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Comment choisir le bon matériau de moulage par injection ?
Selon des statistiques incomplètes, il existe actuellement 45 séries de polymères dans la bibliothèque de matériaux, soit jusqu'à 85,000 XNUMX types de plastiques, qui peuvent être grossièrement divisés en deux catégories : les plastiques thermodurcissables et les thermoplastiques. Le moulage par injection est l'une des méthodes les plus courantes de fabrication de pièces à grand volume, et le choix d'un matériau approprié peut sembler une tâche ardue. Cela nécessite une compréhension détaillée du matériau et doit faire référence à l'objectif, à l'efficacité et au coût de fabrication de la pièce. Certes, certains matériaux peuvent être plus appropriés, mais il n'y a pas de "taille unique" en matière de moulage par injection. En choisissant le bon matériau, vous pouvez améliorer la forme, l'ajustement et la fonction de vos pièces. Au final, le matériau choisi est toujours directement lié à l'application de la pièce.
1. La différence entre les plastiques thermodurcissables et les thermoplastiques
La principale différence entre les thermodurcissables et les thermoplastiques est qu'ils réagissent à la chaleur avec des résultats différents.
Les plastiques thermodurcissables voient leur résistance augmenter sous l'effet de la chaleur ou de hautes températures. Par exemple, les produits en plastique thermodurcissable conservent leur résistance et leur forme même exposés à des températures élevées. Cette propriété est avantageuse pour la fabrication de pièces et d'assemblages de grande taille et durables. Ils résistent à une utilisation intensive et à des conditions extrêmes. Cependant, les thermodurcissables présentent aussi des inconvénients majeurs. Une fois chauffés, leur structure interne se modifie et ils ne peuvent plus être remodelés, ce qui rend leur réutilisation impossible. Leur point de fusion élevé les rend incompatibles avec le moulage par injection. De plus, tous les thermodurcissables n'ont pas le même point de fusion. Chaque matériau réagissant différemment à la chaleur, certains types de plastiques thermodurcissables peuvent nécessiter une machine spécifique, généralement non standard.
Les thermoplastiques sont des matériaux recyclables qui peuvent être réutilisés sans modification de leur structure chimique après des cycles répétés de chauffage et de refroidissement. Pour le moulage par injection, les thermoplastiques présentent l'avantage d'avoir un point de fusion relativement bas, ce qui les rend particulièrement adaptés à la production en série de pièces plastiques.
* Les thermoplastiques coûtent généralement plus cher que les thermodurcissables.
2. Facteurs à prendre en compte lors de la sélection des matériaux
Pour trouver le bon matériau pour votre pièce en plastique, il peut être utile de revenir en arrière. Soyez prêt à répondre à ces questions : à quoi servira la pièce ? Quel type de pression la pièce subira-t-elle ? Travaillent-ils dans un environnement difficile ? Le montage est-il compliqué ? Donner la priorité aux facteurs suivants peut aider à choisir le bon matériau :
Position d'installation : La position d'installation des pièces est un facteur à prendre en compte.
Au soleil, à l'extérieur , dans un environnement humide, ou installé à l'intérieur ou à l'extérieur du module ?
Température : La pièce fonctionne-t-elle dans un réfrigérateur froid ou dans un environnement à température élevée, comme à température ambiante ou sous un capot ?
Cycle de vie : La durée de vie moyenne des pièces est-elle de 5 ans, 10 ans ou plus ?
Garantie : Dans le secteur automobile notamment, il est important de prendre en compte le risque d’endommagement des pièces après quelques années. Quel sera le coût des réparations ?
Contraintes de coût : Les plastiques de qualité commerciale, tels que le polyéthylène haute densité ou le polypropylène, présentent généralement une densité élevée, une faible chaleur d’échauffement et sont relativement bon marché. Les plastiques techniques, comme le PEEK, le PEI et d’autres matériaux, sont quant à eux résistants aux hautes températures et très durs, mais leur coût est relativement élevé.
Exigences d'aspect : la pièce doit-elle présenter une texture ? Quel niveau de finition de surface est requis ? Les pièces colorées sont-elles plus appropriées que les pièces transparentes ? etc.
