La fabrication du plastique est essentielle dans la plupart des industries. Des emballages alimentaires en polystyrène aux composants industriels en PEEK de qualité technique, la fabrication du plastique contribue énormément à notre vie telle que nous la connaissons. Sans la capacité de produire des pièces en plastique, nous aurions besoin de développer des systèmes de production radicalement nouveaux.
Cependant, la fabrication du plastique comprend de nombreuses méthodes différentes. Le moulage par injection, l’extrusion du plastique et l’impression 3D par dépôt de matière fondue (FDM) ne sont que quelques-unes des méthodes de fabrication du plastique, et il en existe bien d’autres. Ces différentes méthodes de fabrication du plastique conviennent à différentes pièces en plastique, et il n’est pas toujours facile de choisir entre elles. Le budget, la conception de la pièce et le matériau sont autant de facteurs à prendre en compte lors du choix d’une méthode de fabrication du plastique.
Cet article présente 12 méthodes de fabrication du plastique différentes, expliquant leurs processus de base et leur utilité. Pour chaque méthode de fabrication du plastique, nous donnerons quelques exemples de la manière dont elle peut être utilisée pour fabriquer des pièces destinées à être utilisées.
1. Moulage par injection
Le moulage par injection est le processus de fabrication du plastique le plus courant. Il peut traiter des polymères thermoplastiques et thermodurcissables.
Cette méthode de fabrication du plastique rapide fonctionne en chauffant des granulés de plastique jusqu’à ce qu’ils fondent, puis en poussant le plastique fondu dans un moule en métal à l’aide d’une vis réciproque. Le matériau fondu refroidit, se solidifie et prend la forme de la cavité du moule. La pièce solide est ensuite éjectée du moule.
Le moulage par injection convient à une grande variété de matériaux et de pièces en plastique. Les pièces doivent avoir des parois minces et uniformes, mais peuvent sinon avoir différentes formes et tailles.
Exemples de pièces moulées par injection : plateaux alimentaires jetables, tableaux de bord de voiture, briques LEGO.
2. Moulage par soufflage
Le moulage par soufflage est un processus de moulage du plastique moins largement utilisé que le moulage par injection. Il comprend trois variantes distinctes : le soufflage par extrusion, le soufflage par injection et le soufflage par étirage.
Ces processus de fabrication du plastique fonctionnent en utilisant un moule et un tube thermoplastique fondu appelé “parison” (au lieu de granulés entièrement fondus). De l’air sous pression pénètre dans le parison, ce qui fait gonfler le plastique et entrer en contact avec les parois internes du moule, prenant finalement la forme de la cavité du moule.
Le moulage par soufflage convient aux pièces en plastique creuses comme les bouteilles en plastique, le HDPE étant le matériau le plus couramment utilisé.
Exemples de pièces moulées par soufflage : bouteilles, bidons, réservoirs de carburant.
3. Moulage rotationnel
Le moulage rotationnel est un autre processus de moulage du plastique qui utilise des températures élevées et une faible pression pour former des pièces en plastique. Il fonctionne en faisant tourner un moule pour déplacer le matériau plastique à l’intérieur.
Pendant le processus de moulage rotationnel, du plastique en poudre est placé dans un moule, qui est chauffé et tourné autour de deux axes (ou plus). Cette rotation garantit que le plastique fondu recouvre entièrement l’intérieur du moule et prend la forme de la cavité.
Les avantages du moulage rotationnel incluent une conception simplifiée, une épaisseur de paroi constante et des coins externes solides. Cependant, le processus peut être lent, car tout le moule doit refroidir avant l’éjection de la pièce.
Exemples de pièces moulées par rotation : bacs, réservoirs de stockage, jouets.
4. Coulée sous vide
La coulée sous vide est un processus de fabrication du plastique généralement utilisé pour de petites séries de prototypes colorés. Il utilise des moules en silicone pour fabriquer des pièces en plastique d’uréthane.
Pendant ce processus de fabrication du plastique, l’opérateur verse de la résine d’uréthane de coulée dans un moule en silicone ; un vide élimine ensuite les poches d’air et les bulles, ce qui donne une finition exceptionnellement lisse à la pièce. Les pièces en uréthane sont ensuite durcies dans un four.
La coulée sous vide est un processus de fabrication du plastique populaire pour les pièces partiellement transparentes, telles que les boîtiers de prototypes d’affichage.
Exemples de pièces moulées sous vide : boîtiers et couvercles électroniques, divers prototypes d’affichage.
5. Usinage du plastique
L’usinage du plastique par commande numérique par ordinateur (CNC) est un processus de fabrication du plastique très populaire. Il comprend le fraisage CNC, le tournage CNC et d’autres processus connexes.
Bien que les machines fonctionnent de différentes manières, l’usinage du plastique consiste généralement à enlever des sections d’une pièce en plastique à l’aide d’outils de coupe manuels ou commandés par ordinateur. L’usinage est très précis, fonctionne avec une gamme de plastiques et est meilleur que le moulage pour la fabrication de pièces à parois épaisses.
L’usinage du plastique est également utile pour ajouter des détails aux pièces fabriquées à l’aide d’autres techniques telles que l’extrusion.
Exemples de pièces usinées : diverses pièces industrielles, gabarits et fixations, éclairage automobile.
6. Modélisation par dépôt de matière fondue
La modélisation par dépôt de matière fondue (FDM) est le processus d’impression 3D le plus courant pour la fabrication du plastique. Elle fonctionne avec des thermoplastiques courants comme l’ABS et le PLA, ainsi qu’avec des matériaux avancés comme le PEEK.
