Le moulage par injection, également appelé moulage par injection de plastique, désigne la production en grande série de pièces en plastique. Il est généralement utilisé dans les processus de production en série d'articles identiques. Le procédé de moulage consiste à injecter du matériau fondu dans un moule.
La personnalisation des moules, qui confère aux pièces des formes variées, intervient lors de la fabrication des outillages. Elle permet de produire un nombre illimité de pièces aux dimensions et formes identiques, y compris pour les moules et les conceptions complexes qui exigent une faible tolérance dimensionnelle.
Si vous souhaitez vous lancer dans le moulage plastique, il est essentiel de connaître le coût des moules d'injection et les moyens de le réduire avant de commencer le processus. Cet article est là pour vous aider. Il aborde les coûts du moulage par injection plastique et les différents facteurs qui les influencent, vous permettant ainsi d'évaluer les coûts moyens de production.
Comment fonctionne le moulage par injection?
Le procédé de moulage est relativement simple. On commence par fabriquer le moule. On peut le réaliser en métaux comme l'acier et l'aluminium. Cependant, il est conseillé d'utiliser un moule en aluminium uniquement pour la production de pièces plastiques de haute précision.
De plus, ce n'est pas la meilleure option pour la production en grande série de pièces, car elles s'usent rapidement et leurs propriétés mécaniques sont médiocres. Les moules en acier sont la meilleure option pour la production en grande série, car ils sont durables et offrent de meilleures propriétés mécaniques.
L'étape suivante consiste à introduire les matériaux nécessaires dans un bain-marie chaud et à les mélanger. Une fois fondus, les matériaux sont injectés dans un moule métallique fermé. En refroidissant, le plastique fondu prend la forme du moule. Un régulateur de température externe, faisant circuler de l'huile ou de l'eau, permet de réduire le temps de refroidissement des pièces fondues.
Une fois les moules en plastique solidifiés, fixez les outils de moulage sur les plateaux (moules à plaques), permettant ainsi aux éjecteurs d'extraire les pièces. L'étape suivante consiste à séparer les matériaux et à les combiner dans un moule bi-injection (un type de moulage par injection plastique) afin d'adoucir le toucher des pièces moulées, de les produire avec des caractéristiques de performance variées, et même d'ajouter des couleurs.
Il est possible de réaliser un moule à une seule cavité ou à plusieurs cavités. Dans le cas des moules à plusieurs cavités, vous pouvez choisir de créer des pièces identiques ou différentes dans chaque cavité. Toutefois, la fabrication de moules, qu'ils soient à une ou plusieurs cavités, exige une conception soignée et des matériaux de qualité.
Cela dit, voici quelques points à prendre en compte pour votre projet de moulage par injection :
- Finances: Si vous envisagez de vous lancer dans la fabrication par moulage par injection, vous devez être bien préparé financièrement. Le coût initial du procédé peut être extrêmement élevé, car il faut notamment acheter les moules et les machines.
- Volume de production: Un autre facteur important à prendre en compte avant de lancer la production de moules est le nombre de pièces que vous souhaitez fabriquer. Cela vous permettra de déterminer si le moulage par injection est rentable.
- Facteurs de conception : La conception des pièces que vous souhaitez fabriquer influencera la difficulté du processus de moulage par injection. Une géométrie simple simplifie ce processus. Une bonne conception minimisera les dommages et les défauts lors de la production.
- Considérations relatives à la production : Il faut également tenir compte du temps total de production des pièces. Réduire ce temps favorise la production. Il est donc conseillé d'utiliser un outillage bien conçu et des moules à chaud pour machines afin de raccourcir le cycle d'usinage.
Facteurs influençant les coûts de moulage par injection
Le coût du moulage par injection varie d'un moule à l'autre, en fonction du type, de la forme et de la taille du moule. Les différents facteurs qui influencent ce coût sont les suivants :
Coûts d'équipement
L'équipement nécessaire à votre projet influencera fortement le coût du moulage par injection. Pour démarrer votre activité, vous pouvez acquérir des machines à injecter de petite taille. Moins onéreuses, elles s'intégreront parfaitement à votre budget initial.
Pour la production à grande échelle par moulage par injection, il est préférable d'utiliser des équipements plus imposants. Si vous importez ces équipements, les coûts des moules d'injection augmenteront en raison des frais de transport.
Si vous n'êtes pas en mesure de supporter les coûts des moules d'injection, vous pouvez les sous-traiter à des experts tiers disposant de capacités de moulage par injection haut de gamme.
Frais d'outillage
Un autre facteur déterminant est le coût de l'outillage. Contrairement à l'équipement, la production de moules ne représente pas un investissement unique. Il faut régulièrement fabriquer de nouveaux moules, ce qui augmente le coût de l'outillage et des moules eux-mêmes.
