Moulage par injection ou extrusion pour le plastique : quelle est la différence ?

Le moulage des matières plastiques a considérablement évolué depuis ses débuts et s'est diversifié en de nombreux procédés. Cet article compare deux techniques courantes : le moulage par injection et le moulage par extrusion.

Comprendre la différence entre les deux peut vous aider à éviter des détours coûteux en matière d'outillage, à choisir des matériaux adaptés à la production et à atteindre vos objectifs de coûts et de délais. Poursuivez votre lecture pour en savoir plus !

Quelle est la différence : moulage par injection vs extrusion ?

• Mécanisme et processus
• Équipement et outillage
• Matériaux et types de pièces
• Règles de conception et géométrie des pièces
• Économie de production et débit
• Défauts et dépannage

Principales différences dans le mécanisme et le processus

Le procédé d'extrusion plastique

L'extrusion de plastique permet de fabriquer des produits longs et continus en faisant passer un matériau fondu à travers une filière. Imaginez des spaghettis sortant d'une presse à pâtes : leur section est déterminée par l'ouverture de la filière, et la quantité produite peut, en principe, être illimitée.

En pratique, la vis rotative d'une extrudeuse chauffe, mélange et pressurise des granulés de plastique. La matière fondue est poussée à travers une filière qui définit le profil. Ensuite, la ligne de production utilise de l'air comprimé, des bains d'eau ou des rouleaux de refroidissement pour solidifier la forme. Des dispositifs de traction contrôlent la tension et la vitesse de la ligne, tandis que des outils de coupe, d'enroulement ou de scie transforment le fil continu en longueurs ou rouleaux utilisables.

Le processus de moulage par injection

Plastique moulage par injection Ce procédé permet de fabriquer des pièces tridimensionnelles distinctes en un cycle répété. Les granulés sont plastifiés dans un cylindre chauffé, puis injectés rapidement sous haute pression dans un moule fermé. Ce moule comporte une ou plusieurs cavités qui définissent la géométrie de la pièce. Des canaux d'alimentation et des points d'injection répartissent la matière fondue dans chaque cavité. Après le compactage et le maintien en place pour contrôler le retrait, le refroidissement…

La pièce se solidifie. Le moule s'ouvre ensuite et des éjecteurs expulsent la pièce, achevant ainsi le cycle.

Principales différences en matière d'équipement et d'outillage

Extrudeuse, filières et manutention en aval

Une ligne d'extrusion comprend une trémie et un ensemble vis/cylindre, des tamis et des plaques de broyage pour la filtration de la matière fondue, et une filière qui définit la forme souhaitée.

L'équipement en aval stabilise et transforme le produit : calibreurs et réservoirs à vide pour le contrôle dimensionnel des profils creux, bains d'eau ou lames d'air pour le refroidissement, dispositifs de traction pour contrôler la vitesse de la ligne et coupeuses, refendeuses ou enrouleuses pour la finition.

Presses d'injection, moules et systèmes de canaux d'alimentation

Les cellules de moulage par injection s'articulent autour d'une presse dont la force de fermeture est déterminée par celle du corps de presse, d'une unité d'injection et d'un moule. Le moule est au cœur du processus de fabrication : usiné cavités et noyaux, des circuits de refroidissement, des systèmes d'éjection et parfois des actions latérales ou des poussoirs pour créer des contre-dépouilles.

Les canaux froids sont courants dans les moules simples, tandis que les canaux chauds réduisent les déchets et améliorent le temps de cycle en maintenant la matière plastique fondue dans le système d'alimentation. Ce procédé intègre également l'automatisation. Par exemple, certains procédés de moulage par injection utilisent des robots pour l'extraction des pièces, l'étiquetage dans le moule ou l'inspection visuelle.

Différences entre l'injection et l'extrusion dans l'outillage

La différence la plus évidente entre les outillages d'extrusion et de moulage par injection réside dans leur prix

Dans des conditions normales, les filières d'extrusion sont plus rapides et moins coûteuses à fabriquer. Les filières à profil simple peuvent être fabriquées en quelques jours à quelques semaines à un coût modéré.