Une fois la question initiale résolue , vous pouvez exclure la majeure partie du contenu, mais vous devez encore prendre en compte la série de questions suivantes pour affiner votre recherche :
Fonction de conception : Compte tenu des propriétés mécaniques de la pièce, a-t-elle besoin de fonctionnalités telles que la flexibilité, la compressibilité et l’adhérence ? Doit-elle présenter une résistance à la traction ? Quelles sont les exigences en matière de résistance aux chocs ou d’isolation électrique ? Le matériau requiert-il des inserts collés, comme le surmoulage multi-matériaux ou le moulage par insertion ? Le poids de la pièce est également un facteur important.
Facteurs environnementaux : À quel environnement d’exploitation la pièce sera-t-elle exposée ? Sera-t-elle exposée à des produits chimiques ? Doit-elle être ignifugée ? Quelles sont les exigences en matière d’UV ?
Conformité : Dans certains secteurs d’activité, les pièces sont soumises à des seuils d’accès aux matériaux. Votre pièce doit-elle être certifiée alimentaire ? Doit-elle être conforme aux normes FDA ? Ou encore, doit-elle répondre aux normes médicales, ISO, électriques, etc. ?
Différences entre les thermodurcissables et les thermoplastiques
| Polymères thermodurcissables | Polymères thermoplastiques |
| Peut être chauffé et moulé une seule fois | Peut être chauffé et moulé plusieurs fois |
| Ils durcissent lors de leur formation et ne ramollissent pas lorsqu'ils sont chauffés | Ils ramollissent lorsqu'ils sont chauffés (parfois liquéfiés) |
| Ils ne fondent pas. Ils peuvent supporter des températures élevées. | Lorsque la chaleur est appliquée, elles deviennent blanches et retrouvent leur dureté en refroidissant. |
| Jusqu'à 5 minutes pour se stabiliser | La stabilisation peut être obtenue en 10 secondes |
| Haute résistance thermique et chimique. | Bonnes propriétés mécaniques et facilité de mise en œuvre. |
| Insoluble. | Insoluble dans les solvants organiques. |
| Exemples : silicones, certains types de polyester et matériaux phénoliques. | Exemples : polyéthylène, polypropylène, polystyrène, chlorure de polyvinyle. |
3. Avantages et applications des matériaux thermoplastiques couramment utilisés
Une usine de moulage par injection professionnelle dispose généralement en stock de plusieurs dizaines de plastiques techniques et doit également pouvoir fournir des matériaux plus spécifiques à la demande de ses clients. Les avantages et les applications des thermoplastiques les plus courants sont résumés à partir du stock de matériaux de DDPROTOTYPE, fournisseur chinois de solutions de moulage par injection.
① ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène).
Avantages : L’ABS est un plastique robuste et résistant aux chocs, présentant un faible retrait, des dimensions stables et une excellente résistance aux acides et aux bases. Il est largement utilisé dans divers domaines et son prix est relativement bas.
Domaines d'application : Y compris, mais sans s'y limiter, les produits électroniques, les télécommandes, les ordinateurs, les téléphones, les cosmétiques, les appareils portables, les boîtiers, etc.
Précautions : Les pièces moulées par injection en ABS présentent des lignes de soudure et peuvent comporter des creux et des porosités aux endroits les plus épais. Heureusement, l’ABS peut être mélangé à du PC, et ce matériau amélioré permet de corriger en grande partie ces défauts.
②ABS/PC
Avantages : Le matériau hybride ABS/PC combine la résistance et la tenue à la chaleur du polycarbonate avec la flexibilité et la stabilité dimensionnelle de l’ABS, un matériau aux excellentes propriétés mécaniques. Il présente une meilleure résistance à la chaleur que l’ABS et, à basse température, une meilleure résistance aux chocs que le PC.
Applications : Ces matériaux hybrides sont courants dans les industries automobile, électronique et des télécommunications, entre autres.
Précautions : Le matériau ABS/PC, lorsqu’il est moulé avec un seul matériau, présente davantage de défauts, notamment des problèmes d’épaisseur. Si l’on recherche d’excellentes propriétés mécaniques tout en souhaitant réduire les coûts, ce matériau hybride peut être une solution.
③ PC (polycarbonate)
Avantages : Le polycarbonate (PC) est un plastique transparent d’une clarté optique exceptionnelle, présentant une résistance élevée, une excellente résistance aux chocs, un faible retrait et une bonne stabilité dimensionnelle. De plus, il offre une bonne résistance à la chaleur et permet d’obtenir un état de surface très élevé des pièces usinées.
Applications : Y compris, mais sans s'y limiter, les lentilles, les lampes, les coques de téléphones portables, les composants électroniques, le matériel médical, le verre pare-balles, etc.
