Dans cet article, nous abordons le moulage par insertion et le surmoulage, les avantages de chacun d'entre eux et les applications pour lesquelles ils sont les mieux adaptés. Nous espérons que ces informations sur la fabrication, ainsi que des conseils de conception utiles, vous aideront à obtenir d'excellents résultats lors de votre prochain projet de moulage par injection de plastique.
Qu'est-ce que le surmoulage ?
Le surmoulage est une forme particulière de moulage par injection de plastique. Contrairement au moulage conventionnel, où un produit fini est fabriqué en un seul cycle, le surmoulage nécessite au moins un cycle d'injection supplémentaire utilisant un matériau différent. Cette méthode est également connue sous le nom de surmoulage 2K, moulage en deux temps ou même moulage de matériaux multiples.
Le surmoulage commence par un substrat de base, sur lequel est collé un matériau TPE ou TPU relativement plus souple. La base peut être en métal ou en plastique, même si, dans cet article, nous nous concentrerons principalement sur les applications en plastique.
Si le substrat est une base en plastique, il est courant de le mouler dans le même cycle de production. En effet, il est plus rentable de fabriquer l'ensemble de la pièce finie en une seule fois, plutôt que de payer pour le transport et le stockage des produits semi-finis. Mais la raison la plus importante est que l'élastomère adhère beaucoup mieux à un substrat encore chaud, semi-durci et "collant".
Le surmoulage utilise un type spécial d'outil de moulage par injection de plastique, qui comporte une cavité pour la partie substrat et une autre cavité séparée représentant la section surmoulée.
Le premier cycle d'injection conventionnel forme le substrat, en utilisant une résine de thermoformage standard. Cette résine remplit le système d'entrée, de canal et de cavité d'une seule partie du moule, tandis que la section représentant le surmoulage est bloquée.
Une fois la base refroidie et semi-durcie, le moule est ensuite tourné vers une nouvelle position et connecté à un système de buse, d'entrée et de cavité séparé. Le vide restant dans la cavité de l'outil de moulage est rempli d'élastomère TPE ou TPU, créant ainsi le surmoulage qui adhère au substrat.
Le processus n'est pas limité à deux matériaux et peut théoriquement être étendu pour inclure un nombre indéfini de surmoulages supplémentaires. Cependant, dans la pratique, après plus de deux surmoulages la fabrication devient de plus en plus complexe et coûteuse.
Qu'est-ce que le moulage par insertion ?
Le moulage par insertion consiste à placer un composant préfabriqué, tel qu'un raccord fileté ou un contact électrique, sur une broche de montage ou un autre dispositif de fixation dans un outil de moulage par injection de plastique. Pendant le cycle de moulage, la résine de thermoformage entoure cet insert et se solidifie, le scellant ainsi de manière permanente.
6 avantages du moulage par insertion
Les inserts peuvent être mâles ou femelles. Les inserts femelles sont utilisés pour réaliser des raccords circulaires à l'intérieur du plastique environnant. Lorsque ces types d'inserts sont dotés de filets internes, ils sont appelés inserts d'écrous. L'utilisation d'inserts mâles et femelles présente de nombreux avantages pour améliorer l'apparence et l'utilité d'un produit.
Lisez les 6 avantages du moulage par insertion :
- Utilisez des inserts filetés pour créer des connexions solides et réutilisables. Les inserts taraudés eux-mêmes ajoutent une dépense à la construction, mais ce coût est compensé par le fait qu'ils permettent d'éviter le perçage et le taraudage secondaires, qui prennent également du temps et de l'argent.
- Utilisez les inserts pour les boîtiers à paroi mince qui ne peuvent pas être taraudés.
- Utilisez les plaquettes dans des machines conventionnelles. Il n'est pas nécessaire d'investir dans la modernisation de l'équipement.
- Scellez les composants de façon permanente pour les protéger contre l'arrachement, les vibrations, l'humidité et la poussière. C'est un excellent moyen de protéger les connexions électriques, par exemple.
- Fabriquez des poignées surmoulées solides, comme celles que l'on trouve sur les outils à main. Cela permet de créer une pièce finie complète en une seule opération rapide et économique.
- Réduisez le poids et les coûts des assemblages complexes. Prenons par exemple un interrupteur à bascule ou un levier commun. En utilisant du métal dans le corps de l'interrupteur uniquement là où il est nécessaire pour établir un contact mécanique, et en remplaçant le reste de l'interrupteur par du plastique, le poids de l'ensemble est réduit. Cette approche permet également de réduire la dépendance à l'égard d'un interrupteur entièrement métallique, plus coûteux.
Inconvénients du moulage par insertion
Si le moulage par insertion présente de nombreux avantages, il comporte également des inconvénients potentiels dont les concepteurs doivent être conscients.
