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RÉSUMÉ
Le surmoulage est un procédé proche du moulage classique, mais qui permet de créer des pièces plus complexes ou spécifiques. Utilisé pour de nombreux matériaux polymères thermoplastiques, thermodurcissables ou élastomères, il intéresse un grand nombre de secteurs industriels, parmi eux l’automobile, la connectique, l’électronique, l’aéronautique et la cosmétique. Le MID (Molded Interconnected Device) en est une application particulière, ce système permet la fabrication de pièces 3D ayant des fonctions à la fois mécaniques et électriques. Le surmoulage permet aussi de mettre en œuvre des technologies connexes telles que la métallisation pour réaliser des pièces de haute technicité.
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Patricia SANDRÉ : Ingénieur en sciences des matériaux de l’École polytechnique de l’université de Nantes (ex ISITEM) - Mastère Matériaux et mise en forme de l’École nationale supérieure des mines de Paris, CEMEF - Ingénieur en Recherche et développement matériaux polymères et procédés de mise en forme - Expert en simulation numérique du moulage
INTRODUCTION
Le procédé de surmoulage, ou surinjection, est très proche du procédé de transformation par injection, car il s’appuie sur les bases du moulage classique.
Cette technologie s’applique aussi bien à des pièces simples que complexes et intéresse un grand nombre d’industries et de domaines d’applications tels que : automobile, connectique, électronique, téléphonie, électroménager, aéronautique et espace, mécatronique, jouets, cosmétique et design...
La surinjection peut être utilisée pour de nombreux matériaux polymères thermoplastiques, thermodurcissables ou élastomères.
Cette méthode de transformation permet, en une ou deux étapes, de fabriquer des pièces avec inserts qui, très souvent, ne pourraient être réalisées avec les méthodes classiques.
Enfin, le surmoulage permet de supprimer des étapes supplémentaires telles que l’assemblage ou les finitions et donc de réduire les coûts.
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3. Simulation du surmoulage
3.1 Intérêt de la simulation du surmoulage
Afin de minimiser les coûts et les délais de fabrication, il est nécessaire d’optimiser les lignes de production du début jusqu’à la fin.
La simulation numérique permet d’avoir des réponses rapides et fiables concernant les points suivants :
-
choix des matières :
-
sélection des matériaux en fonction des températures de transformation,
-
évaluation des retraits ;
-
-
optimisation de la conception de la pièce et du moule :
-
prévision d’accrochages mécaniques, si l’accrochage chimique est insuffisant ou inefficace,
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optimisation du design des deux empreintes,
-
optimisation des zones à réguler thermiquement, positionnement des canaux de régulation thermique du moule pour les deux empreintes,
-
prévision et détermination des retraits et déformations,
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limitations des déformations potentielles de la pièce finale par optimisation du design des pièces et du moule,
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détermination de la déformation possible des inserts lors du surmoulage pour éviter, par exemple, des courts-circuits dans le cas d’inserts métalliques ;
-
-
paramètres de transformation et dimensionnement de la presse à injecter :
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vérification de la faisabilité du premier moulage et/ou de la pièce finale,
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détermination des paramètres de moulage optimisés en fonction des presses à injecter existantes.
-
3.2 Bases théoriques de la simulation
Le surmoulage se distingue du moulage classique par les effets thermiques que l’on peut rencontrer aux interfaces avec les inserts. Ces phénomènes étant relativement complexes, seule une prise en compte volumique (3D) au niveau de la simulation numérique peut permettre de bien rendre compte de ce qui se passe au cours du cycle de fabrication de la pièce surmoulée (remplissage/compactage/refroidissement).
Les travaux sur ce sujet existent mais les résultats et les méthodes employées sont souvent confidentiels.
Dans les lignes qui suivent, nous prendrons comme exemple le développement du logiciel REM3D par le CEMEF (Centre de mise en forme des matériaux...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - REYNE (M.) - Technologie des plastiques - . 3e édition revue et augmentée (1998). Hermès.
-
(2) - TROTIGNON (P.-P.), VERDU (J.), DOBRACZYNSKI (M.), PIPERAUD (M.) - Matières plastiques, structures – propriétés, mise en œuvre, normalisation - (2006). Afnor-Nathan.
-
(3) - GRUAU (C.) - Génération de métriques pour adaptation anisotrope de maillages, application à la mise en forme des matériaux - . Thèse CEMEF-ENSMP (déc. 2004).
-
(4) - BATKAM (S.), AGASSANT (J.-F.), COUPEZ (T.) - Couplage thermique moule/polymère en remplissage 3D - . CEMEF, École des mines de Paris, UMR CNRS 7635 – Congrès français de Mécanique, Nancy (3-7 sept. 2001).
-
(5) - BATKAM (S.), COUPEZ (T.), AGASSANT (J.-F.) - Application d’un solveur thermique multidomaine robuste en injection 3D - . CEMEF, École des mines de Paris, UMR CNRS 7635. Congrès français de Thermique, SFT 2002, Vittel (3-6 juin 2002).
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...
1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
(Liste non exhaustive)
Transvalor, Sophia-Antipolis (France) http://www.transvalor.com
PMPC (France) http://www.pmpc.fr
Moldflow, Villeurbanne (France) http://www.moldflow.com
École des mines de Paris/CEMEF Sophia-Antipolis (France) https://www.cemef.minesparis.psl.eu/campus-sophia-antipolis/
FCI, Versailles (France) http://www.fciconnect.com
Comptec SA, Montauban (France) http://www.comptec.fr
Heraeus et données MID http://www.faps.uni-erlangen.de/mid
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