Précautions : Le PC, utilisé pour la fabrication de pièces épaisses, peut présenter des vides, des bulles d’air ou des creux. De plus, sa résistance chimique est relativement faible. L’ABS/PC est un bon substitut au PC et permet de corriger certains défauts, mais les pièces obtenues sont opaques.
④PA ou PPA (polyamide aliphatique)
Avantages : Le polyamide (PA) est un plastique technique aux performances exceptionnelles. Il possède d'excellentes propriétés mécaniques, une résistance remarquable à la corrosion, aux huiles et à la chaleur. Son renforcement et sa modification ignifuge permettent d'améliorer considérablement sa résistance à la chaleur, sa stabilité et son comportement au feu. Le nylon se décline en de nombreuses variantes (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12, etc.). Chaque matériau présente ses propres avantages. Le nylon offre une résistance mécanique et thermique élevée, ainsi qu'une excellente résistance chimique. Par exemple, le nylon 6/6 présente une résistance et une dureté élevées, et une très bonne résistance à l'usure. Le nylon 6 est très rigide et tenace à basse température. Le nylon 6/12 offre une meilleure résistance aux chocs.
Applications : Y compris, mais sans s'y limiter, les pièces à parois minces, les arbres, les engrenages et les roulements, les vis, les pompes, les guides, etc.
Précautions : Le nylon est un matériau facilement déformable, ce qui est bien connu. Dans certains environnements spécifiques, comme à l’intérieur d’un réfrigérateur humide, les pièces en nylon sont généralement à éviter. Étant donné que le nylon absorbe l’eau, cela peut entraîner des modifications de la taille et de la structure de la pièce et l’endommager.
⑤POM (Polyoxyméthylène)
Avantages : Grâce à sa robustesse, sa rigidité, sa dureté et sa résistance, ce plastique est très dur comparé à d’autres plastiques. De plus, il présente une bonne lubrification, une bonne résistance aux solvants organiques et une bonne élasticité. Par conséquent, ce plastique est parfaitement adapté à la fabrication de surfaces de roulement et d’engrenages.
Applications : Y compris, mais sans s'y limiter, les engrenages, les pompes, les turbines, les pales, les chaînes de convoyeurs, les ventilateurs, les composants de commutateurs, les boutons et les molettes, etc.
Précautions : En raison du retrait du POM, il est nécessaire de veiller à une épaisseur de paroi uniforme lors de la fabrication des pièces. De plus, sa viscosité rend difficile l’application d’une peinture ou d’un revêtement, et l’obtention d’un rendu esthétique satisfaisant est complexe.
⑥PMMA (polyméthacrylate de méthyle)
Avantages : Également connu sous le nom d'acrylique, c'est aussi un plastique transparent doté de bonnes propriétés optiques, d'une bonne finition de surface, d'une résistance aux rayures et d'un faible retrait.
Applications : Y compris, mais sans s'y limiter, les lentilles, les guides de lumière, les abat-jour, les fibres optiques, les logos, etc.
Précautions : Le PMMA est relativement fragile, se fissure facilement sous l'effet d'une force et présente une faible résistance chimique.
⑦PP (polypropylène)
Avantages : Le PP présente une bonne formabilité, une bonne rigidité de surface et une bonne résistance aux rayures. C’est un plastique économique offrant une bonne résistance aux chocs et à l’usure, une grande ténacité, une bonne élongation et une résistance aux acides et aux alcalis.
Applications : Y compris, mais sans s'y limiter, les charnières, les ventilateurs, les bouchons de bouteille, les pipettes médicales, etc.
Précautions : Le polypropylène (PP) devient cassant à basse température. La fabrication de pièces plus épaisses peut créer des poches d’air, et il existe également un risque de retrait et de déformation.
⑧PBT (polytéréphtalate de butylène)
Avantages : Le PBT est un matériau technique aux performances exceptionnelles, présentant une ténacité et une résistance à la fatigue remarquables, une bonne résistance à la chaleur et aux intempéries, de bonnes propriétés électriques et une faible absorption d’eau. Le renforcement et l’ajout d’un retardateur de flamme permettent d’améliorer significativement sa résistance à la chaleur, sa stabilité dimensionnelle et son ignifugeage. Il est particulièrement adapté à l’industrie automobile et offre d’excellentes propriétés électriques pour les composants électroniques. De résistance moyenne à élevée et robuste, il présente également une bonne résistance aux carburants, aux huiles, aux graisses et à de nombreux solvants, et est inodore.
