Le micro-moulage est une forme spécialisée de moulage par injection plastique pour la fabrication de pièces à très petite échelle. Les composants finis peuvent facilement peser moins de 1 g et mesurer moins de 1 mm de section transversale.
Pour comprendre les nombreux avantages du micro-moulage pour les petites pièces en plastique, nous devons d'abord examiner en quoi ce processus diffère du moulage par injection de plastique conventionnel. Ensuite, nous serons en mesure de comprendre les domaines d'applications pour lesquels il est le mieux adapté, en particulier en médecine pour les produits de diagnostic et de santé.
Une question de taille
Les machines de moulage par injection de plastique sont évaluées selon la force de serrage utilisée pour maintenir les deux moitiés du moule ensemble. Même les petites machines conventionnelles ont une force de serrage d'au moins 50 tonnes. C'est la pression d'injection maximale qu'une telle machine peut supporter avant que le moule ne s'ouvre de force, ce qui provoque des éclats et peut endommager l'outil de moulage. Les opérateurs maintiennent donc la pression un tout petit peu en dessous de ce seuil, mais pas beaucoup. En effet, si la pression est réduite trop bas, il n’y aura pas assez de force pour remplir le moule avant que la résine ne se solidifie.
Les grosses machines peuvent-elles fabriquer de petites pièces ?
Il est techniquement possible d’utiliser une grosse machine pour fabriquer de très petites pièces. Mais ce n’est pas un choix très judicieux.
Les petites pièces utilisent des moules plus petits, et ceux-ci ont des cavités, des portes et des coureurs tout aussi petits. De tels outils, et les pièces qui en résultent, sont très sensibles aux légers réglages de pression ou de température. Mais les machines plus grandes sont plus difficiles à contrôler avec précision. Relativement parlant, c’est comme utiliser une masse pour fabriquer une montre suisse.
Utiliser une grande machine pour fabriquer de petites pièces est un gaspillage de ressources car ils ont des barils plus grands avec un grand volume de résine fondue. Au cours d'un cycle, seule une petite quantité de résine est utilisée dans chaque tir. La résine restante est dans le canon et reste chaude trop longtemps. Cela provoque la dégradation de la résine et peut ruiner la pièce. Les petites machines évitent ce problème car elles ont des temps de cycle plus courts et des barils plus petits. Enfin, les machines plus grosses consomment également plus d'énergie électrique, quelle que soit la taille de la pièce finie. Ces coûts d'exploitation sont ensuite répercutés sur le client, ce qui diminue encore davantage l'efficacité du processus.
Quels sont les avantages d'une micro machine de moulage?
Les machines de moulage par injection miniatures fonctionnent à 10 tonnes de force de serrage au maximum. Pour un développeur de produit, ces machines représentent cinq avantages distincts lors de la fabrication de petites pièces.
1. Les outils de moulage sont beaucoup plus petits et donc moins chers, coûtant environ 40% du prix d'un outil de taille normale.
2. Le micro-moulage consomme beaucoup moins de matière première. Cela comprend non seulement le matériau utilisé pour fabriquer la pièce, mais également les restes de résine dans le système de porte et de glissière ainsi que dans le canon.
3. Les changements rapides sont facilités par l'utilisation d'une base de données numérique en ligne qui peut contenir un millier de paramètres de configuration de travail uniques. Et il est également plus facile et plus rapide de rincer l'ancienne résine du système pour préparer la machine à un matériau différent.
4. Les systèmes de canaux chauds sont utilisés pour contrôler avec précision la température du moule pendant la production.
5. Les temps de cycle sont plus rapides. Les micromachines de moulage ont des fûts courts et compacts et les portes et les glissières sont également de courte longueur. Par conséquent, même les moules à empreintes multiples peuvent être cyclés beaucoup plus rapidement que leurs homologues plus grands.
Y a-t-il des défis pour le micro moulage?
Il y a quelques domaines où les pièces de petite taille posent un plus grand défi pour le mouleur.
1. Les petites cavités avec des caractéristiques minuscules et des parois minces sont plus difficiles à usiner dans l'acier à outils. C'est pourquoi nous utilisons de l'acier inoxydable poli NAK80 ou H13 pour fabriquer de petits outils de moulage. Ces aciers ont un grain fin avec une structure moléculaire dense afin que nous puissions utiliser nos machines CNC multiaxes pour créer des composantes fines avec une grande précision et des tolérances serrées.
2. Les résines se comportent différemment lors du micro-moulage par rapport à leurs homologues de taille normale. Ceci est dû au fait que les résines subissent des forces de pression absolues car elles sont obligées de remplir rapidement de très petites cavités. Étant donné que cette force est étroitement liée à la température de la résine et à la pression d'injection, il est important d'utiliser des micromachines dédiées qui peuvent être ajustées avec des gradations fines pour obtenir des résultats optimaux.
Enfin, il n’est pas possible de fabriquer de petites pièces de manière fiable à moins qu’elles ne puissent être mesurées de manière fiable. C’est pourquoi nous avons des scanners 3D avancés et des machines de mesure de coordonnées que nous utilisons à chaque étape critique pour surveiller en permanence les dimensions physiques des pièces. Et bien sûr, cette même attention aux détails est utilisée pour fabriquer les outils de moulage.
À quoi servent les micro-pièces ?
L'un des marchés les plus dynamiques pour les micro-dispositifs est le domaine médical. Certains composants peuvent être assez petits mais relativement simples, tandis que d'autres dissimulent une grande complexité dans un très petit espace.
Ce qui est le plus important, c’est que les hôpitaux, les compagnies d’assurance et les patients souhaitent tous limiter autant que possible les procédures invasives à l’intérieur du corps. Et tout le monde veut aussi maîtriser les coûts. Par conséquent, il y a une pression constante qui existe sur le développement de nouveaux produits à petite échelle, puisque ces derniers offrent des remèdes diagnostiques et thérapeutiques qui ne nécessitent pas de chirurgie. Pour ce faire, des applications avancées combinent des boîtiers passifs avec des composants électroniques, des capteurs et des actionneurs mécaniques sophistiqués pour créer une toute nouvelle classe d'appareils de soins de santé.
Certains appareils sont injectés dans la circulation sanguine ou placés sous la peau où ils surveillent de nombreuses fonctions corporelles. D'autres mini-machines sophistiquées pourraient utiliser des pompes micro fluidiques pour administrer de petites doses de médicaments. Ils peuvent être fabriqués à partir de matériaux bio absorbables qui se dissolvent naturellement dans la circulation sanguine, ou envoient automatiquement des alertes aux médecins ou autres soignants si des conditions de santé se situent en dehors d'une plage de valeurs prédéterminée.
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