En comparaison, les moules d'injection sont bien plus complexes. Même les moules en aluminium monoblocs les plus simples peuvent nécessiter plusieurs semaines de fabrication. Sans parler des moules en acier multiblocs à tolérances serrées, qui peuvent exiger des mois et un investissement considérable. Cependant, le retour sur investissement est assuré par des volumes de production élevés et une qualité de pièces constante.

Principales différences en matière de matériaux et de types de pièces

Thermoplastiques, thermodurcissables et élastomères

Les deux processus s'exécutent thermoplastiques tels que le PP, le PE, le PVC, l'ABS, le PC, le PET, la résine plastique et le nylon.

ce sont leurs principaux matériaux de base. Cependant, certains matériaux sont plus performants dans un procédé que dans un autre.

L'extrusion est souvent associée aux thermoplastiques car ils fondent et se resolidifient proprement lors d'un processus continu.

Le moulage par injection offre par ailleurs un meilleur support aux thermoplastiques, aux thermodurcissables comme les phénoliques, aux époxydes en phase B et aux élastomères, notamment le caoutchouc de silicone liquide.

Profilés, feuilles et films vs. formes tridimensionnelles discrètes

L'extrusion est spécialisée dans la production de pièces à section uniforme : cadres de fenêtres, gaines de câbles, tubes médicaux, joints d'étanchéité, tôles ondulées et films multicouches. La coextrusion permet de superposer des matériaux afin de combiner leurs propriétés de barrière, leur rigidité ou leur couleur.

Le moulage par injection permet de créer des composants discrets : bouchons de bouteille, boîtiers, engrenages, connecteurs, jouets, boîtiers d’objectifs et supports structurels., pièces automobiles. C'est la solution idéale lorsque les pièces nécessitent des bossages, des charnières intégrées, des boutons-pression, des filetages ou des textures fines, autant de caractéristiques moulées en une seule étape plutôt qu'ajoutées ultérieurement.

Principales différences dans les règles de conception et la géométrie des pièces

Épaisseur des parois et contre-dépouilles

En extrusion, l'épaisseur de paroi doit rester aussi uniforme que le permet le profil afin d'éviter les différences.

l refroidissement et déformation. Les transitions abruptes sont déconseillées, car les rayons et les chemins d'écoulement équilibrés réduisent les lignes de découpe et la distorsion.

La forme étant définie par l'ouverture de la filière, il est impossible de réaliser de véritables contre-dépouilles dans le sens de l'extrusion sans post-formage. Des pliages ou un formage secondaire permettent d'ajuster la trajectoire après refroidissement, mais la section transversale reste constante.

Le moulage par injection tire pleinement parti des détails 3D et peut réaliser des contre-dépouilles grâce à des mouvements latéraux, des noyaux compressibles ou des éjecteurs. Toutefois, une épaisseur de paroi nominale uniforme reste souhaitable car elle contribue à minimiser le retrait et le gauchissement ; des nervures et des goussets sont utilisés pour rigidifier la pièce sans en augmenter la masse.

Tolérances, état de surface et fonctionnalités intégrées

L'extrusion offre des tolérances modérées, dépendant de la stabilité de la ligne, du refroidissement et de la conception de la filière. Le mouvement d'alimentation de cette méthode améliore la précision longitudinale sur de longues distances, mais complexifie la réalisation de petits détails ou de trous de petit diamètre. La finition dépend de la qualité de la filière, du refroidissement et des traitements ultérieurs, tels que le gaufrage pour les motifs sur films et feuilles.

Le moulage par injection permet d'obtenir systématiquement des tolérances plus strictes et des finitions de haute qualité dès la sortie de l'outillage. Cette précision autorise des caractéristiques telles que la texturation du moule, le polissage des surfaces et la réalisation de microstructures sur des produits comme les dispositifs médicaux. Filetages, boutons-pression, charnières intégrées et inserts peuvent être intégrés directement dans la géométrie moulée, ce qui réduit considérablement le temps d'assemblage.

Assemblages et opérations secondaires

Les produits extrudés nécessitent souvent une série d'opérations pour obtenir leur état final : découpe, perçage, poinçonnage, soudage, thermoformage ou collage. Par exemple, un cadre en PVC extrudé imitation aluminium peut être découpé et biseauté, puis assemblé mécaniquement.