Application : Non limitée aux paliers lisses, engrenages, meuleuses, aspirateurs ; boutons, etc.
Précautions : La résine PBT se déforme facilement et est difficile à transformer en pièces à parois minces.
⑨PPSU (Polyphénylsulfone)
Avantages : Le PPSU se caractérise par une grande robustesse et une excellente résistance à la chaleur. C’est un matériau résistant aux hautes températures et indéformable. Il présente également une résistance aux radiations et une certaine résistance aux acides et aux bases.
Applications : Non limitées aux composants de dispositifs médicaux, plateaux de stérilisation, accessoires pour eau chaude, prises et connecteurs, etc.
Précautions : Pour les pièces épaisses, le PPSU peut présenter des vides et des bulles d’air. Les solvants organiques et les hydrocarbures ont un effet corrosif sur le PPSU. Il est généralement impossible d’ajouter des colorants à la résine PPSU.
⑩PEEK (polyéther éther cétone)
Avantages : Le PEEK est un matériau résistant aux hautes températures, présentant une bonne résistance chimique, ignifuge, d'une excellente solidité et dimensionnellement stable, couramment utilisé dans les industries médicale, aérospatiale et automobile.
Application : Non limitée aux roulements, pièces de pistons et pompes, fils isolés, etc.
Remarques : Le PEEK est un matériau haute performance, son coût est donc très élevé.
⓫PEI (polyétherimide)
Avantages : Similaire au PEEK, le PEI est un matériau résistant à la chaleur et ignifuge, doté d’une excellente résistance mécanique et d’une grande stabilité dimensionnelle, ainsi que d’une bonne résistance chimique. Il est couramment utilisé dans les secteurs médical, aérospatial et automobile.
Applications : notamment instruments médicaux et chimiques ; climatiseurs, canalisations, etc.
Remarques : Le PEI est également un matériau à fort taux de rotation, mais il est moins cher que le PEEK.
Les 11 matériaux ci-dessus sont couramment utilisés dans le moulage par injection. D'autres options plastiques sont également incluses dans la mémoire DDPROTOTYPE, telles que PPS, TPE, TPU, LCP, HDPE, LDPE et PSU, et ces résines peuvent également améliorer les performances en ajoutant du verre et de la fibre de carbone.
4. Matériaux typiques pour le moulage par injection médicale
Les plastiques ont longtemps été considérés comme ayant des avantages par rapport aux métaux pour les applications médicales. Car, au contact du corps humain, le métal peut réagir chimiquement avec la solution saline du corps humain. Dans le processus de moulage par injection, l'industrie médicale a le plus haut niveau d'exigence et est très demandée. La qualité des pièces moulées par injection médicale est liée à la santé humaine et menace même la vie humaine. Lorsque vous travaillez avec des fabricants de moulage par injection médicale, il est très important qu'ils comprennent parfaitement les caractéristiques des thermoplastiques les plus couramment utilisés dans le moulage par injection médicale, ce qui est l'une des manifestations du respect par le fabricant de normes de fabrication strictes. Ci-dessous, nous présentons les matériaux et applications courants des pièces moulées par injection médicale. Habituellement, ces matériaux médicaux ne sont pas utilisés comme matériaux de rechange, mais doivent être utilisés en production après des tests rigoureux avant la fabrication.
Polyéthylène (DPE)
Le polyéthylène, de loin le plastique le plus utilisé au monde, est un matériau de qualité médicale économique qui est non absorbant, non biodégradable et résistant à la couleur, ce qui le rend idéal pour les dispositifs et composants médicaux sensibles. Le polyéthylène ne retient pas facilement les bactéries dangereuses et peut résister aux agents de nettoyage agressifs. Il est couramment utilisé dans les conteneurs, les bouteilles et les tuyaux, etc., mais il est sensible aux rayons UV et est inflammable. Il a une résistance à la traction de 4,000 XNUMX psi.
Polypropylène - un thermoplastique couramment utilisé pour le moulage par injection de dispositifs médicaux.
