Moulage par co-injection
Le surmoulage par co-injection est un sous-type de moulage par injection plastique, où deux unités d'injection distinctes injectent simultanément ou successivement du matériau fondu dans un seul moule. Il s'agit donc d'un procédé de moulage par injection bimatière.
Services de surmoulage Il est également possible de produire des pièces avec deux matériaux ou plus, mais la co-injection le fait en un seul cycle, ce qui améliore la vitesse et réduit les coûts.
Le surmoulage par co-injection permet de fabriquer des biens de consommation, des emballages et des dispositifs médicaux. De plus, cette technologie contribue à optimiser l'utilisation des plastiques recyclés.
Les sections suivantes détailleront le procédé de co-injection, ses avantages, ses inconvénients, ses applications, des conseils de conception et les défis potentiels.
Qu’est-ce que le moulage par co-injection ?
Qu'est-ce que la co-injection ?
Le moulage par co-injection est un type spécialisé de moulage par injection utilisé pour produire des pièces et des produits bimatières constitués d'un «coreet une couche extérieureHuile pure d'émeu pour peau sensibleLe procédé consiste en l'injection séquentielle ou simultanée de matière fondue dans le moule à l'aide de deux unités d'injection différentes.
Par exemple, des bouteilles de boissons avec un noyau en polypropylène recyclé et des couches extérieures en polypropylène de qualité alimentaire. On peut ainsi optimiser le poids, le coût des matériaux, la complexité du moulage et la vitesse de production.
Le moulage par co-injection permet de produire des pièces multicouches cohésives et fortement liées pour l'emballage, l'automobile, le médical, les biens de consommation et d'autres secteurs.
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Comment fonctionne le moulage par co-injection ?
Méthodes de co-injection
Le procédé de co-injection consiste à injecter successivement ou simultanément deux polymères différents dans une même cavité de moule. Pour ce faire, deux ou plusieurs unités d'injection sont reliées à la même buse, et les polymères fondus séparément sont injectés simultanément ou successivement.
Co-injection séquentielle
Deux polymères différents, fondus séparément, sont injectés successivement dans la cavité d'un moule à intervalles réguliers. La position d'injection, le temps d'injection et d'autres paramètres sont paramétrables sur la machine de moulage afin d'obtenir une séquence précise. L'injection peut ainsi se faire soit peau-noyau, soit peau-noyau-peau.
Co-injection simultanée
Ce procédé consiste à injecter simultanément deux polymères différents (fondus séparément) dans une même cavité de moule, à l'aide d'une buse coaxiale. Le polymère liquide à haute viscosité, provenant du système de canaux chauds, circule dans la cavité et forme une couche externe et une couche interne, tandis que l'autre matériau constitue le noyau, réassemblant ainsi la structure peau-noyau-peau. C'est pourquoi on l'appelle également moulage « sandwich ».
Le procédé de co-moulage par injection
Le procédé de moulage par co-injection comprend plusieurs étapes, notamment la conception de la pièce et du moule, la sélection des matériaux, le séchage des granulés, l'alimentation, l'injection, le refroidissement et l'éjection de la pièce.
Ensuite, détaillons plus en détail ces étapes.
1. Conception des pièces et des moules
Commencez par concevoir la pièce requise et l'outillage de moule correspondant pour le co-moulage par injection. Définissez clairement l'épaisseur de la peau et du noyau, les dimensions, la structure des couches, etc. Prévoyez également les deux canaux d'injection des matériaux de la peau et du noyau.
2. Sélection des matériaux
Ensuite, choisissez les matériaux de l'enveloppe et du noyau. Ils doivent être compatibles entre eux ; généralement, on choisit des plastiques rigides pour le noyau et des plastiques souples, des caoutchoucs ou des élastomères pour l'enveloppe.
Voici les exemples les plus courants de surmoulage par injection pour «Peau + Noyau” combinaisons:
- Polycarbonate (PC) + ABS
- Nylon (PA) + Nylon chargé de fibres de verre
- Polypropylène (PP) + PP recyclé
- PET + PET recyclé
- PEHD + PEHD recyclé
- ABS + ABS recyclé
- Polypropylène (PP) + PP expansé
- PET + Alcool éthylène-vinylique (EVOH)
3. Séchage et fusion
Séchez les granulés de matière première pour contrôler leur taux d'humidité, puis introduisez-les dans les unités d'injection correspondantes (généralement des vis sans fin). Il est nécessaire de régler séparément la contre-pression, la vitesse de la vis et les autres paramètres. La vis chauffe et pousse les granulés vers la buse à température contrôlée.