En revanche, le moulage par injection permet de regrouper plusieurs fonctions en une seule pièce, comme par exemple un tendeur de câble.

Les joints, les bossages de fixation et les supports de fixation sont moulés ensemble. Le produit en plastique peut nécessiter uniquement un ébavurage. Le surmoulage et le moulage par insertion réduisent encore davantage l'assemblage en aval en combinant les matériaux ou en ajoutant des inserts métalliques à la presse.

Principales différences en matière d'économie de production et de débit

Temps de cycle et vitesse de la ligne

L'extrusion fonctionne en continu et sa vitesse de ligne peut être réglée avec précision. Une fois optimisée, elle peut produire des milliers de mètres de produit par poste.

L'unité de mesure du moulage par injection est le “ cycle ” : sa durée peut se compter en secondes pour des pièces plastiques simples comme de petits bouchons ou connecteurs, et en dizaines de secondes voire en minutes pour des pièces plus épaisses et plus grandes. Les moules multi-empreintes multiplient le rendement par cycle en fonction du nombre d'empreintes, ce qui augmente encore le volume de production.

Rebuts, rendement et changements de production

L'extrusion présente généralement un faible taux de rebuts après le démarrage, les déchets se limitant à la purge, aux découpes de début et de fin de production et aux pièces non conformes lors des changements de format. La co-extrusion peut complexifier la purge et les changements de couleur, mais le rendement en régime permanent reste élevé.

Les rebuts de moulage par injection peuvent provenir des résidus des canaux froids et des pièces plastiques défectueuses. Les systèmes à canaux chauds réduisent les déchets et améliorent la régularité de la production, mais augmentent les coûts d'outillage et de maintenance.

Les changements sont généralement plus rapides en extrusion (changement de matrice, ajustement des conditions) qu'en moulage par injection (changement de moule, revalidation du processus), en particulier pour les outils complexes à cavités multiples.

Structure des coûts et volumes de seuil de rentabilité

L'extrusion présente l'avantage d'être idéale pour les grandes séries de pièces à section simple : outillage modeste, débit de matière élevé et main-d'œuvre minimale. Elle excelle pour les profilés et films de faible complexité produits en grande série, où chaque mètre supplémentaire réduit le coût unitaire.

Le moulage par injection engendre des coûts fixes plus élevés (outillage, validation) mais s'adapte efficacement à la production en volume.

Une fois le moule amorti, la fabrication de petites pièces dans des moules multicavités peut s'avérer extrêmement économique.

Principales différences en matière de défauts et de dépannage

Défauts d'extrusion courants et solutions

Lignes de découpe et peau de requin

• Causes : Matrice usée ou sale ; contrainte de cisaillement excessive.
• Solutions: Nettoyer/entretenir la filière ; ajuster les températures de traitement et la vitesse de la vis.

Déformation/cintrage et épaisseur de paroi irrégulière

• Causes : Refroidissement déséquilibré ; tension de traction incorrecte ; flux de matériau irrégulier.
• Solutions: Équilibrer le système de refroidissement ; calibrer la vitesse de traction/la tension de l'extracteur ; examiner la conception de la matrice.

Outre ces solutions, il existe également des méthodes de prévention qui peuvent réduire les risques.

de tout défaut. Par exemple, les employés sur site doivent inspecter et remplacer régulièrement les tamis, et les responsables d'entrepôt doivent s'assurer que le matériau est parfaitement sec, en particulier pour les résines hygroscopiques comme le nylon.

Défauts courants du moulage par injection et solutions

• Marques de retrait : Ces problèmes, causés par des sections épaisses, sont résolus en concevant des parois uniformes, en utilisant des noyaux et en optimisant la pression de remplissage.
• Warpage/Rétrécissement: Ce problème résulte d'un refroidissement inégal ou d'une orientation incorrecte des fibres et se corrige en améliorant la configuration du refroidissement du moule et en ajustant l'emplacement de la porte d'injection.
• Flash et plans courts : Un flash indique une pression ou une force de serrage excessive, tandis que des injections incomplètes signalent un remplissage insuffisant, une ventilation inadéquate ou une température de fusion trop basse ; dans les deux cas, il est nécessaire d’équilibrer les paramètres du processus et de garantir une ventilation adéquate.
• Marques de brûlure et étalement : Ces problèmes, liés à l'air ou à l'humidité emprisonnés, sont éliminés en améliorant la ventilation des moisissures et en pré-séchant soigneusement le matériau.

