Comment fonctionne le moulage par co-injection

Les ingénieurs ont souvent besoin de propriétés de matériaux différentes selon les régions d'une pièce, et ils peuvent atteindre cet objectif de diverses manières.

Souvent, les pièces sont conçues comme des composants séparés, assemblables par collage ou fixations. Un composant peut être en matériau souple et malléable, tandis qu'un autre peut être en thermoplastique rigide. En moulage par injection , le surmoulage est une autre technique utile : une couche de matériau est moulée sur une autre, ce qui permet d'obtenir une pièce moulée en deux parties, de matériaux ou de couleurs différents.

Une autre approche du moulage bimatière est le surmoulage par co-injection , qui consiste à injecter deux matériaux dans une cavité de moule. L'un forme la « peau » ou couche externe de la pièce moulée, tandis que l'autre forme le « noyau » interne. Contrairement au surmoulage bimatière, le surmoulage par co-injection ne nécessite qu'une seule cavité de moule.

Cet article passe en revue les principes de base du moulage par co-injection, en examinant le fonctionnement du procédé, ses principaux avantages et défis, ainsi que quelques applications courantes.

Qu'est-ce que le moulage par co-injection ?

Le surmoulage par co-injection (parfois appelé surmoulage sandwich ) est une technique de moulage par injection qui utilise deux unités d'injection pour injecter deux matériaux différents dans un seul moule. Avec une combinaison appropriée de matériaux, l'un forme la surface extérieure de la pièce moulée, tandis que l'autre constitue le noyau interne . La fabrication de pièces à partir de deux matériaux distincts dans un même moule offre de nombreuses possibilités tout en maintenant des temps de cycle relativement courts.

Le procédé de co-injection nécessite une presse à injecter multi-matériaux ou une unité d'injection supplémentaire pour le second matériau. Les meilleurs résultats sont généralement obtenus avec un système à canaux chauds , où un dosage précis et un contrôle rigoureux de la température permettent d'injecter les deux matériaux successivement dans la cavité du moule. Un système à canaux froids avec collecteur peut également être utilisé.

Le processus de co-injection de base se déroule comme suit :

• La première unité d'injection injecte le matériau de revêtement dans le moule ; le matériau refroidit et durcit au contact des parois du moule.
• La seconde unité d'injection injecte le matériau de base dans le moule, ce qui repousse le matériau de revêtement contre les parois. Comme les matériaux sont immiscibles, ils ne se mélangent pas et forment des couches distinctes.
• La première unité d'injection injecte davantage de matériau de revêtement dans le moule (en option), repoussant le matériau du noyau vers l'intérieur et scellant la zone d'injection avec le matériau de revêtement, créant ainsi un moulage sandwich.

Le surmoulage par co-injection diffère sensiblement du surmoulage bi-matière . Bien qu'il utilise également deux polymères différents, il ne requiert qu'une seule cavité de moule. Ni le moule ni la pièce moulée n'ont besoin d'être déplacés entre les injections. Cependant, contrairement au surmoulage bi-matière, le surmoulage par co-injection ne permet pas de placer la matière à des endroits précis choisis par l'utilisateur ; la couche de polymère doit recouvrir l'intégralité de la surface extérieure de la pièce.

Avantages de la co-injection

Les ingénieurs peuvent privilégier le surmoulage par co-injection pour de nombreuses raisons. Par exemple, l'utilisation de matériaux différents pour l'intérieur et l'extérieur d'une pièce moulée peut présenter des avantages esthétiques, fonctionnels et économiques considérables.

Performances des pièces

L'un des principaux avantages du surmoulage par co-injection réside dans la grande variété de possibilités d'ingénierie qu'il offre, permettant d'améliorer les performances des pièces. Les raisons qui pourraient inciter un ingénieur à combiner deux ensembles de propriétés de matériaux différents au sein d'une même pièce moulée sont innombrables.

Parmi les exemples de co-injection permettant d'améliorer les performances, on peut citer les pièces à âme en mousse (réduction du poids, création de flottabilité ou isolation acoustique) et les pièces à âme en fibre de verre (augmentation de la résistance et de la rigidité de la pièce).

lustrée

La co-injection ouvre de nouvelles perspectives esthétiques, car la surface peut être réalisée dans un matériau agréable au toucher tandis que le noyau remplit une fonction purement fonctionnelle. Elle permet également d'obtenir des effets uniques, comme des dégradés de couleurs, qui peuvent s'avérer utiles pour la conception d'emballages alimentaires attrayants, par exemple.

Prix

Dans de nombreux cas, il est possible de fabriquer des pièces avec un revêtement de haute qualité et un noyau à faible coût afin de réduire considérablement le coût unitaire. Bien que les coûts de mise en place pour la co-injection puissent être élevés, les économies réalisées sur le coût unitaire peuvent devenir significatives lors de la production en grande série.

Temps d'un cycle

Le surmoulage par co-injection de deux matériaux est généralement plus rapide que le surmoulage ou l'assemblage de deux composants séparés. Ainsi, bien que le procédé de co-injection comprenne trois phases d'injection, il offre une excellente efficacité de production pour les pièces multi-matériaux.

Limites de la co-injection

Le surmoulage par co-injection ne convient pas à tous les projets de moulage multi-matériaux. Ses principaux inconvénients sont les suivants :

• La nécessité d'un système d'injection multiple, qui peut s'avérer coûteux et dont le fonctionnement requiert un niveau d'expertise assez élevé, est un atout.
• Tous les polymères ne sont pas adaptés à la co-injection ni mutuellement compatibles ; le matériau de base doit généralement être plus visqueux que le matériau de la peau.
• Ne permet pas le placement sélectif de zones de matériau comme le surmoulage ou le moulage bi-injection.

Exemples de moulage par co-injection

Lors du surmoulage par co-injection, différentes combinaisons peau/noyau peuvent être utilisées, selon la pièce et les qualités recherchées. Quelques exemples et applications du surmoulage par co-injection sont présentés dans le tableau ci-dessous.

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