4. Injection (séquentielle ou simultanée)
En fonction des couches et de la structure de la pièce, injectez les polymères fondus dans le moule d'injection, soit séquentiellement, soit simultanément, comme nous l'avons vu précédemment. Ensuite, les systèmes à canaux chauds sont préférables pour cette opération.
5. Refroidissement
Après l'injection des matériaux de peau et de noyau, remplissez le moule et laissez-le se solidifier pendant une durée déterminée. Vous pouvez également utiliser des systèmes de refroidissement adaptés en fonction de la complexité de la pièce et du type de matière première.
6. Éjection des pièces
Une fois le moule refroidi et la pièce entièrement solidifiée, éjectez la pièce multicouche en poussant les éjecteurs. Inspectez-la ensuite afin de déceler d'éventuelles imperfections de surface et vérifiez sa précision dimensionnelle. Enfin, procédez à l'ébavurage, au polissage ou à toute autre opération nécessaire.
Quels sont les avantages du surmoulage par co-injection ?
Production plus rapide, pièces hautes performances, rentabilité, attrait esthétique, polyvalence des propriétés et finition personnalisée sont les principaux avantages du procédé de moulage par co-injection.
- Production plus rapide : Le moulage par co-injection, qui permet de produire des pièces multi-matériaux/multi-couches en un seul cycle, réduit les besoins d'assemblage et le temps de production.
- Pièces haute performance : Le moulage par co-injection permet de lier deux matériaux distincts en une seule pièce, tout en conservant une intégrité structurelle, une rigidité et une résistance élevées.
- Coût-bénéfice : La fabrication de pièces dont la peau et le noyau adhèrent différemment est plus coûteuse que le surmoulage par co-injection. Elle est en outre moins onéreuse que le surmoulage.
- Attrait esthétique : Il est possible d'ajouter une couche esthétique de matériaux différents aux pièces moulées en un seul cycle de production.
- Polyvalence des propriétés : Il permet de combiner les propriétés de deux matériaux en une seule pièce/un seul produit.
- Finition de surface: La co-injection permet de produire la pièce avec une finition, une texture, une couleur ou un aspect lisse personnalisés.
Quels sont les inconvénients du moulage par co-injection ?
Ce procédé de moulage par injection multi-matériaux présente également certains inconvénients, tels que la nécessité de plusieurs unités d'injection, la compatibilité entre la peau et le noyau, le positionnement précis des matériaux, etc.
- Nécessité de plusieurs injecteurs : La co-injection nécessite deux unités d'injection ou plus, ce qui augmente les coûts initiaux de mise en place et d'outillage.
- Positionnement précis des matériaux : Contrairement au surmoulage, il est impossible de positionner précisément les deux zones de matériau ; seule l’épaisseur de la couche peut être contrôlée.
- Compatibilité entre le noyau et la peau : Deux matériaux quelconques ne peuvent pas être moulés par co-injection ; il doit y avoir compatibilité.
- Complexité de conception de moule : La conception du moule est plus complexe afin de maintenir un contrôle strict du flux peau-noyau.
Quelles sont les applications ? Exemples de surmoulage par injection
Pièces de co-injection
L'automobile, les biens de consommation, l'emballage, le médical, le recyclage circulaire et bien d'autres industries utilisent des pièces et des produits moulés par co-injection.
Le tableau ci-dessous présente un aperçu détaillé d'exemples de moulage par co-injection dans différents secteurs industriels.
| Industrie | Pourquoi ? | Exemples |
| Automobile | Pour les pièces comportant un noyau structurel et une couche extérieure esthétique | Panneaux de tableau de bord, panneaux de garniture intérieure, couvercles de moteur et joints. |
| Biens de consommation | Pièces avec adhérence, esthétique et texture personnalisée | Étuis de téléphone, poignées d'appareils électroménagers et poignées d'outils. |
| Emballage | Conteneurs multicouches et utilisation maximale de matériaux recyclés | Flacons cosmétiques, contenants de rangement, pots multicouches et emballages de boissons. |
| Médical | Étanchéité fonctionnelle des dispositifs médicaux. | Poignées d'instruments chirurgicaux, boîtiers d'appareils de diagnostic et pièces d'inhalateurs. |
| Recyclage circulaire | utilise des matériaux recyclés au cœur du produit sans en altérer l'esthétique. | Bouteilles d'emballage, bouchons de détergent, etc. |
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Pratiques industrielles en matière de conception de moulage par co-injection
Simulation de co-injection
La conception ne consiste pas seulement à créer un modèle d'ingénierie numérique de la pièce souhaitée, mais aussi à concevoir un modèle moulable optimisé pour la facilité de moulage, la vitesse de production, la précision dimensionnelle et la rentabilité.
