Le moulage par injection est le procédé de fabrication de pièces en plastique le plus répandu au monde. Grâce à l'utilisation de moules métalliques robustes, il permet de produire des centaines de milliers d'unités en un temps record.
Et le moulage n'est pas cher. Du moins, injecter une dose de matériau dans un moule ne l'est pas : le processus est ultra-rapide et les granulés sont une forme de plastique bon marché. Mais les moules eux-mêmes… Ces coûteux, la plupart étant fabriqués à partir de métaux de première qualité et usinés manuellement ou par commande numérique.
Pour les prototypes et les petites séries, un moule professionnel peut s'avérer bien trop coûteux pour une entreprise. Et même les moules en aluminium les plus abordables, fabriqués par outillage rapide — restent encore trop chers pour certains projets.
Une solution pour fabriquer des pièces moulées par injection à très bas coût consiste à imprimer les moules en 3D. Ces moules en plastique ont une durée de vie limitée et ne conviennent pas à la production en série, mais ils sont parfaitement adaptés à la réalisation rapide de prototypes.
Cet article examine comment et pourquoi vous pourriez utiliser l'impression 3D pour fabriquer des moules en plastique destinés au moulage par injection.
Pourquoi utiliser l'impression 3D pour les moules ?
L'impression 3D n'est pas couramment utilisée pour la fabrication de moules. Elle sert plutôt au prototypage rapide et à la production en petites séries de pièces sur mesure.
Cependant, pour la production de pièces par injection avec un budget serré, l'impression 3D offre plusieurs possibilités. La fabrication additive est très économique, avec des coûts de mise en place minimes, et permet de créer une pièce unique, comme un moule.
Les moules imprimés en 3D sont beaucoup moins solides et durables que même les moules métalliques usinés les plus fragiles, mais ils sont suffisants pour certains prototypes fabriqués à partir de certains matériaux.
Dans la grande majorité des cas, 3ERP recommande Usinage CNC pour la création de moules de moulage par injection.
Quels secteurs industriels utilisent l'impression 3D pour la fabrication de moules ?
Certains secteurs utilisent assez régulièrement l'impression 3D pour la fabrication de moules, mais rarement pour le moulage par injection.
Les bijoutiers, par exemple, utilisent souvent des imprimantes 3D stéréolithographiques (SLA) pour faciliter le processus de fonderie à cire perdue. Après avoir imprimé en 3D un modèle d'une pièce de la bijouterieLe bijoutier peut alors utiliser le modèle comme patron positif pour fabriquer un moule. Le modèle imprimé en 3D peut ensuite être brûlé, ne laissant subsister que le moule, qui peut à son tour servir à fabriquer le bijou en métal.
Le dentaire L'industrie utilise les imprimantes 3D de manière similaire. Les dentistes peuvent désormais créer un modèle 3D des dents d'un patient, puis un modèle inverse de ces dents grâce à une imprimante 3D. Ce modèle imprimé sert ensuite de moule et permet de fabriquer des aligneurs et des appareils de contention dentaires sur mesure à partir de matériaux souples et médicalement sûrs.
Quel type d'imprimante 3D est le mieux adapté à la fabrication de moules ?
Les imprimantes 3D FDM, les imprimantes 3D de bureau les plus courantes, ne sont pas particulièrement adaptées à la fabrication de moules. En effet, les pièces imprimées en FDM présentent généralement une surface rugueuse avec des lignes de couches.
Les meilleures technologies de fabrication additive pour la fabrication de moules comprennent jet de matière impression 3D et Stéréolithographie Impression 3D.
Ces deux technologies offrent un haut niveau de détail et de précision, ainsi qu'une bonne finition de surface qui facilite un écoulement régulier du matériau pendant le processus d'injection.
Matériaux imprimables en 3D pour moules
Divers plastiques imprimables en 3D peuvent être utilisés pour fabriquer des moules pour le moulage par injection. Cependant, le matériau doit avoir une viscosité suffisamment élevée. résistance à la température pour conserver sa forme même lorsqu'on y injecte du plastique fondu.