- Les coûts de main-d'œuvre sont plus élevés lorsque l'insertion est effectuée à la main.
- Les temps de cycle varient lors du chargement manuel. Pourquoi cela est-il important ? Pour le moulage par injection de plastique, la variable la plus importante qui doit être soigneusement contrôlée pour obtenir des économies maximales est le temps de cycle de la machine ou le temps nécessaire pour fabriquer chaque pièce. Si ce temps est variable, il devient impossible de contrôler les coûts ou de prévoir avec précision les dates d'expédition des produits. Pour des volumes relativement faibles, disons inférieurs à 20 000 pièces par an, il est toujours plus économique d'utiliser le chargement manuel plutôt que d'investir dans une automatisation coûteuse. Mais au fur et à mesure que les volumes augmentent, il devient plus rentable d'utiliser l'automatisation, qui s'amortira d'elle-même en réduisant efficacement le coût de la main-d'œuvre.
- La résine peut se rétracter autour de l'insert et le faire craquer. Ce problème se pose surtout avec le plastique polycarbonate. Nous verrons plus loin comment y remédier.
- La résine peut être forcée à l'intérieur de l'insert en raison de la pression de moulage. Dans ce cas, l'excès doit être nettoyé dans une étape distincte.
- La conception de l'outil doit être compatible avec l'insert. S'ils ne s'emboîtent pas correctement lorsque le moule est fermé et sous pression d'injection, le moule peut être endommagé voire détruit.
Avantages du surmoulage
Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les concepteurs de produits choisissent d'ajouter le surmoulage aux pièces en plastique. Voici les principaux avantages.
- Ajouter une prise confortable au plastique nu. Mais ce n'est pas seulement pour le confort. Certains élastomères absorbent également les vibrations indésirables tout en protégeant les utilisateurs contre une chaleur excessive ou un choc électrique.
- Améliorez l'apparence de vos pièces. Le matériau élastomère peut être moulé avec une couleur complémentaire ou contrastée pour améliorer l'apparence du produit global. Les concepteurs créatifs peuvent tirer parti du surmoulage pour réaliser des zones en relief ou en creux sur lesquelles figurent le nom, l'insigne ou le logo unique d'une entreprise à des fins de valorisation de la marque.
- Réaliser des poignées solides et permanentes. Il crée une liaison forte avec le substrat, souvent plus forte que la résistance au cisaillement du TPE lui-même. Cela signifie que les poignées surmoulées ne tomberont pas ou ne glisseront pas au hasard. C'est pourquoi vous les trouverez sur tous les types d'articles de sport et d'outils électriques, par exemple, car les surmoulages résistent à un usage intensif et aux conditions humides sans se détacher de la base.
Inconvénients du surmoulage
Pour obtenir les meilleurs résultats de ce procédé, les développeurs de produits doivent être conscients des limitations et des inconvénients potentiels suivants.
- Le procédé nécessite des moules spéciaux ou deux outils distincts. Dans les deux cas, cela augmente les coûts de développement et il faut plus de temps pour construire ces outils par rapport au moulage conventionnel en une seule fois.
- Le surmoulage nécessite un équipement spécialisé. De nombreux fournisseurs n'ont pas accès à ce type d'équipement ou facturent davantage pour ce service.
- Le processus est plus lent que le moulage conventionnel. Il peut nécessiter plus de travail manuel, et il faut deux équipements de production pour fabriquer une seule pièce finie. Mais il reste rentable lorsque l'on travaille sur des volumes relativement faibles.
- Certains élastomères n'adhèrent pas à certains types de plastique de base. Nous vous conseillons vivement de travailler en étroite collaboration avec votre fournisseur bien avant la production afin de confirmer l'adéquation de vos choix de matériaux ou de demander son aide pour trouver des alternatives.
Comment choisir entre le moulage par insertion et le surmoulage pour votre projet ?
Le choix du procédé qui vous convient le mieux dépend entièrement de votre application. Gardez à l'esprit qu'il ne s'agit pas de méthodes de moulage mutuellement exclusives car elles répondent à des besoins différents. En fait, il n'est pas rare de voir les deux méthodes utilisées sur un même produit. Pensez, par exemple, à un outil électrique dont la poignée est surmoulée, mais qui utilise également des écrous rapportés pour assembler le boîtier.
Quand utiliser le moulage par insertion
Vous devriez envisager d'utiliser le moulage par insertion pour quelques raisons principales. La première est que l'application de votre produit nécessite des raccords mécaniques solides pour maintenir deux ou plusieurs pièces ensemble, généralement pour une enceinte ou un boîtier. Les écrous filetés sont parfaits pour cela, mais il existe également de nombreux types de connecteurs à encliquetage.
