Leçon 2.6FaçonnerChapitre 2 · Moulage des plastiques et du caoutchouc

Moulage par compression (SMC, BMC, caoutchouc)

Une charge pressée et durcie dans un moule chaud

Le moulage par compression place un bloc de matière mesuré dans un moule chaud ouvert, puis ferme le moule et l'écrase jusqu'à ce qu'elle remplisse la forme et durcisse. C'est la méthode classique pour faire des joints et des garnitures en caoutchouc, et des panneaux de voiture renforcés de fibres. La matière durcit (prend de façon permanente par une réaction chimique) au lieu de simplement refroidir.

Photo : Sam D. Wilbur, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Moulage par compression · 4 étapes dans un moule chaufféLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous. Les quatre vignettes montrent un cycle dans un moule chauffé en deux parties.

Comment ça marche

Charger la matière. Un bloc de matière pesé, appelé charge, est placé dans le moule inférieur chauffé. Ce peut être du caoutchouc brut, du SMC (sheet molding compound : des feuilles de résine avec des fibres de verre coupées) ou du BMC (bulk molding compound : un mélange pâteux de résine et de fibres).
Presser. Une presse hydraulique abaisse la moitié supérieure chauffée. La pression, typiquement de dizaines à quelques centaines de bar sur la pièce, fait s'écouler la matière et remplir chaque recoin de la cavité.
Durcir. La presse maintient le moule fermé à typiquement environ 140–180 °C. La chaleur déclenche la réticulation (des liaisons chimiques qui relient les molécules en un seul réseau), donc la pièce prend définitivement. Un mince film de matière en excès, la bavure, est expulsé au joint.
Ouvrir et éjecter. La presse s'ouvre et une broche d'éjection pousse la pièce dehors. La bavure est ébarbée, à la main, par culbutage en conditions de gel pour le caoutchouc, ou par usinage pour les composites.

Comme la matière se déplace à peine, les longues fibres de verre restent intactes, ce qui donne aux pièces en SMC et en BMC une grande résistance pour leur poids.

Chiffres clés

Matériaux: Caoutchoucs (naturel, EPDM, silicone, fluoroélastomère) ; composites thermodurcissables SMC et BMC ; aussi résines mélamine et phénoliques
Pièces typiques: Joints toriques, garnitures, claviers, panneaux de carrosserie, capots de camions, boîtiers électriques, vaisselle en mélamine
Taille de pièce: De petits joints de quelques grammes à des panneaux de voiture de plus d'un mètre de long
Précision: Typiquement environ ±0,1 à ±0,3 mm ; l'épaisseur dépend de la bavure au joint
État de surface: Copie le moule ; les panneaux en SMC peuvent sortir assez lisses pour être peints comme des pièces de carrosserie
Taille de série adaptée: De centaines à centaines de milliers de pièces
Coût d'outillage et de machine: Moules moins chers que les moules d'injection de même taille, de quelques milliers de dollars pour le caoutchouc à des centaines de milliers pour les grands panneaux en SMC ; presses de dizaines de milliers à des millions de dollars
Vitesse: Typiquement 1–10 minutes par cycle, fixées par le temps de durcissement

Atouts et limites

Atouts

Moules simples et robustes, sans canaux ni seuils d'injection
Peu de perte de matière ; garde intactes les fibres longues
Grandes pièces composites, solides et rigides
Fonctionne avec des caoutchoucs et des thermodurcissables épais et chargés

Limites

Cycles plus lents que le moulage par injection
La bavure doit être ébarbée sur chaque pièce
Difficile de faire des formes très complexes, des nervures minces et profondes ou des tolérances serrées
Les charges doivent être pesées et placées, souvent à la main

Où on l'utilise

AutomobileCapots, hayons et panneaux de carrosserie en SMC ; joints, silentblocs et passe-câbles en caoutchouc
ÉlectriqueBoîtiers d'interrupteurs, boîtiers de compteurs, isolateurs en BMC
IndustrieJoints toriques, garnitures, membranes, joints de vannes
Grand publicClaviers en silicone, tapis de cuisine, assiettes en mélamine
AéronautiqueÉquerres et raccords composites à haute résistance

Comment le reconnaître

Des pièces en caoutchouc avec une fine arête ou un bord ébarbé le long d'une ligne, là où la bavure a été retirée.
Pas de marque de seuil ni de jet, puisque la matière n'a jamais été injectée.
Sur les panneaux en SMC, un envers légèrement moucheté ou à motif de fibres et des parois épaisses et régulières.
Un toucher dur et résistant à la chaleur : la pièce va carboniser plutôt que fondre quand on la chauffe.

À comparer avec

Moulage par injection2.1injecte la matière fondue dans un moule fermé ; plus rapide et plus détaillé, mais des moules plus coûteux et des fibres plus courtes.Calandrage2.7traite aussi le caoutchouc, mais fait des feuilles continues entre des cylindres au lieu de pièces façonnées.Moulage par transfert de résine et infusion10.2une autre façon de faire des pièces composites, en poussant de la résine liquide dans des fibres sèches dans un moule fermé.

À regarder

Elastech Solutions · Une explication pour débutants du moulage par compression du caoutchouc

Sofeast · Les étapes et le vocabulaire, filmés dans une usine

IDI Composites · D'une charge de SMC à une pièce composite finie

Taitian Press · Une presse géante de 4 500 tonnes qui fabrique des pièces de voiture

Voir de vraies photos

Wikipédia : Moulage par compression — schéma du procédé et principaux types de moules
Wikipédia : Sheet moulding compound — le matériau SMC et sa ligne de production
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Charger, presser, durcir à la chaleur, éjecter et ébarber la bavure.
Il façonne des matières qui prennent par la chimie : caoutchoucs et thermodurcissables chargés de fibres.
Moules simples et fibres longues, mais cycles plus lents que le moulage par injection.