Leçon 2.1FaçonnerChapitre 2 · Moulage des plastiques et du caoutchouc

Moulage par injection

De la matière fondue forcée dans un moule en acier fermé

Le moulage par injection fait fondre des granulés de plastique et force la matière fondue dans un moule en acier fermé, où elle refroidit en une pièce finie. Les bouchons de bouteilles, les briques de jouets, les coques de téléphones et les tableaux de bord de voitures sont tous faits ainsi. Une fois le moule existant, chaque pièce supplémentaire coûte très peu, c'est pourquoi la plupart des objets en plastique autour de vous sont moulés par injection.

Photo : The robotic engineer1, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Presse à injecter · coupe, 6 étapesLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous. La vignette B montre le même moule un instant plus tard, ouvert pour libérer la pièce.

Moulage par injection en une minute, par MecMade

Comment ça marche

Alimenter. Des granulés de plastique (grains de plastique brut de quelques millimètres) tombent de la trémie (un entonnoir) dans le fourreau, un tube d'acier chauffé.
Faire fondre. Une vis en rotation entraîne les granulés vers l'avant. Le frottement de la vis et la chaleur des colliers chauffants les font fondre, et la matière fondue s'accumule devant la pointe de la vis.
Fermer. L'unité de fermeture ferme les deux moitiés du moule et les maintient fermées avec des dizaines à des milliers de tonnes de force. Cela évite que la matière fondue fuie au plan de joint (la jonction entre les moitiés).
Injecter et compacter. La vis cesse de tourner et avance comme un piston. La matière fondue jaillit par la buse et le canal d'alimentation (la carotte) jusque dans l'empreinte (le creux en forme de pièce). La vis continue de pousser pour compacter du plastique en plus pendant que la pièce se contracte.
Refroidir. L'eau qui circule dans des canaux de l'acier évacue la chaleur jusqu'à ce que la pièce soit solide. C'est généralement l'étape la plus longue. Pendant ce temps, la vis retourne tourner pour préparer la dose suivante.
Ouvrir et éjecter. La moitié mobile recule. Des éjecteurs poussent la pièce, avec sa carotte, hors du noyau (la bosse d'acier qui façonne l'intérieur). Le moule se ferme et le cycle recommence.

Chiffres clés

Matériaux: Thermoplastiques (plastiques qui ramollissent à chaque chauffage) comme le polypropylène, l'ABS, le nylon et le polycarbonate ; aussi certains thermodurcissables et le caoutchouc de silicone liquide
Pièces typiques: Bouchons, briques de jouets, boîtiers électroniques, pièces d'habitacle de voitures, seringues, peignes
Taille de pièce: De moins d'un gramme à des pare-chocs de voitures de plusieurs kilogrammes
Précision: Typiquement environ ±0,05 à ±0,1 mm ; plus serré sur les petites pièces de précision
État de surface: Copie le moule : de l'éclat miroir à une texture de cuir, sans finition nécessaire
Taille de série adaptée: De milliers à des millions de pièces identiques
Coût d'outillage et de machine: Moules de quelques milliers de dollars (simples, en aluminium) à bien plus de 100 000 $ (grands, multi-empreintes, en acier trempé) ; machines de dizaines de milliers à plus d'un million de dollars
Vitesse: Typiquement 10–60 s par cycle ; bouchons minces en quelques secondes, souvent de nombreuses pièces par injection

Atouts et limites

Atouts

Coût par pièce très faible une fois le moule payé
Rapide, automatisé et très répétable
Formes complexes, clips à encliquetage, filets et détails fins en une seule injection
Énorme choix de plastiques, de couleurs et de textures

Limites

Le moule est coûteux et prend souvent des semaines à fabriquer
Un changement de conception signifie retoucher ou refaire le moule en acier
Les parois doivent être assez minces et régulières (souvent environ 1–4 mm), sinon les pièces gauchissent et montrent des retassures (petits creux au-dessus des zones épaisses)
Les contre-dépouilles (détails qui bloqueraient la pièce dans le moule) demandent des parties de moule coulissantes, ce qui ajoute du coût

Où on l'utilise

EmballageBouchons de bouteilles, fermetures, pots alimentaires à parois minces
Biens de consommationBriques de jouets, ustensiles de cuisine, boîtiers d'appareils électroménagers
AutomobileTableaux de bord, panneaux de portes, pare-chocs, boîtiers de feux, clips
MédicalSeringues, embouts de pipettes, corps d'inhalateurs
ÉlectroniqueCoques de téléphones et d'ordinateurs, connecteurs, touches et boutons

Comment le reconnaître

Une fine ligne autour de la pièce là où les deux moitiés du moule se sont rejointes (le plan de joint).
De petites marques rondes, légèrement en relief ou en creux, laissées par les éjecteurs sur la face cachée.
Un petit bouton ou une cicatrice là où le plastique est entré (la marque du point d'injection).
Des parois minces d'épaisseur régulière soutenues par des nervures (fines parois de raidissement), et du texte moulé comme un symbole de recyclage ou un cadran de date.

À comparer avec

Surmoulage et bi-injection2.2la même machine, mais une seconde matière est moulée sur ou autour de la première.Soufflage de corps creux2.3fabrique des pièces creuses comme les bouteilles en gonflant du plastique mou contre un moule, au lieu de remplir une empreinte pleine.Fonderie sous pression1.4le même principe avec du métal fondu au lieu de plastique.

À regarder

tronicarts · Toute la machine et un cycle complet en animation 3D

Autodesk · Une explication de cinq minutes avec histoire et exemples du quotidien

ARBURGofficial · Une vraie presse qui remplit 72 empreintes par injection à grande vitesse

Ian Collier (How It's Made excerpt) · Comment le moule en acier lui-même est usiné et poli

Voir de vraies photos

Wikipédia : Moulage par injection — de vrais moules, dont un moule de brique LEGO et un moule avec tiroirs
Wikipédia : Presse à injecter — un moule ouvert dans une presse et une grande presse avec un robot
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Fondre, injecter sous pression, refroidir, éjecter : une pièce toutes les quelques secondes à la minute.
Le moule est le gros coût et chaque pièce est bon marché, donc c'est rentable à fort volume.
Les bonnes conceptions utilisent des parois minces et régulières, une légère dépouille (conicité) et le moins de contre-dépouilles possible.