Voici quelques pratiques/considérations industrielles pour une conception de moulage par co-injection optimisée selon les principes de la fabrication (DFM).
- Épaisseur de la pièce
Maintenir une épaisseur uniforme sur toute la géométrie, d'au moins 1 à 3 mm selon le type de matériau. De plus, l'épaisseur ne doit pas dépasser 5 mm.
- Volume de matériau
Le volume du noyau doit représenter 20 à 80 % du volume total, et celui de la peau, l'inverse. Ceci est essentiel pour assurer un flux efficace des aliments injectés.
- Type de porte
Choisissez le type de point d'injection approprié et positionnez-le sur les parties les plus épaisses pour un fraisage uniforme.
- Tolérances
Définissez des tolérances dimensionnelles uniformes pour l'ensemble des éléments et tenez compte du refroidissement des couches. Le surmoulage par co-injection offre généralement des tolérances de ±0.1 mm.
- Chemin d'écoulement
Privilégiez des géométries de moule simples favorisant un écoulement efficace. Évitez les transitions d'épaisseur abruptes, les angles vifs et les sections longues et fines.
Co-injection vs. autres procédés de moulage
Alternatives à la co-injection
Le surmoulage et le moulage par insertion sont deux autres procédés de moulage par injection multi-matériaux. Comparons-les au moulage par co-injection.
Co-injection vs surmoulage
Surmoulage plastique Le surmoulage diffère de la co-injection par sa méthode d'injection et de structuration des pièces. Il consiste à injecter deux matériaux différents successivement et est couramment utilisé pour le surmoulage de joints, de poignées ou d'isolants sur des objets rigides.
Co-injection vs surmoulage
Comme son nom l'indique, le surmoulage consiste à positionner un insert préfabriqué (métallique ou non métallique) dans la cavité du moule et à y injecter du polymère fondu. Ce dernier s'écoule ensuite autour de l'insert et forme une pièce unique et robuste.
Défis liés au moulage par co-injection et comment les résoudre ?
Défaut de moulage par co-injection
Les principaux défis du moulage par co-injection sont la rupture du noyau, les imperfections de surface, le flux déséquilibré dans les cavités multiples et le gauchissement.
Analysons plus en détail ces défis et les stratégies de prévention correspondantes.
Percée fondamentale
Le matériau de base peut perforer la couche externe de la peau et atteindre la surface, entraînant un défaut fonctionnel ou esthétique. Pour éviter cela, choisissez la pression d'injection appropriée, augmentez le volume injecté et ajustez la température de fusion.
Imperfections de surface
Un autre défi consiste à mouler des pièces exemptes d'imperfections et de défauts de surface, tels que des marques et des lignes de soudure. Ceci est principalement dû à une épaisseur de peau irrégulière.
Problèmes multicavitaires
Si le moule d'injection comporte plusieurs cavités, il est difficile d'équilibrer le flux entre elles. Cela engendre des déséquilibres dans les volumes de matériaux de peau et de noyau.
Pour éviter cela, positionnez la vanne avec précision, ajustez la vitesse de refroidissement et corrigez la fluidité.
Warpage
Une différence de retrait entre le revêtement et le matériau de l'âme provoque des déformations. Pour les éviter, assurez-vous d'une épaisseur uniforme, utilisez des systèmes de refroidissement efficaces et optimisez les paramètres de fabrication.
Lire la suite: Moulage par injection de poudre PIM
Qu'est-ce qui différencie le moulage par co-injection du moulage par injection traditionnel ?
La co-injection se distingue du moulage par injection traditionnel par le fait qu'elle consiste à injecter simultanément deux matériaux pour former une pièce unique et liée, au lieu d'injecter un seul type de matériau fondu. De ce fait, le moulage par injection traditionnel ne permet pas de produire une pièce multi-matériaux en un seul cycle.
