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Pierre ROY : Ingénieur Technologie des polymères et des composites de l’École des mines de Douai - Ancien directeur technique de la société VYGON - Directeur technique et qualité de la société OPTIS
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Il est admis communément que la microplasturgie désigne les pièces plastiques obtenues par transformation traditionnelle mais dont la masse n’excède pas 1 g dans le cas de pièces injectées ou dont la section est de l’ordre de 1 mm2 dans le cas des profilés d’extrusion et dont le volume est situé autour de 1 mL pour les flacons obtenus par injection ou par extrusion-soufflage.
Ces pièces sont utilisées dans de nombreux domaines industriels qui vont de la cosmétique (corps de pompes de vaporisateurs), la pharmacie (unidoses de médicaments), le médical (cathéters, sondes à ballonnet), à l’électronique, les télécommunications (connecteurs, pièces de téléphones portables, fibres optiques) et l’horlogerie (engrenages).
Elles ont pour dénominateur commun une précision dimensionnelle de l’ordre de quelques micromètres, d’où le terme de « microplasturgie ».
Leur développement ne cesse de s’accélérer en raison de l’arrivée sur ces marchés des « microsystèmes », dispositifs comprenant plusieurs fonctions méca-niques, électroniques, optiques intégrées et utilisant à plein une des fonctions principales permises par les matières plastiques, l’intégration de fonctions.
Cette tendance du marché repousse toujours plus loin les limites de la transformation des matières plastiques et l’objet de cet article est de rappeler les règles de base et les limites actuelles des procédés traditionnels, de proposer des approches et d’ouvrir sur les nouveaux moyens en cours de développement qui seront mis à la disposition des industriels dans les prochaines années.
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Rappel des principes théoriques et application à la microplasturgieArticle inclus dans l'offre
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6. Simulation, autres procédés de transformation
6.1 Simulation
La simulation du remplissage et du refroidissement des pièces de microplasturgie est tout à fait possible avec les meilleurs logiciels du marché, car les ordinateurs actuels autorisent une grande précision de calcul. Néanmoins, certaines règles doivent être suivies :
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pas de compromis sur les détails géométriques (nervures, congés) et les épaisseurs (en particulier les dépouilles) ;
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modélisation impérative du canal d’alimentation (en raison du rapport masse pièce/masse moulée) ;
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influence des canaux de refroidissement considérée négligeable (rapport pièce/moule) ;
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surveillance stricte des contraintes de cisaillement appliquées au polymère.
En effet, considérant que le débit de matière dans une empreinte dépend en première approximation de la viscosité du polymère et du carré de la section, on conçoit aisément qu’une variation de 5/100 mm sur une épaisseur de 0,5 mm, ait des conséquences redoutables sur les résultats.
Soulignons également, comme nous l’avons rappelé en introduction, que, la viscosité du polymère étant fortement dépendante du taux de cisaillement, et ce dernier étant directement lié à la géométrie, la moindre modification de celle-ci peut faire varier dans un rapport de plusieurs décades le résultat final.
Pour illustrer ces propos, nous avons pris l’exemple, dans le domaine médical, d’un connecteur de cathéter dont la géométrie a été définie avec le logiciel de conception Ideas de SDRC (Structural Dynamic Research Corporation), et auquel nous avons appliqué les modifications géométriques indiquées sur la figure 12 a .
Tout en conservant des paramètres d’injection identiques, les résultats de la simulation du remplissage effectuée à l’aide du logiciel Molflow sont présentés dans les figures 12 b pour quelques variations géométriques.
Un des apports majeurs des logiciels de rhéologie est l’accès aisé aux contraintes de cisaillement durant la mise en forme de la pièce, cause majeure de dégradation des polymères dans les entrefers de faibles dimensions.
La surveillance de ces taux de cisaillement au moment de la conception...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AGASSANT (J.-F.) et al - Polymer Processing (La mise en forme des matières plastiques). - Carl Hanser Verlag, 475 p. (1991).
-
(2) - MICHAELI (W.) - Extrusion dies for plastics and rubber : design and engineering computations. - Carl Hanser Verlag, 340 p. (1992).
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(3) - REES (H.) - Mold engineering. - Carl Hanser Verlag, 621 p. (1995).
-
(4) - SFIP (Société Française des ingénieurs des plastiques) - Dernières évolutions en microplasturgie. - SFIP Le Diamant (1998).
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(5) - ALVAREZ (T.R.), GUTIERREZ (J.), RUSSELBURG (M.) - High speed injection of thin-wall polycarbonate tubes (Injection haute vitesse de tubes en polycarbonate à parois fines). - Medical Plastics and biomaterials, SPE technical paper, Canon communications LLC, USA, p. 42-44, juil.-août 1997.
-
(6) - BEEVERS (A.) - Micro...
1 À lire également dans nos bases
AGASSANT (J.-F.), VINCENT (M.) - Modélisation de l'injection – Remplissage des moules. - [AM 3 695] Traité Plastiques et Composites (2000).
AGASSANT (J.-F.), VINCENT (M.) - Modélisation de l'injection – Compactage et contraintes résiduelles. - [AM 3 696] Traité Plastiques et Composites (2001).
BELLET (M.), MONASSE (B.), AGASSANT (J.-F.) - Simulation numérique des procédés de soufflage. - [AM 3 705] Traité Plastiques et Composites (2002).
CARROT (C.), GUILLET (J.) - Viscoélasticité linéaire des polymères fondus. - [AM 3 620] Traité Plastiques et Composites (1999).
CARROT (C.), GUILLET (J.) - Viscoélasticité non linéaire des polymères fondus. - [AM 3 630] Traité Plastiques et Composites (2000).
CHATAIN (M.), DOBRACZYNSKI (A.) - Injection des thermoplastiques : les moules. - [A 3 680] Traité Plastiques et Composites (1995).
JAMMET (J.-C.) - Thermoformage. - [AM 3 660] Traité Plastiques et Composites (1998).
MOUSSEAU (P.), SARDA (A.), DETERRE (R.) - Thermique de l'injection des thermoplastiques. Fondements. - [AM 3 684] Traité Plastiques et Composites (2005).
MOUSSEAU (P.), SARDA (A.), DETERRE (R.) - Thermique de l'injection des thermoplastiques. Optimisation. - [AM 3 685] Traité...
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