Injection plastique : trouver un injecteur pour vos pièces, de la petite à la grande série

Le procédé des pièces plastiques en série

L'injection plastique consiste à fondre des granulés de thermoplastique dans un fourreau chauffé, puis à les pousser sous forte pression dans un moule fermé et refroidi. La matière remplit l'empreinte, se fige, et la pièce est éjectée. Le cycle dure de quelques secondes à une ou deux minutes selon l'épaisseur. Le moule peut comporter plusieurs empreintes et produire plusieurs pièces à chaque cycle.

C'est le procédé de la plupart des pièces plastiques qui nous entourent : boîtiers, capots, clips, connecteurs, bouchons, pièces techniques automobiles, composants médicaux, pièces d'électroménager, jouets.

Tout commence par le moule

Le moule est la clé du projet, et son principal investissement. Il détermine la qualité des pièces, la cadence et le coût unitaire pendant toute la vie du produit.

• Moule acier : pour les séries longues, il tient des centaines de milliers à des millions de cycles selon l'acier et l'entretien.
• Moule aluminium : moins cher et plus rapide à fabriquer, pour les petites séries et les présérie.
• Nombre d'empreintes : plus d'empreintes, c'est un moule plus cher mais un coût par pièce plus bas.
• Canaux chauds ou froids : les canaux chauds réduisent les déchets de matière et le temps de cycle, contre un surcoût du moule.
• Tiroirs et noyaux : chaque contre-dépouille ajoute un mécanisme, donc du coût et de la maintenance.

Le moule est souvent fabriqué par un moulier partenaire de l'injecteur. Les mouliers sont référencés dans la rubrique outillage, moules et modèles.

Concevoir une pièce injectable

Une pièce mal pensée pour l'injection se paie en défauts, en retouches de moule et en rebuts. Les règles de base :

• Épaisseur constante : des parois de même épaisseur refroidissent ensemble et limitent les retassures et le gauchissement.
• Dépouilles : chaque paroi parallèle au sens de démoulage reçoit un léger angle, souvent de l'ordre de 1°, davantage sur les surfaces texturées.
• Nervures plutôt qu'épaisseur : on rigidifie avec des nervures plus fines que la paroi, environ la moitié de son épaisseur.
• Rayons dans les angles, pour faciliter l'écoulement et réduire les concentrations de contraintes.
• Contre-dépouilles limitées au strict nécessaire.
• Retrait : chaque matière se rétracte en refroidissant ; le moule est dimensionné en conséquence.

Une revue de conception avec l'injecteur, avant de lancer le moule, est le meilleur investissement d'un projet d'injection.

Les matières courantes

Polypropylène, ABS, polyamides chargés ou non, polycarbonate, POM, PBT, élastomères thermoplastiques pour les parties souples. Le surmoulage et l'injection bi-matière associent une partie rigide et une partie souple, ou deux couleurs, en un seul cycle.

Petite, moyenne ou grande série

En petite série, le coût du moule domine : on cherche le moule le plus simple possible. En grande série, c'est le temps de cycle et le nombre d'empreintes qui comptent : on investit dans le moule pour gagner sur chaque pièce. Entre les deux, un bon injecteur vous aide à placer le curseur.

Pour vos prototypes ou très petites quantités, l'usinage des plastiques et l'impression 3D évitent le moule. Pour les grandes pièces creuses ou les coques, regardez aussi le thermoformage.

Du premier essai à la production

Une fois le moule fabriqué, la production ne démarre pas tout de suite. Le moule passe d'abord en essais, souvent désignés T0, T1, T2. Les premières pièces servent à régler le procédé et à vérifier les cotes, l'aspect, le remplissage. Le moulier retouche ensuite l'empreinte si nécessaire : ajustement d'une cote, ajout d'une évacuation d'air, modification d'un point d'injection.

Viennent ensuite la validation par le client, sur pièces et parfois sur un dossier complet de mesures, puis la présérie et la production. Pour l'automobile, cette étape suit un processus formalisé de validation fournisseur. Pour le médical, la validation du procédé est elle aussi documentée.

Pour bien démarrer, prévoyez dans votre planning le temps des essais et au moins une boucle de retouche. Et pour comprendre les choix qui se jouent dans l'outillage, le guide consacré au moule d'injection plastique détaille aciers, empreintes et durée de vie.

Ce qui fait le prix

• Le moule : taille, acier, nombre d'empreintes, tiroirs, canaux chauds, texture.
• La matière : prix au kilo, poids de la pièce et de la carotte.
• Le temps de cycle, lié surtout à l'épaisseur des parois.
• La taille de la presse, exprimée en force de fermeture.
• Les opérations annexes : insertion d'inserts, assemblage, marquage, emballage.
• Le contrôle et la documentation (rapports d'essais, PPAP pour l'automobile).

Constituer le dossier

• le modèle 3D en STEP et le plan 2D avec les cotes critiques ;
• la matière souhaitée, ou les contraintes d'usage pour qu'on vous la propose ;
• les quantités annuelles et la taille des lots ;
• l'aspect : texture, couleur, zones visibles ;
• la propriété du moule et sa durée de vie attendue ;
• les exigences réglementaires : contact alimentaire, médical, tenue au feu.

Ensuite, envoyez votre demande de devis en injection plastique : elle est transmise à des injecteurs adaptés à votre projet.

Choisir son injecteur

Le parc de presses doit couvrir la taille de vos pièces. Le système qualité doit couvrir votre filière : IATF 16949 pour l'automobile, ISO 13485 pour le médical, souvent avec salle propre. Les entreprises sont recensées parmi les spécialistes du plastique et des composites.