Technique de moulage par injection assistée par gaz en production

La technique de production du moulage par injection assistée par gaz (GAIM) améliore les performances des pièces grâce à des méthodes d'injection de gaz. La procédure de moulage par injection standard (SIM) diffère car l'injection de gaz se produit à l'intérieur de la cavité du moule tout au long de la période d'injection du matériau. Cette approche est cruciale par rapport à la méthode traditionnelle qu'est le SIM. Elle réduit et améliore la qualité des pièces et la consommation de matériaux. L'impact global est de haut niveau et les géométries complexes et les parois minces des pièces de production.

Principes de base du GAIM

Les opérateurs introduisent des quantités précises de gaz dans la cavité du moule par le biais du moulage par injection assisté par gaz. Le processus de fusion du plastique a lieu avant l'achèvement du montage du gaz. Le gaz produit une zone centrale creuse dans la pièce existante. Le noyau permet aux processus de fabrication de réduire les exigences en matière de matériaux et de poids. La méthode maintient la qualité structurelle et l'intégrité du système.

Injection du matériau

Le moulage par injection assisté par gaz commence par un moulage par injection standard. Le plastique fondu est placé dans le moule à haute pression et dans la cavité du moule. Sous l'effet d'une force importante, le plastique est placé dans le moule pour créer une forme de pièce précise. Les produits du GAIM sont supérieurs à ceux du moulage par injection standard.

Phase d'injection de gaz

L'azote gazeux passe par une buse de puits lors du remplissage du noyau. Le gaz passe par les canaux de gaz à travers la matière plastique. Il développe une pression qui ajuste les plastiques fondus dans le noyau. Le processus minimise la quantité de matériau applicable, les parois extérieures minces et les réservoirs de gaz.

Stade de refroidissement

La troisième phase du processus de moulage par injection assistée par gaz est la phase de refroidissement. La phase de refroidissement nécessite du temps car la forme du produit est déjà en place. La phase de refroidissement précède la phase d'injection de gaz. L'objectif est de solidifier la matière plastique sur la bulle de gaz. Le processus suit la navigation du gaz jusqu'à une section transversale d'un canal de gaz. L'approche est généralement semi-circulaire. La solidification en tant que processus garantit que la section creuse ne s'effondre pas. En outre, elle est responsable du maintien d'une vitesse de refroidissement uniforme pour le gaz. Ce processus de refroidissement est essentiel pour aider les plastiques à se solidifier efficacement.

Moulage par éjection

La dernière étape est l'éjection du moule. Elle consiste à ouvrir le moule pour libérer la pièce finie. L'entrée dans le moule doit se faire avant l'expiration de la période prévue. Le gaz joue un rôle essentiel lorsque le moule s'ouvre pour s'échapper par l'espace d'air. La cavité à l'intérieur de la pièce moulée complète le segment restant. Après la formation du moule, la pièce sort par la section ouverte du moule.

Principaux partisans du GAIM

Une structure adéquate des composants essentiels reste essentielle pour le moulage par injection assisté par gaz.

• Système d'injection de gaz : Les maîtres des systèmes d'injection de gaz facilitent l'opération de moulage par injection assistée par gaz. Le système contient une régulation de la pression d'alimentation en azote et une vanne de commande qui contrôle le flux de gaz. La buse utilise sa conception pour transporter le gaz existant vers la cavité du moule.
• Machine de moulage par injection : Des vannes et des commandes spéciales pour la gestion des flux de gaz modifient considérablement les machines d'injection standard grâce à l'intégration de leur système d'injection de gaz. Les fabricants mettent en œuvre l'équipement de fabrication modernisé pour réaliser simultanément la fabrication de pièces standard et le moulage assisté par gaz à partir d'une seule installation. Ils réduisent ainsi leurs coûts de production.

Conception des moules

Les moules conçus contiennent des caractéristiques assistées par gaz pour un écoulement d'air approprié qui génère des éléments creux à l'intérieur des composants moulés. Il est essentiel d'assembler la conception appropriée du moule pour obtenir une bonne distribution du gaz. Le gaz traverse des fractures spécifiques le long des lignes de faiblesse pour former une section essentielle. Les moules d'injection doivent comporter des caractéristiques qui permettent au gaz de pénétrer dans l'espace du moule.

