Qu’est-ce que le moulage par injection ?

Le moulage par injection est un procédé de fabrication qui forme des pièces plastiques en injectant un thermoplastique fondu dans un moule métallique, où il refroidit et se solidifie en pièce finie. C’est la façon standard de produire la même pièce plastique avec précision et de manière répétable, en volumes de quelques milliers à plusieurs millions. Le même outil tourne pendant des années, ce qui explique pourquoi le moulage par injection domine la production en série de composants plastiques en médical, technique et grande consommation. Carmo moule des composants de cette façon depuis plus de 70 ans, des pièces médicales à usage unique aux composants techniques soudables HF.

En quatre étapes : les granulés plastiques sont fondus dans un fourreau chauffé ; la matière fondue est injectée sous pression dans un moule fermé ; la pièce refroidit et se solidifie dans l’empreinte ; le moule s’ouvre et éjecte la pièce finie. Le cycle recommence ensuite. Le refroidissement prend généralement le plus de temps, si bien que l’épaisseur de paroi et le matériau déterminent en grande partie la vitesse de sortie des pièces.

Le moule, aussi appelé l’outil, est le bloc métallique usiné avec précision qui contient les empreintes et les canaux de refroidissement dans lesquels le plastique fondu est injecté ; c’est lui qui donne sa géométrie à chaque pièce. Les moules de série sont usinés dans l’acier ou l’aluminium à des tolérances serrées et conçus pour durer des années. L’outil est généralement le poste de coût le plus important du moulage par injection, d’où le poids des décisions de conception d’outillage. Pour les prototypes, Carmo imprime en 3D des inserts de moule (Carmo Print Moulding) : des prototypes fonctionnels en quelques jours, dans le matériau de production.

Le temps de cycle est la durée d’un cycle de moulage complet (injection, refroidissement, éjection) et il fixe le nombre de pièces qu’un outil produit à l’heure. Le refroidissement domine normalement, si bien que l’épaisseur de paroi, le matériau et la conception des canaux de refroidissement le déterminent. En volume, le temps de cycle est l’un des plus grands leviers sur le prix de chaque pièce. Dans la production de Carmo, le refroidissement représente généralement l’essentiel du cycle ; c’est pourquoi l’épaisseur de paroi est revue avec le client avant la fabrication de l’outil.

La force de fermeture est la pression avec laquelle la machine maintient le moule fermé pendant l’injection, mesurée en tonnes. Elle doit dépasser la force que la pression d’injection exerce sur la surface projetée de la pièce, sinon l’outil s’ouvrirait et la pièce formerait des bavures. Les pièces plus grandes ou à plus haute pression demandent plus de force de fermeture ; les machines vont de quelques dizaines à plusieurs milliers de tonnes.

La plupart des thermoplastiques (les plastiques qui fondent et se solidifient de façon répétable) peuvent être moulés par injection, des polymères courants comme le PP et le PE aux matériaux techniques et médicaux comme le PC, le PA, les TPE et le PVC. Le choix du matériau détermine la résistance, la souplesse, la tenue chimique et la conformité réglementaire ; il se décide donc généralement avec la conception de la pièce, pas après. Chez Carmo, nous moulons ces matériaux au quotidien, des thermoplastiques standard aux qualités médicales, sous le système de management de la qualité ISO 13485 de Carmo, au Danemark.