Le moulage par injection standard ou traditionnel convient à la production en série de pièces et de produits uniformes, fabriqués à partir d'un seul matériau. En revanche, le co-moulage par injection est idéal pour les pièces présentant une structure multicouche composée de deux matériaux différents.
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Le surmoulage par co-injection améliore-t-il la qualité du produit ?
Oui, le surmoulage par co-injection améliore la qualité des pièces et des produits grâce à la diversité des matériaux utilisés, une durabilité accrue et une esthétique personnalisée. De plus, il permet de réduire les coûts d'assemblage et de renforcer la compétitivité sur le marché.
Examinons maintenant la liste ci-dessous qui détaille comment la technologie de co-injection améliore la qualité du produit.
- Le surmoulage par co-injection permet de combiner des matériaux souples et rigides, offrant à la fois résistance et finition.
- Les pièces moulées par co-injection sont durables car le noyau et la peau adhèrent fortement.
- Le moulage par injection multi-matériaux réduit les délais et les coûts d'assemblage.
- Il permet de personnaliser la texture de surface, la couleur et la qualité de la finition.
Le surmoulage par co-injection est-il adapté à mon projet ?
L'adéquation du surmoulage par co-injection dépend des spécifications de la pièce/du produit et des exigences de l'application.
Choisissez le procédé de moulage par co-injection si ;
- Votre pièce/produit nécessite une combinaison de plusieurs matériaux, notamment des plastiques rigides et du caoutchouc souple et des élastomères.
- Ces pièces nécessitent une surface plus douce pour servir de barrière, pour une meilleure adhérence ou pour des raisons esthétiques.
- Vous utilisez des matériaux recyclés pour le moulage.
- Vous avez besoin de productions en grande série, généralement > 10 000 unités.
Quelles sont les tendances futures du moulage par co-injection ?
Les tendances futures en matière de co-injection se concentrent sur trois axes principaux : les innovations en matière de matériaux, les équipements automatisés et pilotés par l’IA, et l’adaptabilité à travers les industries.
Analysons plus en détail ces tendances futures.
1. Avancées matérielles
Les innovations concernent l'utilisation de matériaux recyclés, notamment par l'incorporation de nouveaux matériaux en surface de pièces ou de produits. Par ailleurs, les fabricants s'intéressent également aux polymères biosourcés.
2. Automatisation et intégration de l'IA
Une autre tendance est l'utilisation de systèmes de fabrication intelligents, tels que l'automatisation de l'injection, la surveillance en temps réel et l'optimisation basée sur les données. Par conséquent, le contrôle des processus piloté par l'IA se généralise rapidement.
3. Adaptabilité dans tous les secteurs
Outre l'emballage, de plus en plus de secteurs utilisent la technologie de co-injection pour fabriquer divers composants et produits, notamment dans les domaines médical, automobile et des biens de consommation. Cette évolution s'explique par l'amélioration des choix de matériaux, de la précision, des finitions et de la complexité de conception.
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Conclusion
De manière générale, le surmoulage par co-injection permet la production de pièces multi-matériaux, par réassemblage de structures noyau-peau ou peau-noyau-peau. Ce procédé en un seul cycle améliore l'efficacité de la production et la rentabilité pour diverses applications, notamment les emballages, les panneaux intérieurs automobiles et les pièces structurelles légères.
Chez ProleanTech, nous proposons des services complets services de moulage par injection pour de nombreux secteurs d'activité, couvrant tout, de l'analyse DFM et de l'outillage de moulage à la finition de surface.
Outre le moulage plastique standard, nous disposons également d'installations de surmoulage, de co-injection et de moulage multi-injections pour produire des pièces et des produits complexes.
FAQ
Qu'est-ce que la co-injection ?
Il s'agit d'un sous-type de moulage par injection, où deux polymères différents sont injectés dans un seul moule à partir de deux unités d'injection différentes.
En quoi le surmoulage par co-injection diffère-t-il du surmoulage par injection traditionnel ?
Le moulage traditionnel ne permet pas d'injecter deux matériaux différents dans un moule et de former une seule pièce. Autrement dit, la co-injection est un moulage par injection multi-matériaux, contrairement au moulage traditionnel.
Quel système convient à la co-injection : les systèmes à canaux froids ou à canaux chauds ?
Les systèmes à canaux chauds sont privilégiés pour les procédés de co-injection.
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