La fabrication du plastique est définie comme tout processus utilisé pour concevoir, fabriquer ou assembler des produits en plastique ou des composites contenant du plastique. Il existe une grande variété de méthodes de fabrication du plastique, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients. De plus, certaines méthodes conviennent mieux à certaines pièces. Par exemple, la fabrication de petits récipients de cuisine en plastique ne nécessitera probablement pas la même méthode que la fabrication de toits ou de panneaux de carrosserie pour les camions lourds. Quel que soit votre projet en plastique, il existe une méthode de fabrication adaptée !
Les méthodes de fabrication du plastique peuvent être largement divisées en plusieurs catégories en fonction des techniques utilisées et des caractéristiques distinctives des produits obtenus. Voici quelques-unes des catégories les plus courantes :
Mélange
Le mélange, également appelé “blending”, consiste à combiner deux ou plusieurs plastiques.
Lamination
La lamination est une méthode dans laquelle un plastique est utilisé pour former une barrière à la surface d’un autre matériau. Elle est souvent utilisée pour renforcer un produit ou augmenter sa résistance à la chaleur, à l’électricité, aux produits chimiques ou à d’autres risques naturels et artificiels.
Soudage
Le soudage plastique, similaire au soudage métallique plus courant, utilise la chaleur pour fondre les pièces ensemble. Bien que le soudage soit principalement associé au métal, il peut être un processus efficace lorsqu’on travaille avec des plastiques qui ne réagissent pas bien à d’autres formes d’adhésion.
Moulage
Le moulage est une méthode qui consiste à former le plastique en le laissant durcir dans un moule préformé. C’est la méthode de fabrication du plastique la plus polyvalente, permettant la création de pièces extrêmement grandes ou de formes géométriquement complexes. Le moulage est utilisé pour produire une large gamme de produits, des appareils électroménagers aux machines lourdes, des jouets aux pièces d’avion. C’est l’une des méthodes les plus populaires en raison de sa rapidité, de son efficacité, de sa solidité, de sa durabilité et de la rigidité des pièces obtenues.
Il existe plusieurs sous-types de moulage, traditionnellement séparés en fonction des critères suivants :
- Utilisation de la chaleur, de la pression ou d’une combinaison des deux (par exemple, l’utilisation d’un autoclave)
- La façon dont le plastique pénètre dans le moule
- La présence ou l’absence de fibres de renforcement telles que le verre, le carbone ou l’aramide (Kevlar)
Le guide suivant décrit brièvement plusieurs des procédés de moulage les plus couramment utilisés, leurs avantages et certaines de leurs applications. Il contient également des liens vers des articles plus détaillés sur les processus disponibles ici chez Romeo RIM.
Le Guide du Moulage du Plastique
Hand Lay-Up
Le hand lay-up est l’une des variantes les plus basiques du processus de moulage du plastique. C’est un processus économique car il ne nécessite pas beaucoup d’outils, mais il est plutôt intensif en main-d’œuvre. Comme son nom l’indique, le hand lay-up consiste à placer manuellement des feuilles de matériau dans le moule, une par une, pour former une superposition. Ensuite, les feuilles sont imprégnées de résine liquide et durcies sous l’application de pression. Les travailleurs effectuent généralement cette pression à l’aide d’outils appelés “rouleaux à main”. Cette technique est utilisée pour produire des pièces lisses, solides (grâce à la présence de fibres de renforcement) et de géométries simples.
Pour plus d’informations sur l’utilisation du hand lay-up dans la fabrication du plastique renforcé de fibres (FRP), consultez notre article ici.
Spray-Up
Le spray-up est en quelque sorte une version mécanisée du processus de hand lay-up, qui nécessite moins de main-d’œuvre. Comme le hand lay-up, il utilise un moule ouvert et des fibres de renforcement qui sont imprégnées de résine liquide. Cependant, dans le spray-up, les fibres hachées sont projetées dans le moule à l’aide d’un pistolet pneumatique. Parfois, des rouleaux à main sont utilisés pour fournir une compression supplémentaire.
Il est important de noter que le processus de spray-up est parfois associé à des risques pour la santé causés par l’émission de composés organiques volatils (COV) tels que le styrène dans l’air ambiant. Les travailleurs qui participent au processus de spray-up doivent prendre les précautions de sécurité appropriées en tout temps.
Bien que le spray-up soit plus rapide et nécessite moins de main-d’œuvre que le hand lay-up, les deux processus sont utilisés pour fabriquer des pièces similaires : lisses, solides et souvent pas très complexes sur le plan géométrique. Par exemple, le moulage par spray-up peut être utilisé pour fabriquer des coques pour des motomarines personnelles ou divers composants pour des voitures et des camions.
Pour plus d’informations sur l’utilisation du spray-up dans la fabrication du plastique renforcé de fibres (FRP), consultez notre article ici.
Moulage par transfert de résine
Comme le hand lay-up et le spray-up, le moulage par transfert de résine est utilisé pour créer des pièces solides renforcées avec des fibres de verre, de carbone ou d’aramide. La différence réside dans le fait qu’il s’agit d’un processus de moule fermé, utilisant deux moitiés de moule qui sont fermées pour permettre l’application de pression mécanique, plutôt que par des rouleaux à main, pendant la période de durcissement.