Le polypropylène est un matériau thermoplastique avec d'excellentes propriétés mécaniques et une résistance chimique. Le polypropylène est relativement solide et durable, avec une résistance à la traction très élevée de 4,800 XNUMX psi, et est utilisé dans des applications allant des pare-chocs automobiles aux outils médicaux. Le polypropylène est couramment utilisé dans la fabrication de seringues jetables, de connecteurs, de prothèses d'articulation, de sutures non résorbables, de conteneurs, de flacons et de sacs transparents, entre autres.
polystyrène
Le polystyrène est l'un des plastiques les plus utilisés. Il s'agit d'un plastique dur, transparent et vitreux qui est relativement peu coûteux mais qui présente une faible barrière à l'oxygène et à la vapeur d'eau et un point de fusion relativement bas. Le polystyrène est couramment utilisé dans la fabrication de tubes à essai, de boîtes de Pétri, de plateaux, de vaisselle en plastique jetable, etc.
Acrylic
Le PMMA a une transmission presque parfaite de la lumière visible et a la propriété inhabituelle de garder les faisceaux lumineux réfléchis à l'intérieur de sa surface, il est donc souvent utilisé pour fabriquer des fibres optiques. Il est souvent utilisé dans les dispositifs médicaux pour fabriquer des dents artificielles, des implants dentaires, des matériaux pour prothèses dentaires, des obturations dentaires, des lentilles intraoculaires et des membranes pour la dialyse.
Chlorure de polyvinyle
Le chlorure de polyvinyle (PVC) est l'un des polymères thermoplastiques les plus couramment utilisés dans le monde. Il est le plus couramment utilisé dans les industries de la construction telles que les revêtements de sol, la tuyauterie et les revêtements dans les laboratoires stériles des hôpitaux. Il est également utilisé comme substitut du caoutchouc dans certains cas et est également couramment utilisé dans la fabrication d'appareils d'hémodialyse ou d'hémoperfusion, de tubulures de sang, de poches de sang et de matériaux prothétiques.
Polycarbonate - un thermoplastique couramment utilisé pour le moulage par injection de dispositifs médicaux
Les polycarbonates sont un groupe de polymères thermoplastiques naturellement transparents à la lumière visible et résistants aux rayons UV. Ils sont couramment utilisés dans les verres de lunettes et sont considérés comme un bon substitut au verre. Le polycarbonate est un matériau très résistant qui n'est pas cassant et qui est couramment utilisé dans les dispositifs médicaux. Les pièces fabriquées en polycarbonate peuvent être stérilisées à la vapeur à 120 °C, par rayonnement gamma ou par des méthodes à l'oxyde d'éthylène (Eto).
5. Trouvez un fabricant de moulage par injection digne de confiance
Lorsque vous confiez votre projet de moulage par injection à un manufacturier, vous vous attendez à ce qu'il réponde constamment à vos attentes et ajoute de la valeur à votre projet. Vous devez donc savoir comment rechercher un fabricant de moulage par injection.
Certification appropriée en moulage par injection.
L'industrie du moulage par injection a des directives strictes, en particulier pour les industries spéciales telles que le médical.
Qualification de conception et de fabrication :
Il est très important que l'équipement du fabricant réponde aux normes de qualité pour la validation des processus IQ/OQ/PQ. De plus, l'utilisation d'un logiciel de conception tel que SolidWorks CAD est une performance importante pour déterminer leur capacité de prototypage.
Certification de contrôle et d'évaluation de la qualité
Pour les fabricants, ISO 9001:2015 est une certification importante car elle implique un système de gestion de la qualité adapté.
Sécurité des matériaux et certification des achats
Surtout dans le domaine médical, la traçabilité est très importante. Assurez-vous que les registres de production du fabricant sont en pleine conformité avec les contraintes légales et éthiques pertinentes.
Niveau de contrôle qualité du fabricant
Le moulage par injection nécessite une stabilité extrêmement élevée, alors assurez-vous que votre fournisseur met en œuvre des mesures de contrôle de qualité et de sécurité tout au long du processus de production. Découvrez leur usine pour une solution pratique pour la fabrication d'une gamme de pièces thermoplastiques. Il est sage de les entendre décrire des exemples précis de pratique.
Équipement de fabrication interne et mécaniciens professionnels
Les équipements de fabrication avancés et les machinistes internes sont une base importante pour fournir une qualité élevée et répondre aux attentes de production. Une machine-outil CNC à 5 axes, un instrument de mesure à trois coordonnées, etc. sont une condition nécessaire. Bien sûr, des mécaniciens expérimentés devront suivre toute la phase de développement.
Si vous avez le moindre doute quant au choix des matériaux de moulage par injection, n'hésitez pas à contacter immédiatement DDPROTOTYPE ; ils vous conseilleront gratuitement, forts de leurs plus de 20 ans d'expérience.