Plus la température de fusion du plastique injecté est élevée, plus la température de fléchissement sous charge du moule doit être élevée.
Pour le jet de matière, un matériau de moulage largement utilisé est Stratasys ABS numérique, qui présente une température de fléchissement sous charge pouvant atteindre 95 °C. Stratasys affirme que ce matériau est « idéal pour le prototypage rapide ». ajustement par pression Pièces pour une utilisation à haute ou basse température, conceptions fonctionnelles avec une polyvalence et une flexibilité multi-matériaux, moules, outils de fabrication, pièces électriques et plus encore.
Pour la stéréolithographie (SLA), un matériau de moulage courant est Résine haute température FormlabsFormlabs affirme : « Les résines transparentes et haute température peuvent toutes deux être utilisées pour imprimer de petits moules fonctionnels, la résine haute température offrant une compatibilité avec une gamme plus étendue de températures de fusion des thermoplastiques… La rigidité relativement élevée de la résine haute température garantit que le moule ne se déformera pas lors du démoulage. »
Conception d'un moule imprimé en 3D
Lors de la conception d'un moule imprimé en 3D, il est important de prendre en compte deux éléments : la qualité de l'impression et le bon fonctionnement du moule imprimé une fois le plastique fondu injecté.
Pour un moule bien imprimé :
- Maintenez les supports à l'extérieur du moule, loin de la cavité. Cela permet d'éviter l'apparition d'imperfections sur les pièces moulées dues au retrait des supports.
- Imprimez à la résolution la plus élevée avec les hauteurs de couche les plus faibles afin de réduire l'effet d'escalier sur les formes courbes.
- Intégrez des aérations pour réduire les risques d'air emprisonné et de formation de bulles.
Pour un moulage efficace :
- Conserver des parois minces d'épaisseur constante.
- Ajouter des angles de dépouille pour faciliter l'éjection des pièces.
- Incorporer des rayons ; pas d'arêtes vives ni de coins pointus.
Pour plus de conseils en matière de design, consultez notre Conseils de conception pour l'impression 3D par stéréolithographieEnsuite, consultez notre guide sur conception de pièces pour le moulage par injection.
Avec ou sans cadre ?
Un bon moyen de prolonger la durée de vie d'un moule imprimé en 3D est d'utiliser un cadre en aluminiumLe moule imprimé est placé à l'intérieur du cadre métallique, qui protège le moule en plastique, plus fragile, de la pression et de la chaleur produites par la buse de la machine de moulage par injection.
Comme le moule s'insère parfaitement dans le cadre en aluminium, il est protégé de toute déformation après des injections répétées. De plus, le cadre comporte un canal reliant la buse d'injection au canal d'alimentation du moule imprimé, évitant ainsi tout contact direct entre la buse et le moule.
Les cadres en aluminium sont beaucoup plus résistants que les moules imprimés en 3D qu'ils contiennent. De ce fait, les fabricants peuvent utiliser un seul cadre en aluminium pour plusieurs moules différents, permettant ainsi de produire de multiples unités moulées.
Il est possible d'utiliser un moule imprimé sans cadre, mais cela nécessite plus de matériau d'impression 3D et rend les moules plus susceptibles de se déformer.
Méthodes alternatives
Le moulage par injection avec des moules imprimés en 3D peut être une bonne option pour les entreprises ayant accès à une imprimante 3D SLA ou à jet de matière.
Cependant, la production de petites séries de pièces en plastique moulées peut également être réalisée avec coulée sous videLe moulage sous vide utilise des moules en silicone peu coûteux pour fabriquer rapidement des prototypes en plastique. Comme pour les moules imprimés en 3D, la durée de vie des moules en silicone est limitée.
Le moulage sous vide peut être préférable, car il produit des pièces moulées avec une finition de surface extrêmement lisse.
3ERP est un fournisseur expérimenté de services de fabrication tels que l'impression 3D, le moulage par injection, l'usinage CNC et le moulage sous vide. Contactez-nous pour plus d'informations. devis gratuit.