Comparaison avec le moulage par injection standard

Les matériaux utilisés dans le moulage par injection assisté par gaz nécessitent une amélioration des performances en raison du facteur d'efficacité de cette méthode. Le moulage par injection d'antan exige une cavité complète pour la formation de la pièce. L'impact est la quantité élevée de matériau utilisé, en particulier pour les pièces épaisses et de grande taille. D'autre part, le gaz crée un centre creux. L'effet est la faible quantité de matière utilisée pour maintenir la résistance et la durabilité.

Réduction du poids : L'utilisation limitée de matériaux offre un avantage en termes de réduction du poids. Le processus de moulage assisté par gaz développe des sections creuses au centre de la pièce, ce qui permet de réduire le poids et d'augmenter la résistance. Le moulage par injection standard nécessite un remplissage de la cavité, ce qui entraîne des coûts supplémentaires en termes de poids. Le remplissage est donc un gaspillage par rapport au moulage assisté par gaz.

Finition et qualité de la surface : Le moulage par injection assistée par gaz peut offrir davantage de finitions de surface que les pièces issues du moulage par injection standard. La pression exercée par l'injection de gaz permet d'éliminer le flux de matière, l'air et les imperfections.

Cycle Timeframe : Les procédés de moulage assistés par gaz nécessitent plus de temps que le moulage par injection standard pour exécuter un cycle. L'ensemble du processus nécessite des durées plus longues que le temps de refroidissement pendant l'injection de gaz. Le cycle est parfois exécuté en peu de temps. La technologie de moulage par injection standard est confrontée à des défis lorsqu'il s'agit de traiter des produits de courte durée, ce qui devient difficile pour les formes complexes et les applications légères.

Flexibilité de la conception des pièces : GAIM excelle lorsque la création de pièces nécessite des géométries complexes. Il permet également d'obtenir des parois minces et des structures internes techniques. La création de noyaux creux dans les conceptions de produits s'avère difficile ou irréalisable avec les processus de moulage par injection standard.

Quand utiliser le moulage par injection assistée par gaz ?

Les industries qui ont besoin d'une finition de surface de qualité supérieure considèrent le moulage par injection assisté par gaz comme une technologie essentielle. La pression du gaz permet d'éliminer les erreurs et les défauts dus aux pièges à air. Elle permet également d'éliminer les lignes d'écoulement et les marques d'enfoncement, typiques des procédés assistés standard qui produisent des parois épaisses. L'état de surface plus lisse réduit la demande de post-traitement.

Réduction significative du nombre de pièces et du poids

Le moulage par injection assisté par gaz est essentiel pour le développement de grandes pièces et la réduction du poids. Il contribue à la réduction du poids en se concentrant sur les parois minces. Les grandes pièces se forment à partir de la section creuse à l'intérieur du moule. Les pièces en plastique, en particulier dans les secteurs de l'automobile, des produits de consommation et de l'aérospatiale, se concentrent sur des niveaux de poids minimaux. Le pourcentage de poids non utilisé se situe entre 20 et 40 %. L'intégrité structurelle est un résultat essentiel de ce processus de fabrication, car elle permet de produire des tableaux de bord en toute connaissance de cause, tout en garantissant l'intégrité des dossiers de sièges et des éléments de garniture.

Développement de structures complexes

Le processus de moulage par injection utilisant l'assistance gazeuse donne des résultats appropriés pour la création de pièces nécessitant des conceptions complexes et des structures de parois minces. Les fabricants obtiennent des espaces creux grâce à l'injection de gaz, ce qui rend leur production de structures internes complexes moins compliquée. L'industrie automobile peut développer des pare-chocs et des panneaux intérieurs grâce au moulage par injection assistée par gaz. Les conceptions se situent entre les processus d'injection traditionnels et les procédures assistées par gaz. Les fabricants rencontrent des difficultés à travailler avec des parois de dimensions considérables et des matériaux solides et à haute pression.