La FDM consiste à chauffer un filament thermoplastique extrudé, puis à le déposer sous forme de formes précises à l’aide d’une buse mobile (fixée à une tête d’impression) selon les instructions de l’ordinateur. Des tranches en 2D de la pièce sont imprimées couche par couche jusqu’à ce que l’objet 3D complet soit construit.
En petite quantité, la FDM est très rapide et économique et peut produire une large gamme de formes, y compris celles ayant des géométries internes complexes. Cependant, elle ne produit pas de pièces particulièrement résistantes.
Exemples de pièces FDM : divers prototypes, pièces de rechange et réparations, pièces industrielles composites.
7. Stéréolithographie
La stéréolithographie (SLA) est une autre forme d’impression 3D du plastique qui fonctionne avec des résines photopolymères au lieu de polymères thermoplastiques.
Elle fonctionne en durcissant sélectivement les résines photopolymères à l’aide d’une source lumineuse telle qu’un laser. (La projection de lumière numérique, une technologie similaire, utilise un projecteur à la place.) Les pièces sont imprimées couche par couche lorsque le plateau d’impression se déplace à travers la cuve de résine.
La SLA produit des pièces cassantes mais exceptionnellement lisses, qui peuvent également être transparentes. Elle est souvent utilisée pour la prototypage, mais aussi dans des applications dentaires et de bijouterie.
Exemples de pièces SLA : prototypes d’affichage, aligneurs dentaires, modèles de bijoux pour la fonte.
8. Frittage sélectif par laser
Le frittage sélectif par laser (SLS) est un processus de fabrication du plastique et une autre forme d’impression 3D. Il est principalement utilisé pour fabriquer des pièces en nylon.
Le SLS est un processus de fusion en lit de poudre. Il fonctionne en utilisant un laser pour fritter sélectivement des formes en 2D dans de la poudre plastique, couche par couche, pour construire une pièce plastique complète. Il est largement similaire au processus de fusion sélective par laser (SLM) utilisé dans la fabrication additive de métaux. Il présente l’avantage par rapport aux autres méthodes d’impression 3D du plastique de ne pas nécessiter de structures de support.
Plus que la FDM ou la SLA, le SLS est considéré comme un processus de fabrication additive industrielle et est populaire dans l’industrie automobile.
Exemples de pièces SLS : outillage, matériel automobile, connecteurs électriques.
9. Extrusion plastique
A ne pas confondre avec l’impression 3D par extrusion, l’extrusion plastique est le processus de forcer le plastique à travers une filière pour obtenir une pièce en plastique allongée avec un profil constant.
Ce processus de fabrication du plastique à haut volume fonctionne en chauffant le plastique dans un cylindre, puis en le poussant – à l’aide d’une vis réciproque – dans une filière, lui donnant ainsi sa forme finale avec un profil continu. L’extrusion plastique résultante durcit lorsqu’elle refroidit.
Les matériaux couramment utilisés pour l’extrusion plastique incluent le polyéthylène, le polypropylène, l’acétal et le nylon. Le processus comporte également des variantes telles que l’extrusion de film soufflé et l’extrusion de tubes.
Exemples de pièces extrudées : tuyaux, tubes, cadres de fenêtres.
10. Pultrusion plastique
La pultrusion plastique est une variante de l’extrusion plastique dans laquelle le matériau est tiré à travers une filière plutôt que poussé.
La technique de fabrication du plastique par pultrusion convient aux plastiques renforcés par des fibres. Pendant le processus, une bobine de fibres renforcées est tirée à travers un réservoir de résine plastique, qui imprègne les fibres, puis à travers une filière chauffée, donnant ainsi au résine renforcée de fibres son profil personnalisé.
Plusieurs résines plastiques conviennent à la pultrusion, notamment le polyester, le polyuréthane et l’époxy. Les fibres de verre sont le matériau de renfort le plus courant.
Exemples de pièces pultrudées : barres de raidissement, bâtons de ski, différentes pièces structurelles renforcées.
11. Soudage du plastique
Le soudage est principalement associé aux métaux, mais le soudage du plastique est un processus de fabrication du plastique utile pour assembler des composants thermoplastiques qui ne conviennent pas à la colle ou à d’autres méthodes d’assemblage.
Le processus de soudage du plastique a un grand nombre de variantes, dont le soudage par gaz chaud, le soudage par pointe chauffante et le soudage par contact. La majorité des variantes consistent à préparer la surface du plastique, à appliquer de la chaleur et de la pression, puis à refroidir.
Les différentes méthodes de soudage du plastique peuvent être classées comme thermiques, mécaniques ou électromagnétiques.
Exemples de pièces soudées : boîtiers, pièces de téléphone portable, dispositifs médicaux.
12. Thermoformage
Le thermoformage est un type de fabrication du plastique qui ressemble au moulage, mais qui utilise une feuille de plastique légèrement chauffée au lieu de plastique totalement fondu.
Cette technique de fabrication du plastique nécessite un four et un moule. Pendant le processus, la feuille de plastique est chauffée jusqu’à ce qu’elle devienne souple ; elle est ensuite étirée sur un moule – généralement à l’aide d’un vide – avant d’être coupée et refroidie.
Le thermoformage est assez polyvalent, car il peut être réalisé à petite échelle ou en production de masse.
Exemples de pièces thermoformées : emballages blister, gobelets en plastique, couvercles.
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