au moment de l’éjection de la pièce.

 

 

Le déplacement de l’insert, sous l’effet de la pression d’injection est calculé.
Ce résultat peut permettre de déterminer les appuis dans le moule pour limiter le déplacement de cet insert.
Le calcul numérique peut tenir compte de la présence de fibres de verre (renfort) contenus dans certaines matières plastiques.
L’image de droite montre l’orientation des fibres de verre pendant l’injection. L’objectif est de favoriser l’orientation des fibres de verres dans les zones
les plus sollicitées de la pièce (module d’élasticité plus important lorsque les fibres sont très orientées).

 

Schéma 05

bareme de mesure