Utilisation limitée des matériaux

Les fabricants surveillent activement les dépenses en matières premières au cours de la production à grande échelle, car elles jouent un rôle essentiel. La technique d'injection assistée est essentielle pour réduire les dépenses en matières premières sans nuire à la résistance du produit. Ce procédé est nécessaire, principalement pour la production de pièces en grandes quantités. L'approche de réduction des coûts est typique de l'industrie automobile et est utilisée pour les pièces d'appareils ménagers tels que les éléments de logements industriels.

Pièces avec structures internes

GAIM est une solution pour les pièces qui nécessitent des caractéristiques internes telles que des cavités, des nervures et des canaux. Le procédé permet de produire des structures creuses et des formes internes. Les avantages du moulage par injection standard sont difficiles à surmonter. Les dispositifs médicaux essentiels issus de cette technologie comprennent les bouteilles, les seringues et les conteneurs.

Matériaux courants utilisés dans le moulage par injection assistée par gaz

ABS

L'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) est l'une des principales matières premières utilisées par GAIM. Il présente d'excellentes caractéristiques de fluidité, des propriétés mécaniques appropriées et une grande facilité de traitement. L'ABS est essentiel pour la production de biens de consommation et de boîtiers électroniques. Sa bonne perméabilité aux gaz le rend pratique pour le processus de moulage par injection assisté par gaz.

PP

Le polypropylène (PP) est efficace dans les secteurs de l'automobile et de l'emballage. Sa bonne stabilité thermique et sa fluidité lui permettent de former des pièces complexes dans des structures creuses et d'améliorer sa résistance. Les bonnes propriétés de résistance chimique du polypropylène lui permettent de s'adapter à des environnements chimiquement difficiles.

PA

Le polyamide (nylon) joue un rôle essentiel dans le procédé GAIM en raison de sa grande résistance mécanique et thermique. Le procédé GAIM permet de produire efficacement des pièces automobiles, et son application s'étend aux composants médicaux, industriels et électriques. Néanmoins, il exige un contrôle efficace et présente parfois une viscosité élevée.

PC

Le polycarbonate (PC) joue un rôle essentiel dans la production de pièces GAIM de haut niveau. Le processus GAIM se concentre sur la stabilité dimensionnelle, la résistance, l'impact et la transparence. La structure en carbone fait partie du produit global. Sa stabilité thermique et sa résistance élevées en font un matériau adapté aux pièces utilisées dans des environnements à haute température. Il est également perméable aux gaz, ce qui le rend utile pour le processus GAIM. Néanmoins, un contrôle efficace des prix est nécessaire pour éviter tout défaut éventuel.

PS

Le GAIM présente des performances et une compatibilité efficaces avec le matériau vital qu'est le polystyrène (PS). Les concepteurs utilisent le PS dans leurs systèmes pour réduire les coûts lorsque les priorités sont les plus importantes. Les caractéristiques du PS comprennent une faible résistance, une résistance à la chaleur et des propriétés de fabrication faciles.

PE

Le polyéthylène (PE) est utilisé dans la technique de moulage par injection assistée par gaz pour produire divers composants et conteneurs industriels. Ce matériau se caractérise par sa fluidité, sa résistance aux produits chimiques et sa capacité à résister aux chocs. Malgré ses bonnes propriétés lors de l'application, le PE présente une résistance à la chaleur inférieure à celle d'autres matériaux du procédé GAIM.

Plastiques techniques

Les plastiques techniques définissent un groupe collectif de matériaux regroupés sous une seule catégorie de noms. Les trois matériaux constituant les plastiques techniques sont le PEEK, le PEI et le PPS. Ces polymères offrent des fonctionnalités essentielles grâce à leurs remarquables propriétés mécaniques et à leurs solides caractéristiques chimiques et thermiques. Les caractéristiques de leurs applications permettent aux entreprises aérospatiales, aux fabricants d'appareils médicaux et aux constructeurs automobiles de devenir des utilisateurs potentiels. La production de matériaux nécessite des systèmes de moulage de pointe actuellement disponibles sur le marché.