Les coûts d'outillage varient d'un procédé à l'autre. Voici quelques exemples de procédés :
impression en 3D: C'est l'une des méthodes les plus rapides et les plus économiques pour créer des pièces moulées par injection.
Le moulage par injection est considéré comme une méthode plus économique pour la fabrication de moules, car il ne nécessite qu'une imprimante 3D. De plus, il ne requiert pas de compétences particulières, ce qui réduit le coût total du procédé.
Usinage CNC: L'usinage CNC est utilisé pour la fabrication de moules métalliques. Cette méthode est efficace et permet d'obtenir des moules de qualité. Cependant, les machines CNC ont une durée de vie plus courte, ce qui implique leur remplacement régulier et augmente ainsi le coût des moules d'injection.
Usinage par électroérosion : L'électroérosion permet de créer des moules complexes. Elle consiste à cintrer le métal à la forme souhaitée par chauffage. L'électroérosion est très précise, mais ne peut être utilisée que sur les métaux.
Complexité
Un autre facteur déterminant le coût du moulage par injection est l'esthétique et la complexité du design. Plus le design est complexe, plus le coût des moules d'injection plastique est élevé.
Résine plastique
La résine plastique utilisée pour le moulage par injection détermine également le coût du procédé. Plus la quantité de résine nécessaire est importante, plus le coût total du moulage par injection est élevé. À l'inverse, une quantité moindre de résine permet de réduire le coût du moule.
Les coûts de main-d'œuvre
Bien que la plupart des processus soient automatisés, vous devrez tout de même supporter les coûts d'installation, d'exploitation et de réparation, ce qui augmente le coût total du moule d'injection.
Coût du matériau injecté
D'autres facteurs
D'autres facteurs, tels que les suivants, influenceront le coût total du cycle de moulage par injection :
- Services secondaires
- Caractéristiques du produit
- Volume de production
Comment réduire les coûts du moulage par injection
Le moulage par injection peut s'avérer très coûteux. Pour maîtriser les coûts, il est essentiel de comprendre comment les réduire. Voici quelques pistes pour y parvenir :
- Réutilisation des moules
- Utilisation de la technologie de surmoulage
- Éviter les fonctionnalités inutiles
- Simplifier la conception des pièces
- Utilisation de moules multi-cavités et familiaux
Classification des moules d'injection plastique
Choisir le moule d'injection plastique le plus adapté est crucial, car cela influe sur les coûts de production globaux, la rapidité et la qualité des pièces produites. Les moules d'injection sont classés selon différents critères, notamment :
D'après la plaque du moule
Des plaques sont utilisées dans les cavités du moule pour garantir une production satisfaisante. On peut identifier les différents types de moules en fonction du nombre de plaques. Voici quelques exemples de moules d'injection identifiables par le nombre de plaques :
Moule d'injection empilé
Le coût d'un moule à injection à plusieurs plaques est supérieur à celui des moules à deux ou trois plaques. Cependant, son coût d'exploitation global est moindre grâce à ses nombreuses plaques parallèles qui optimisent le processus et réduisent les défauts. Son principal avantage réside dans la faible force de serrage requise par cycle.
Moule d'injection à trois plaques
Ce moule comporte une troisième plaque, appelée plaque d'éjection. Contrairement au moule à deux plaques, il présente deux lignes de joint entre les plaques de noyau et de cavité. Ces lignes séparent la pièce moulée du système d'alimentation. Moins courant qu'un moule à injection à deux plaques, il est cependant plus rapide et plus efficace, car le système d'alimentation ne nécessite ni recyclage ni séparation manuelle.
Moule d'injection à deux plaques
Il s'agit du type de moule d'injection le plus courant de cette catégorie en raison de son coût d'outillage abordable. Il possède une seule ligne de joint reliant la plaque de cavité et la plaque de noyau. Ce moule est compatible avec tous les systèmes d'alimentation, mais il est plus adapté aux moules à cavité unique.
En fonction du nombre de cavités du moule
Un autre facteur permettant d'identifier les différents types de moules d'injection plastique est le nombre de pièces qu'ils produisent par cycle. En voici quelques exemples :
Moule à cavité unique
Ce type de moule à cavité produit une seule pièce car il ne comporte qu'une seule cavité. Il est le moins cher comparé aux moules multicavités et aux moules familiaux, mais sa cadence de production plus faible entraîne un coût de moulage par injection plastique plus élevé.