Une approche méthodique consistant à ajuster les températures, les vitesses, les pressions et la ventilation, combinée à un entretien régulier des moules, permet généralement de résoudre ces problèmes.

Contrôle des procédés, métrologie et validation

Les deux procédés bénéficient d'un contrôle rigoureux, mais le moulage par injection exige généralement des marges de tolérance plus strictes. Les pratiques de moulage scientifiques, la planification d'expériences (DOE), la mesure de la pression dans la cavité, le remplissage et le compactage découplés, ainsi que la surveillance en temps réel sont des méthodes courantes.

L'extrusion repose sur la stabilité de la température de fusion, de la pression et de la vitesse de la ligne, ainsi que sur des cartes de contrôle statistique des procédés (SPC) pour les dimensions critiques. La métrologie comprend des outils allant des pieds à coulisse et des comparateurs optiques au sol aux machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) et à la tomographie assistée par ordinateur (CT) pour les pièces moulées complexes. Les validations sont plus formalisées dans les industries réglementées, où la traçabilité et la capacité du procédé doivent être démontrées.

Comment choisir entre l'extrusion et le moulage par injection ?

En utilisant les connaissances acquises grâce à cet article, vous pouvez analyser les situations de manière pratique en cartographiant les besoins selon ces quatre dimensions.

Géométrie:

• Section transversale constante → extrusion.
• Modèle 3D complexe avec contre-dépouilles → moulage par injection.

Tolérances et finition :

• Tolérances modérées et finition fonctionnelle → extrusion.
• Tolérances serrées et surfaces esthétiques → moulage par injection.

Volume et vitesse :

• Très grandes longueurs ou rouleaux continus → extrusion.
• Nombre élevé de pièces discrètes (surtout avec des outils multi-empreintes) → moulage par injection.

Outillage et délai de mise sur le marché :

• Besoin d'outillage rapide et peu coûteux → extrusion.
• Prêt à investir pour la précision et les fonctionnalités → moulage par injection.

En cas de doute, réalisez un prototype au plus tôt, impliquez les ingénieurs de fabrication dans les revues DFM et effectuez une analyse rapide du seuil de rentabilité comparant le coût de la matrice et la vitesse de la ligne au coût du moule, aux cavités et au temps de cycle.

Conclusion : Choisir entre injection et extrusion

En définitive, les différences entre le moulage par injection et l'extrusion relèvent davantage de caractéristiques que d'avantages et d'inconvénients, et le choix entre les deux dépend du procédé le mieux adapté à l'application. Votre décision doit être guidée avant tout par la géométrie de votre produit final. Par ailleurs, vous devrez également prendre en compte le budget, les délais et le volume de production.

Ce faisant, vous pourrez choisir en toute confiance le processus de fabrication lorsque vous vous orientez dans l'industrie de la fabrication de plastique pour les services de moulage.

Questions fréquemment posées

En quoi le choix des matériaux diffère-t-il d'un procédé à l'autre en termes d'additifs ?

Bien que les deux procédés utilisent les mêmes thermoplastiques de base, leur formulation (additifs tels que colorants, stabilisateurs UV ou lubrifiants) peut différer. Les composés pour extrusion peuvent être optimisés pour une stabilité thermique supérieure afin de résister aux variations de température continues dans le fourreau. Les composés pour moulage par injection peuvent être formulés pour des débits plus élevés, permettant un remplissage rapide des parois fines et des moules complexes.

Existe-t-il des géométries de pièces qui se situent dans une “ zone grise ” entre les deux processus ?

Oui, certaines pièces peuvent présenter des difficultés. Une pièce longue et droite, à section constante mais comportant de petites contre-dépouilles complexes, peut être extrudée puis soumise à un second processus de formage. Il peut également être plus rentable de la mouler par injection en plusieurs sections. De même, une pièce plate de très grande taille peut être fabriquée par extrusion (sous forme de feuille) ou par moulage par injection à grande échelle, ce qui nécessite une analyse coûts-avantages détaillée.