Avantages et inconvénients du moulage par injection assisté par gaz

Mérites

• Conception de pièces complexes : L'injection de gaz à travers le moule forme des éléments structurels, notamment des canaux et des cavités. La solution des cavités et des nervures est moulée par injection. Le système permet de fabriquer des formes complexes qui produisent des résultats fonctionnels avancés. En outre, le processus permet d'obtenir une conception souple et esthétique, ainsi qu'une flexibilité et une esthétique complexes et stimulantes pour les multifonctionnalités des pièces, tout en suivant les mêmes étapes de fabrication.
• Petits matériaux pour la conception : Le noyau creux du moulage par injection assistée au gaz utilise moins de matière que le moulage par injection standard. Plus de 20 à 40 % des matériaux sont inutilisables. Le volume réduit est utile pour les pièces, réduisant les pertes de 20 à 40 % et le remplissage excessif des moules. Les fabricants bénéficient de la réduction des coûts des matériaux, ce qui crée un processus économique.
• Réduction du poids : Le procédé assisté par gaz permet de créer des pièces légères qui conservent leur intégrité structurelle. Lors du moulage par injection assistée au gaz, le creux au centre est crucial pour les panneaux de porte, les plateaux de réfrigérateur et les fabricants d'avions assistés au gaz. La réduction du poids est essentielle pour le transport, ce qui améliore le rapport coût-efficacité global.
• Amélioration de l'état de surface : La pression totale du gaz renforce la réduction des défauts pendant le moulage. Les marques d'affaissement, les lignes d'écoulement et les pièges à air sont des défauts fréquents pendant le moulage. La qualité de la finition de la surface atteint un état lisse et cohérent car les pièces formables doivent avoir un excellent aspect. Les défauts de surface mineurs nécessitent un post-traitement minimal, ce qui permet de gagner du temps et de réduire les coûts de production.

Démérites

• Temps de cycle long : Le processus de moulage par injection assistée par gaz nécessite davantage d'étapes, notamment une injection de gaz supplémentaire et un refroidissement, ce qui allonge le délai. Ce procédé peut être compétitif dans certaines régions. Cependant, le temps supplémentaire est un défi en raison des étapes supplémentaires. Les environnements de fabrication à grande vitesse donnent la priorité à des facteurs autres que le processus, car ils n'ont pas d'incidence sur la vitesse de production. La technique fonctionne moins bien lorsque des durées de production rapides constituent l'exigence clé.
• Restrictions limitant le matériel applicable à un ensemble spécifique : Les produits fabriqués à partir de matériaux qui résistent à la transmission des gaz et présentent de mauvaises caractéristiques d'écoulement posent des problèmes lors de la fabrication. Ils entravent le processus d'injection de gaz et sa réussite. Les matériaux qui présentent une viscosité élevée peuvent être responsables d'un remplissage incomplet du moule. Ils peuvent également être responsables d'un remplissage incomplet et d'une mauvaise distribution du gaz. Des défauts importants apparaîtront dans le produit fini. Les fabricants doivent choisir des options de matériaux viables pour leurs produits. Les procédés de fabrication utilisés pour le moulage sous gaz requièrent des matériaux qui fonctionnent correctement avec ces procédures, ce qui réduit le choix des matériaux.

Conclusion

Le moulage par injection assisté par gaz est une technique de fabrication flexible qui donne d'excellents résultats. Il offre des avantages considérables par rapport au processus de moulage par injection standard, principalement en raison de la légèreté des matériaux et de la haute qualité des produits. L'adoption du moulage par injection de gaz dans les noyaux creux des pièces fondues est essentielle pour les fabricants. Les systèmes de gestion des prix doivent être appliqués efficacement pour minimiser les éventuels problèmes de production. Le polystyrène (PS) est un matériau essentiel qui fonctionne efficacement avec le GAIM. Le GAIM devient essentiel lorsque les économies sont indispensables à la gestion des priorités. Le PS possède trois propriétés principales : une capacité de transformation simple, une faible résistance et une bonne tolérance à la chaleur. Les industries clés telles que l'automobile, la médecine, l'aérospatiale et les consommateurs sont cruciales et bénéficient de l'incorporation du moulage par injection assistée par gaz.