L injection thermoplastique Multi- matières, un procédé d avenir! TUPPERWARE Joué Lès Tours Nicolas SELLIER

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1 L injection thermoplastique Multi- matières, un procédé d avenir! TUPPERWARE Joué Lès Tours Nicolas SELLIER 1

2 L injection thermoplastique multi-matières L injection multi-matières, permettant la fabrication, en une seule opération, de pièces constituées de plusieurs matières plastiques, répond à la problématique de coût inhérent aux procédés standards d assemblage tels que l enclipsage, le collage ou le soudage. Ces derniers nécessitent une main d œuvre importante et des manipulations supplémentaires. La panoplie de matières, de couleurs et d additifs disponibles sur le marché permet la réalisation de composants à forte valeur ajoutée par leur fonctions multiples sur les aspects : esthétiques, sensoriels et fonctionnels. Dans la gammes des procédés d injection multi-matières nous distinguerons : - deux cas d injection multi-matière séquentielle ou simultanée de différents modules monolithiques - l'injection sandwich permettant la réalisation de pièces stratifiées. TUPPERWARE Joué-Les-Tours Nicolas SELLIER 2

3 Multi 3

4 Classification en trois familles Multi-zones Injection séquentielle ou simultanée en différents points. Pièces de grande dimension. Pas de transfert d insert. Multi-niveaux Injection séquentielle ou simultanée en différents points. La première injection sera l insert et les suivantes les surmoulages. Procédé définit autour du transfert d insert. Multi-phases Injection séquentielle ou simultanée en un seul point. Association de matière différentes en peau et au cœur. Procédé pour pièces à forte épaisseur. 4

5 Multi-zones : Procédé Ce procédé s applique à des pièces de forme géométrique simple et de grande dimension car il n y a pas de manipulation. Les différentes injections de polymères seront réalisées moule fermé. Nous ne seront pas exposés aux dispersions de repositionnement inhérentes à tout transfert de pièce. Ce procédé fait appel à des outillages comportant des mouvements internes tubulaires de type lame ou écluse, permettant de libérer les zones à mouler tout au long d une séquence d injection. La qualité de réalisation de l outillage entre en grande partie dans la qualité de la pièce finale. 5

6 Multi-zones : limitations Afin de ne pas mettre en péril la robustesse des outillages, nous ne pouvons réaliser de pièces complexes, la création de produits à forte valeur ajoutée ne sera pas facile. A l interface des différents modules nous aurons des difficultés pour obtenir une soudure de qualité : aspect, solidité mécanique et chimique. La délimitation et la qualité du recollement sera en corrélation avec la qualité de la partie moulante et la séquence d injection. Des outils numériques permettent d appréhender au plus juste le procédé. 6

7 Multi-niveaux : Procédé Ce procédé est conçu autour de plusieurs empreintes permettant de réaliser successivement l insert puis les surmoulages. La séquence sera définie autour du transfert de l insert vers le poste de surmoulage et l évacuation de la pièce finale. Les différentes technologies de transfert seront détaillées ci-après. Ce procédé permet une maîtrise correcte des temps de transfert et ainsi la géométrie, la dimension et la thermique de l élément transféré entre les différents postes. La robustesse du procédé dépendra de la performance de la robotisation, des actionneurs des mouvements du moule et de la précision de la machine. 7

8 Multi-niveaux : Transfert Les possibilités de transfert pour ce procédé sont : Principe mono-presse et multi-fourreaux - transfert par robot entre plateau Investissement dans une machine spécifique Limitation sur la complexité des pièces - transfert par rotation ou translation du moule Investissement dans une machine spécifique Investissement dans un outillage complexe Pièces de grande complexité Principe multi-presses et mono-fourreau - transfert par robot entre machine tandem Pas d investissement dans une machine spécifique Limitation sur la complexité des pièces 8

