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Jean-Claude JAMMET : Diplômé de l’École d’application des hauts polymères (EAHP) - Ingénieur de recherches Elf-Atochem, Service des technologies de transformation des thermoplastiques
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les techniques de formage sont utilisées très largement dans l’industrie, elles vont de l’estampage, forgeage des métaux au thermoformage des matières plastiques dont il sera question ici.
Le thermoformage permet la production industrielle d’objets les plus divers tels un carter de ventilateur, une barquette d’emballage, un pot de yaourt, une baignoire, etc. L’objet thermoformé s’obtient en deux étapes de transformation du matériau initial. La matière plastique, produite par l’industrie chimique à partir de monomères, se trouve dans la plupart des cas, sous forme de granulés. La première étape de mise en forme, consiste en la fabrication d’une feuille ou d’une plaque par la technique de l’extrusion. La seconde étape, qui nous intéresse ici, en ligne, ou en reprise, est l’opération proprement dite du thermoformage, qui va conduire à l’objet final.
Le thermoformage permet de réaliser des objets d’épaisseurs très variables, de quelques dizaines de micromètres à plus d’un centimètre, de travailler à très hautes cadences de production, avec des outillages bon marché, qui compensent le handicap du coût de la matière première, un semi-produit. Aujourd’hui, le termoformage est un des grands procédés de transformation des polymères thermoplastiques.
Si le principe est resté le même depuis plusieurs décennies, les installations ont quant à elles, évolué. Elles permettent de transformer facilement la plupart des matériaux thermoplastiques, le polypropylène, le polystyrène, le polychlorure de vinyle, le polyméthacrylate de méthyle, les multicouches associant plusieurs types de polymères. De plus en plus, on voit apparaître des polymères expansés qui confèrent aux objets, légèreté et isolation thermique.
Les marchés intéressés sont ceux de l’emballage alimentaire, l’électroménager, le sanitaire, l’automobile, etc.
La technique de thermoformage nécessite pour sa compréhension, non seulement la connaissance des sciences classiques de l’ingénieur, mais aussi celle des polymères. Dans l’exposé qui suit, on s’est efforcé de mettre en relation les observations pratiques avec des points de vue plus scientifiques. Le praticien aussi bien que le scientifique pourront trouver matière à s’enrichir.
Pour une approche plus en profondeur, le lecteur pourra se reporter aux volumes des techniques de l’ingénieur consacrées aux Sciences fondamentales et aux Plastiques.
Les données pratiques sont le fruit d’une expérience industrielle et de laboratoire.
La variété des techniques de thermoformage est très grande, et pour tout complément on pourra se référer aux ouvrages de base ou articles donnés en bibliographie (Doc. AM 3 660).
Les point suivants seront successivement abordés :
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l’aspect matériau et semi-produit avec leurs plages de température de formage ;
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les types généraux de thermoformage ;
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les machines, en détaillant les différentes parties les constituant ;
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la modélisation qui prend un grand essor actuellement ;
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un aperçu du coût comparatif entre pièce injectée et thermoformée ;
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des données sur le marché et ses tendances (Doc. AM 3 660).
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- Version courante de nov. 2019 par Jean-Claude JAMMET, Francis PINSOLLE
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"Plastiques et composites"
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5. Modélisation du thermoformage
Pour un industriel, la modélisation [4] [6] [7] doit la plupart du temps lui permettre de réduire les coûts de développement des pièces. Pour la technologie injection, compte tenu du coût des moules, l’intérêt est évident mais pour le thermoformage, les coûts de moule sont nettement inférieurs et l’utilisation de la modélisation n’est pas encore dans les mœurs. Cependant, le prix des moyens de calcul ne cessant de baisser, la puissance des ordinateurs d’augmenter, des modèles de calcul de plus en plus sophistiqués deviennent accessibles aux transformateurs.
La conception des outillages est plus facile et moins onéreuse. Le démarrage des installations et la mise au point du procédé sont plus rapides car la modélisation peut fournir des données quant au cycle de formage, poinçonnage, mise en pression, dépression...
L’accès à la carte d’épaisseur permet de plus d’approcher, par des modèles numériques de résistance des matériaux, les propriétés mécaniques des objets. La perméabilité aux gaz ou à toutes substances dont les coefficients de diffusion sont connus peut également être approchée par calcul, toujours à partir de la carte des épaisseurs.
Initialement, on a commencé par décrire la déformation de la feuille par des lois géométriques simples afin de prédire les épaisseurs. Les possibilités de calcul numérique...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - THRONE (J.L.) - Thermoforming - : Hanser.
-
(2) - GRUENWALD (G.) - Thermoforming - : Technomic.
-
(3) - FLORIAN (J.) - Practical thermoforming. -
-
(4) - VANTA (M.) - Étude numérique et expérimentale du thermoformage de polymères. - Thèse École Nationale Supérieure des Mines de Paris.
-
(5) - Propriétés physiques des polymères : mise en œuvre. - GFP.
-
(6) - AVENAS (P.) - Mise en forme des Matières Plastiques : Technique et documentation - .
-
(7) - SELL (G.) - Détermination...
Arcil (Sté).
Brown Machine Division.http://www.brown-machine.com
Cannon S.p.a. http://www.cannongroup.com
Comi S.r.l. http://www.comi-srl.it
De Mets Machinekonstruktie.
Drossbach Gmbh und Co. KG. http://www.drossbach.de
Elstein-Werk, M. Steinmetz KG. http://www.elstein-werk.de
Erca Étude Real Chaine (Jagenberg grouppe).
Formech International Ltd. http://www.formech.com
Gabler Maschinenbau GmbH. http://www.gablermaschinenbau.de
Geiss, Maschinenfabrik, Georg.
GN Plastics Co. Ltd. http://www.gnplastics.com
Illig Maschinenbau GmbH und Co. Adolf. http://www.illig.de
Interdibipack S.p.a.
Kiefel GmbH, Paul. http://www.kiefel.de
Linn High Therm GmbH.
Marbach Werkzeugbau GmbH. http://www.marbach.com
Meaf Machines BV. http://www.meaf.nl
Meico S.r.l. http:/:www.meico.it
Mécaplastic (Sté). http://www.mecaplastic.com
Multivac France. http://www.multivac.fr
PMM S.r.l.
Rigo Group S.r.l. http://www.rigogroup.it
Sairem S.A. http://www.sairem.com
Sencorp Systems Inc. http://www.sencorp-inc.com
TFT S.r.l.
IMP di Villa S.r.l.
Wikon Handelsgesellschaft mbH. http://www.wikon.com
Wonderpack Industries (P) Ltd. http://www.wenderpackindustries.com
ZMD International Inc. http://www.zmd.com
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