Outillages en fabrication additive polymère pour la plasturgie

La fabrication additive polymère est en pleine croissance dans différents secteurs d’activité tels que l’automobile, le médical ou l’aéronautique.

La fabrication additive polymère s’est imposée comme un moyen incontournable pour la réalisation de prototypes ou de maquettes. L’impression d’un prototype permet de prendre en main une pièce avant le lancement de la fabrication d’un outillage métallique, plus coûteux, qui servira à la fabrication de grandes séries.

La fabrication additive polymère reste en revanche un procédé délicat pour la fabrication de séries. Bien que de nombreux contre-exemples existent, la fabrication additive polymère ne permet pas d’atteindre des cadences de production compétitives avec l’injection plastique et rares sont les séries de plus de 1 000 pièces.

Par ailleurs, dans certains domaines, les pièces obtenues par fabrication additive ne satisfont pas aux exigences des clients : les performances mécaniques et la durabilité ne sont pas équivalentes à celles d’une pièce injectée, l’état de surface ne permet pas d’utiliser les mêmes techniques de métallisation et les nuances de matériaux sont différentes de celles utilisées dans l’injection. La transition d’une pièce produite en injection plastique à une pièce en fabrication additive reste un défi pour l’industrie de transformation du plastique : il est nécessaire de requalifier un matériau et de réadapter un design afin de s’adapter aux contraintes du procédé.

Cependant, la fabrication additive polymère peut aussi apporter de la flexibilité et de l’agilité aux procédés de la plasturgie conventionnelle (injection, thermoformage, extrusion) : il est possible d’imprimer des empreintes de géométries complexes ainsi que leurs canaux de régulation thermique (moules d’injection, conformateurs ou moules de thermoformage) en un temps très court et à un prix maîtrisé : un outillage d’injection jusqu’à 300 cm³ peut être réalisé en moins de 24 heures. Tandis que la fabrication conventionnelle d’un outillage métallique nécessite plusieurs étapes (usinage, découpe fil, électroérosion, texturation), la fabrication polymère additive permet de réduire le nombre d’étapes et ainsi d’apporter de la réactivité à la fabrication des outillages polymère. En revanche, les outillages réalisés ont une durée de vie limitée par rapport aux outillages métalliques conventionnels, notamment lors de l’utilisation de matières abrasives, et une productivité inférieure : le polymère étant isolant, le transfert thermique matière plastique-outillage sera plus faible et le temps nécessaire au refroidissement du plastique est par conséquent allongé. Aujourd’hui, les inserts de moule en fabrication additive polymère ne sont donc pas adaptés à la production de masse (série supérieure à 5 000 pièces).

Dans cet article, les différents couples matériaux polymères/technologies de fabrication additive disponibles pour l’application outillage sont présentés brièvement. Ensuite, des cas concrets d’utilisation en injection, thermoformage et extrusion sont décrits afin de donner une vue d’ensemble de la technologie et de son intérêt pour la transformation du plastique. Ces exemples sont suivis d’une analyse technico-économique. Enfin, les avantages et les limitations de la technologie sont résumés dans une conclusion.