9 Multi-niveaux : limitations 1/3 Dans ce procédé l insert a des propriétés mécaniques et thermiques différentes de l acier. Sa tenue à la pression et sa résistance à la dilution conditionnera le dessin de la pièce finale. La localisation du point d injection du surmoulage et les épaisseurs pièces seront définies en considérant les matériaux transformés. La tenue à la pression de l insert et la finition des surmoulages peuvent être renforcées par un bon maintien avec une légère compression de ce dernier mais le design des produits sera limité. Lors du transfert la précision du repositionnement de l insert dans la partie moulante du surmoulage est un facteur clef dans la qualité finale de la pièce. Nous devons avoir des associations machine / moule / robot très performantes. 9

10 Multi-niveaux : limitations 2/3 Dans ce procédé l association des polymères est importante afin d obtenir une soudure par cohésion chimique et par fusion. Une attention particulière doit être apportée au choix des matières mises en œuvre. MATERIAL Thermoplastic TPE Elastomers Pre-moulding PA 6,6 PBT PC PMMA POM PP PS PSU PVC-W SEBS TPU TPE-E PP/EPDM EPDM NR SBR LSR Thermoplastic ABS PA 6 PA 6,6 PA 6,12 PBT PC PMMA POM PP mppe SAN PSU TPE PP/EPDM SEBS TPE-E Thermosets BMC Elastomers EPDM NR SBR LSR Lorsque les matériaux ne sont pas compatibles nous devons envisager une accroche mécanique mais l impact sur le design de la pièce est lourd. bonne adhésion mauvaise adhésion pas d'adhésion Toutefois nous pouvons lors du transfert utiliser un traitement de surface, de type plasma, qui permet à certains couples matières une accroche. 10

11 Multi-niveaux : limitations 3/3 Les retraits propres aux thermoplastiques sont problématiques quant à la définition de la pièce. L insert étant contraint et sous tension, la pièce résultante d un surmoulage sera déformée. Des outils rhéologiques existent afin de travailler en amont de phase lors de la définition de la pièce. Mais une capitalisation est indispensable afin d avoir des modèles théoriques au plus proche de la réalité. 11

12 Multi-phases : Procédé Ce procédé consiste à injecter à l aide d une presse multi-matière et d un moule standard une pièce constituée d un cœur et de plusieurs peaux réalisées avec des polymère différents. Ce procédé permet la réalisation de pièces de forte épaisseur tout en offrant la possibilité de limiter le poids en associant au cœur des matières alvéolaires. Ce procédé dans un contexte économique difficile permet d associer des polymères de qualité et de prix différents. Le choix d un polymère de grande qualité permet de donner à la peau de la pièce son aspect, sa dureté, sa couleur, son alimentarité, son touché et ses propriétés physique. Le cœur, lui, peut être obtenu avec une matière moins couteuse et plus simple. 12

13 Multi-phases : limitations La répartition des peaux dans la géométrie de la pièce est complexe. En effet les parties anguleuses n auront pas la même consistance que le reste de la pièce. Le choix des associations de polymère est limité par leur différences de fluidité qui doivent être ordonnées en fonction de la géométrie de la pièce. Nous chercherons à avoir une fluidité croissante du cœur vers la dernière peau. Pour les pièces d aspect, la finition du point d injection est un élément complexe qui doit être intégré dans la conception de la pièce. L interface machine / outillage associée à ce procédé est spécifique. En effet un bloc distributeur est nécessaire pour l acheminement des polymères en un unique point d injection. 13

14 Multi-matières : Machines spécifiques 1/2 Les machines d injection multi-matières sur le marché ouvrent de multiples choix de configuration des unités de plastification tels que : unité d injection parallèles unité d injection verticale unité d injection en L unité d injection inclinée 14

15 Multi-matières : Machines spécifiques 2/2 Le choix de la machine dépendra de la conception de la pièce et de l implantation de ce procédé dans l atelier de production. Les dimensionnements des unités d injection et leurs implantations dépendront du volume de plastification nécessaire à l injection des différentes parties composant la pièce et de sa géométrie. Pour des pièces particulières, autorisant un investissement plus lourd et un temps de cycle plus long nous trouverons des machines spécifiques plus complexes laissant libre court à l imagination. 15

16 Vous avez de multiples idées. Nous avons de multiples solutions. Merci 16