Le moulage par insertion est utilisé pour fixer une poignée en caoutchouc ou en plastique sur une pièce métallique, comme c'est le cas pour les outils à main ou les couteaux de cuisine. Le moulage d'inserts est idéal pour sceller des fils et des connecteurs électriques dans des boîtiers en plastique permanents qui bloquent la poussière et l'humidité.
Les inserts doivent être utilisés chaque fois qu'un boîtier en plastique doit être ouvert occasionnellement pour être réparé, puis refermé, par exemple lors d'un entretien de routine ou du remplacement des piles. Ils coûtent un peu plus cher mais ce coût est compensé par la fabrication d'un produit final beaucoup plus durable.
Quand utiliser le surmoulage
Les développeurs de produits devraient envisager le surmoulage afin d'améliorer l'adhérence et la texture des pièces qui doivent être tenues en main ou pour protéger l'utilisateur final contre les vibrations, la chaleur ou l'électricité. Le surmoulage est également un excellent moyen de lier de façon permanente le caoutchouc au métal, comme on le trouve sur les roues et les roulettes.
Le surmoulage offre également davantage de possibilités de créativité en appliquant des motifs colorés pour améliorer l'apparence de la pièce ainsi que ses performances.
Enfin, le surmoulage ajoute un rembourrage et une absorption des chocs à de nombreux articles ménagers courants qui peuvent protéger les utilisateurs contre les blessures accidentelles.
Un bref guide de la conception pour le moulage par insertion et le surmoulage
Dans cette section, nous soulignons les points importants entre la conception pour le surmoulage et le moulage par insertion.
Guide de conception du surmoulage
Rappelez-vous que le surmoulage est rarement utilisé pour couvrir la totalité du substrat de base. Il faut plutôt appliquer le surmoulage par sections. Pour chacune d'entre elles, gardez à l'esprit ces conseils de conception utiles :
- Travaillez avec votre partenaire de fabrication pour assurer la compatibilité entre le substrat et le TPE ou TPU.
- Utilisez un TPE ou TPU dont la température de fusion est inférieure à celle du plastique de base.
- Appliquez un surmoulage qui est légèrement plus fin que le substrat qui le supporte.
- Concevez le surmoulage de manière qu'il soit juste en dessous de la surface du substrat.
- Si vous avez besoin d'une plus grande force de maintien, concevez des contre-dépouilles, des clavettes et d'autres caractéristiques mécaniques pour verrouiller les matériaux ensemble.
Guide de conception du moulage par insertion
Les concepteurs peuvent être confrontés à certains défis techniques uniques lorsqu'ils utilisent le moulage par insertion. Les avantages d'une résistance et d'une polyvalence accrues doivent être mis en balance avec la nécessité d'une conception plus minutieuse pour l'examen de la fabrication. Voici quelques directives utiles à prendre en compte :
- La plus grande préoccupation est le rétrécissement de la résine. Cela crée une contrainte de cerclage autour du raccord qui peut provoquer des fissures au fil du temps, surtout si la pièce est soumise à une tension mécanique. Voici comment vous pouvez contrer ce phénomène :
- Utilisez un matériau en résine dont le taux de rétraction est relativement faible
- Utilisez un matériau en résine qui a été renforcé par des charges
- Entourez l'insert d'une plus grande surface de plastique
- Soutenez l'insert avec des bossages et des nervures
- Préchauffer les inserts avant le moulage. Cela permet à la résine et à l'insert de refroidir et de se rétracter en même temps, ce qui réduit la tension entre les matériaux.
- Utilisez des inserts préfabriqués qui ont des surfaces moletées pour aider à les verrouiller en place.
- Évitez les angles vifs et utilisez plutôt des profils arrondis pour réduire les contraintes.
- Concevez les inserts de manière qu'ils soient légèrement en retrait. Cela permet d'éviter d'endommager l'outil.
Applications courantes du surmoulage et du moulage par insertion
Ni le surmoulage ni le moulage par insertion ne sont limités dans leur utilisation à une industrie ou un type de produit particulier. Comme ces deux méthodes sont très utiles et adaptables, de nouvelles applications pratiques sont trouvées en permanence pour tirer parti de leurs avantages. En voici quelques exemples :
- Outils à main et électriques
- Équipements pour pelouses et jardins
- Matériel agricole
- Ustensiles de cuisine
- Articles de sport
- Interrupteurs électriques
- Produits de santé et de beauté
- Appareils ménagers
- Automobile / transport
- Meubles
- Ordinateurs et électronique
- Jouets et jeux
- Instruments médicaux
Vous avez maintenant toutes les cartes en main pour choisir entre surmoulage et moulage par insertion!
Sont-ils les bonnes solutions pour vous ? Vous ne savez pas comment les appliquer à votre prochain projet ? Contactez nos experts techniques et nous vous prodiguerons des conseils utiles sur la manière d'obtenir les meilleurs résultats avec ces deux procédés.
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