Moules multi-empreintes
Ce moule possède plusieurs cavités, ce qui permet de produire plusieurs pièces simultanément. Son rendement est supérieur à celui d'un moule à cavité unique, ce qui le rend plus économique. Pour la production de pièces plastiques de grande taille, l'achat d'un moule d'injection multicavités est fortement recommandé.
Moules familiaux
À l'instar des moules d'injection multicavités, les moules familiaux comportent plusieurs cavités. Toutefois, ces cavités ne sont pas identiques, ce qui signifie qu'ils ne permettent de produire que des pièces de formes et de dimensions différentes.
Par exemple, vous pouvez l'utiliser pour fabriquer des contenants en plastique et leurs couvercles en un seul cycle de moulage. Ce type d'activation de moule sera plus coûteux en raison du prix du moule lui-même, mais il permettra d'augmenter les volumes de production et de réduire les coûts d'exploitation globaux.
En fonction du système d'alimentation
Cette catégorie comprend trois types de moules d'injection. Elle se distingue par leurs systèmes d'alimentation et de canaux d'injection. Le système d'alimentation est constitué d'une série de canaux, tels que les canaux de coulée, les points d'injection et les canaux d'alimentation, acheminant le métal en fusion vers les cavités. Les moules de cette catégorie sont les suivants :
Moules d'injection à canaux chauds
Il s'agit de moules chauffés par des barres ou des serpentins, de l'intérieur ou de l'extérieur. Ces moules sont enchâssés en permanence dans une plaque collectrice fixe, ce qui empêche leur éjection avec les pièces en plastique.
Le procédé de moulage par injection à canaux chauds optimise l'efficacité et réduit les déchets. De plus, aucun meulage ni traitement supplémentaire n'est nécessaire pour l'élimination des canaux. Pour une production rapide en grande série, les moules à canaux chauds associés à des moules multi-empreintes constituent la solution d'outillage d'injection optimale.
Cependant, les moules à canaux chauds présentent aussi des inconvénients. D'une part, leur coût est relativement élevé. D'autre part, ils nécessitent un entretien régulier et fréquent, et il est indispensable de faire appel à un professionnel qualifié pour superviser le processus de moulage par injection plastique.
Comme indiqué, les moules sont dissimulés dans des plaques de distribution. De ce fait, leur nettoyage s'avère complexe, car il est impossible d'éliminer tout résidu de plastique ou de restes des procédés précédents. Si vous souhaitez fabriquer des contenants colorés, il serait peut-être préférable d'envisager un système d'alimentation différent.
Un autre inconvénient des systèmes à canaux chauds est le risque d'adhérence des contenants aux parois des alvéoles. Il est donc conseillé d'opter pour ce système pour des matériaux peu sensibles à la chaleur.
Moules d'injection à canaux froids
Ce système utilise des canaux d'alimentation non chauffés pour acheminer les pièces en fusion dans la cavité. Il est donc possible de l'utiliser même avec des matériaux thermosensibles. Le moule d'injection est apparent, ce qui permet de savoir précisément quand un nettoyage est nécessaire.
Elles sont également faciles à entretenir et moins coûteuses. Leur principal avantage réside dans la possibilité de modifier aisément les couleurs et les matériaux utilisés en production. De plus, grâce à la position des canaux d'alimentation et au changement rapide des points d'injection, il est très simple d'y apporter des modifications de conception.
L'inconvénient d'un système de moulage par injection à canaux froids est qu'il faut préparer un nouveau système de canaux à chaque nouveau cycle, car l'éjection des pièces entaille le moule. De plus, il peut être nécessaire de séparer le système de canaux et la pièce moulée.
Un autre inconvénient est qu'ils produisent des déchets en grande quantité, ce qui signifie qu'il faudra des processus supplémentaires pour broyer et éliminer les particules, ce qui peut affecter le résultat final.
moules d'injection à canaux isolés
Le moulage par injection à canaux isolés repose sur les mêmes principes que le moulage par injection à canaux froids. Cependant, les résultats obtenus sont similaires à ceux du moulage par injection à canaux chauds. Ces moules d'injection utilisent le même principe que les moules à canaux froids, mais emploient des cartouches chauffantes pour créer des couches. Ces couches entourent le plastique fondu, formant ainsi des cales isolantes.
Ce sont les meilleures alternatives aux systèmes à canaux chauds car elles sont moins coûteuses et ne nécessitent aucun contrôle de température. Elles permettent également un changement rapide de matériaux et de couleurs. Cependant, elles ne sont compatibles qu'avec les plastiques techniques.
Conclusion
Le moulage par injection est l'un des procédés les plus utilisés dans l'industrie manufacturière. Il est rentable pour la production en grande série de pièces et vous devriez l'envisager si vous envisagez de créer une entreprise de fabrication de pièces en plastique.