Comme pour le hand lay-up, le moulage par transfert de résine commence par l’insertion de treillis, de nattes ou de préformes de fibres dans le moule. Une fois que le moule est fermé et fixé, de la résine liquide (généralement un polymère tel que le polyuréthane) peut être injectée dans le moule à l’aide de pression ou aspirée par un vide (moulage par transfert de résine assisté par vide).
Le moulage par transfert de résine permet de produire des pièces de grande taille, solides et légères, avec des formes plus complexes que celles obtenues par hand lay-up ou spray-up. Il est couramment utilisé dans la fabrication des pales d’éoliennes, des baignoires et des pièces automobiles complexes.
Pour plus d’informations sur le moulage par transfert de résine, consultez notre article ici.
Infusion de résine par film
Pendant l’infusion de résine par film, des couches de fibres sèches sont alternées avec des couches de résine époxy sous forme semi-solide. Un sac sous vide est ensuite utilisé pour éliminer tout l’air emprisonné entre les couches de matériau. La résine est ensuite chauffée pour fondre et durcir, saturant les fibres en couches pendant le processus.
L’infusion de résine par film produit des pièces avec un volume de fibres plus élevé que celui possible avec d’autres processus. Elle est principalement utilisée dans l’industrie aérospatiale.
Moulage par compression
Le moulage par compression est l’un des plus anciens et des plus traditionnels des différents processus de moulage du plastique. Bien qu’il soit tombé en désuétude en raison du coût élevé des équipements et de la nécessité d’une main-d’œuvre qualifiée, il est toujours utilisé dans la fabrication de produits avec des volumes de production extrêmement importants, tels que les pare-chocs ou les ailes de voitures, ainsi que les fermetures de vêtements comme les boucles ou les boutons.
Il présente l’avantage d’utiliser un matériau très abordable : le composé de moulage en feuille (SMC). Le SMC est un composite composé de fibres d’environ 1 pouce de longueur, généralement du verre, suspendues dans une résine. Le SMC est chargé dans une presse hydraulique où une chaleur extrême (souvent jusqu’à 700 degrés Fahrenheit / 371 degrés Celsius) et une pression sont appliquées pour durcir la pièce.
Pour plus d’informations sur le moulage par compression, y compris une comparaison avec le moulage par injection, consultez notre article ici.
Enroulement de filament
L’enroulement de filament est un processus hautement automatisé et hautement reproductible qui est généralement utilisé pour créer des objets creux et cylindriques tels que des tuyaux ou des réservoirs de stockage. De longues fibres sont tirées à travers un bain de résine de polyester, de vinylester ou d’époxy avant d’être enroulées autour d’un outil cylindrique rotatif appelé mandrin. Le mouvement du mandrin donne à la fibre saturée de résine la forme souhaitée.
L’enroulement de filament est un processus assez coûteux en raison des outils spécifiques nécessaires. Cependant, il est possible d’utiliser des fibres pré-imprégnées pour économiser sur le coût du bain de résine.
Réemplacement d’images selon la demande
Moulage centrifuge
Alternative à l’enroulement de filament, le moulage centrifuge consiste à placer des nattes tissées autour des bords d’un moule rotatif. La résine est ensuite injectée dans le moule et les forces de rotation permettent à la résine de saturer le renforcement pendant le durcissement. Tout comme l’enroulement de filament, le moulage centrifuge est utilisé pour produire des éléments cylindriques tels que des tuyaux et des réservoirs de stockage.
Réemplacement d’images selon la demande
Pultrusion
Le terme “pultrusion” combine “pull” et “extrusion” et fait référence aux forces exercées sur les fibres dans ce processus de fabrication mécanique continu. Les fibres tissées ou tressées sont d’abord tirées à travers un bain de résine avant d’être ensuite tirées entre deux matrices métalliques chauffées pour durcir.
Bien que ce soit un processus coûteux en raison des exigences en matière d’outils, la pultrusion est remarquable pour la haute régularité et la résistance des pièces produites. Selon la composition du bain de résine, les produits peuvent également être résistants aux flammes, à la chaleur, à l’électricité, aux produits chimiques ou aux facteurs environnementaux. Par conséquent, elle est souvent utilisée dans la construction de meubles et de machines pour les usines chimiques ou les installations agricoles.
Extrusion
L’extrusion est un autre processus continu qui est considéré comme l’opposé de la pultrusion en raison de l’utilisation de forces de poussée plutôt que de traction. La résine est aspirée dans un cylindre chauffé, ce qui permet de la faire fondre, puis de la durcir dans une matrice métallique. L’extrusion est plus couramment utilisée avec des métaux, en particulier de l’aluminium, pour la fabrication de poutres de support. Cependant, récemment, l’extrusion utilisant du plastique comme matériau est devenue possible. Comme l’enroulement de filament, elle est souvent utilisée pour créer des tuyaux.
Moulage par injection
De manière générale, la méthode de fabrication qui offre la plus grande polyvalence est le moulage par injection, avec ses divers sous-types (discutés ci-dessous). Le moulage par injection permet des temps de cycle extrêmement rapides et, souvent, des machines moins chères que des processus similaires.
Le moulage par injection standard consiste à injecter (généralement à l’aide d’une machine) une résine thermoplastique liquide dans un moule fermé. De nombreux types de résine peuvent être utilisés au cours de ce processus, bien que certains des plus courants comprennent le polyuréthane, le polyester, le vinylester et l’époxy.
Bien que des températures élevées et une pression élevée doivent être appliquées pour durcir la pièce avec succès, le temps de cycle rapide (parfois aussi bas qu’une minute) est souvent considéré comme compensant ces inconvénients. Le moulage par injection est utilisé dans de nombreux secteurs, de l’automobile et des machines lourdes à la fabrication de piscines et de spas personnels.
Moulage par injection réactive
Une sous-catégorie du moulage par injection, le moulage par injection réactive (RIM), utilise des réactions chimiques pour réduire la chaleur et la pression nécessaires pour durcir la pièce. Pour cette raison, il est considéré comme une amélioration en termes de gain de temps, de coûts et de main-d’œuvre par rapport au moulage par injection standard.
Le moulage par injection réactive utilise des polymères thermodurcissables au lieu de thermoplastiques, le plus courant étant le polyuréthane. Les deux composants (par exemple, le polyol et l’isocyanate) sont stockés dans des conteneurs séparés avant d’être pompés dans une tête de mélange. Là, une certaine pression est appliquée lors de leur injection dans le moule. Dans le moule, une réaction chimique et une faible application de chaleur font durcir le polymère en une forme solide.
Ce processus plus avancé peut être utilisé pour produire toutes les pièces couramment fabriquées par injection, mais avec une résistance, une rigidité et un poids encore plus élevés. Les pièces peuvent également être peintes dans le moule pour obtenir des finitions de haute qualité et brillantes dans une gamme de couleurs. Les pièces géométriquement complexes sont également un bon choix pour le moulage par injection réactive en raison du faible risque de dommage dans le moule ou pendant le processus de démoulage.
Pour plus d’informations sur le moulage par injection réactive, consultez notre article ici.
Moulage par injection réactive renforcée
Le moulage par injection réactive renforcée (RRIM) est une variante de la RIM qui ajoute des fibres de verre ou de carbone coupées ou broyées au polymère thermodurcissable pour renforcer la pièce finie. Il offre tous les avantages de la RIM standard, y compris la peinture en moule, la possibilité de géométries complexes et des finitions de première qualité dès la sortie du moule.
Pour plus d’informations sur le moulage par injection réactive renforcée, consultez notre article ici.
Moulage par injection réactive structurelle
Le moulage par injection réactive structurelle (SRIM) est la deuxième variante courante de la RIM. Tout comme la RRIM, il ajoute des fibres de verre ou de carbone pour renforcer le polymère thermodurcissable. Cependant, au lieu de fibres coupées, des nattes, des treillis ou des préformes sont utilisés. Le SRIM a parfois été considéré comme une version plus avancée des processus de hand lay-up, de spray-up ou de transfert de résine.
Le SRIM produit les produits les plus rigides par rapport à la RIM et à la RRIM, et est donc souvent utilisé pour des pièces nécessitant une résistance élevée aux chocs, comme les pare-chocs automobiles.
Pour plus d’informations sur le moulage par injection réactive structurelle, consultez notre article ici.
Moulage par injection de fibres longues
La technologie exclusive de Romeo RIM, l’injection de fibres longues (LFI), élève les technologies avancées présentes dans la RIM, la RRIM et la SRIM à un niveau supérieur. Le processus traditionnel à deux étapes du moulage est réduit à une seule étape lorsque qu’un robot pulvérise simultanément des fibres de verre longues et de la résine dans le moule. Le temps de durcissement est de quelques minutes, ce qui permet une production rapide et efficace de pièces de haute qualité.
La longueur des fibres (de 1/2 pouce à 4 pouces environ) donne un produit encore plus solide, plus durable et plus léger que tout ce qui est possible avec les nombreuses autres techniques de moulage du plastique. De plus, la réduction de deux étapes à une seule réduit le temps requis, tandis que l’automatisation du processus réduit à la fois la main-d’œuvre et les coûts.
LFI possède également tous les avantages esthétiques associés à la RIM et à ses variantes. La peinture en moule est possible, créant des finitions de première qualité, hautes ou basses brillances directement à la sortie du moule. Les produits moulés LFI sont également capables de reproduire un certain nombre de textures, y compris des textures détaillées telles que le bois et la pierre.
Pour plus d’informations sur l’injection de fibres longues, consultez notre article ici.
Le nombre de méthodes de fabrication du plastique disponibles aujourd’hui est vraiment stupéfiant. Chaque processus a ses propres avantages et inconvénients, et produit des pièces avec des forces et des avantages uniques. Contactez Romeo RIM dès aujourd’hui et nos ingénieurs vous aideront à déterminer la méthode de fabrication du plastique qui convient le mieux à votre prochain projet de fabrication !
