🏭Formation Conception Pièces Plastiques & Moules d’Injection

MODULE 1 – Matières plastiques, polymères et choix des matériaux

1.1. Généralités sur les matières plastiques industrielles

• Définition et classification des polymères.
• Différences entre thermoplastiques, thermodurcissables et élastomères.
• Structure des polymères : matériaux amorphes et semi-cristallins.
• Propriétés mécaniques, thermiques, physiques et chimiques des plastiques.
• Comportement des polymères sous l’effet de la température et des sollicitations mécaniques.
• Température de transition vitreuse, température de fusion et stabilité thermique.
• Influence de la température, du vieillissement et de l’environnement sur les propriétés des matières.

1.2. Identification des principales familles de thermoplastiques

• Polyamide PA6 et PA66.
• Polyamides chargés en fibres de verre (PA GF).
• Polypropylène (PP) et polyéthylène (PE).
• ABS, PC, POM, PBT et autres polymères techniques.
• Matières plastiques chargées, renforcées et additivées.
• Influence des fibres et charges sur les propriétés mécaniques, le retrait et les déformations.
• Lecture et interprétation des fiches techniques fournisseurs.
• Critères de sélection d’une matière plastique selon son application industrielle.

1.3. Matières plastiques recyclées et écoconception

• Matières vierges, matières rebroyées et matières recyclées.
• Influence de l’incorporation de matières recyclées sur les propriétés du polymère.
• Conséquences possibles sur la viscosité, la fluidité, la résistance mécanique et l’aspect des pièces.
• Impact sur les paramètres de transformation et la stabilité du procédé.
• Prise en compte de la recyclabilité et de l’écoconception dans le développement produit.
• Analyse des matières utilisées dans l’entreprise, notamment les polyamides et polyamides chargés.

MODULE 2 – Procédé d’injection plastique et fonctionnement des presses à injecter

2.1. Architecture et technologie des presses à injecter

• Principes du moulage par injection thermoplastique.
• Architecture générale d’une presse à injecter.
• Groupe de fermeture : plateaux, colonnes, genouillère et systèmes de verrouillage.
• Groupe d’injection : vis de plastification, fourreau, buse et système de dosage.
• Presses horizontales et presses verticales : caractéristiques, avantages et limites.
• Presses hydrauliques, électriques et hybrides.
• Principaux périphériques : sécheurs, doseurs, thermorégulateurs et systèmes d’alimentation.
• Critères de sélection d’une presse selon les caractéristiques de la pièce et du moule.

2.2. Cycle d’injection et cinématique du moule

• Plastification et dosage de la matière.
• Fermeture et verrouillage du moule.
• Remplissage de l’empreinte.
• Commutation injection/maintien.
• Pression et temps de maintien.
• Refroidissement et solidification.
• Ouverture du moule et éjection.
• Cinématique des éléments mobiles du moule.
• Influence du cycle sur la qualité dimensionnelle et les temps de production.

2.3. Paramètres d’injection et influence sur la qualité des pièces

• Températures de transformation et température du moule.
• Vitesse et pression d’injection.
• Contre-pression et vitesse de rotation de la vis.
• Pression et durée du maintien.
• Temps de refroidissement.
• Force de fermeture.
• Paramètres d’ouverture, de fermeture et d’éjection.
• Influence des réglages sur le retrait, le remplissage, les déformations et les défauts d’aspect.

2.4. Méthodologie de mise au point d’un nouveau moule

• Analyse des paramètres de démarrage.
• Principes de réglage progressif d’un outillage neuf.
• Compréhension des courbes d’injection et des profils de pression.
• Identification du point de commutation.
• Analyse de la stabilité du cycle.
• Relations entre les paramètres machine, la géométrie de la pièce et la conception du moule.

MODULE 3 – Conception et dimensionnement des pièces plastiques injectées

3.1. Analyse du cahier des charges et faisabilité technique

• Analyse fonctionnelle d’une pièce plastique.
• Lecture et interprétation du cahier des charges client.
• Analyse des plans de définition et des modèles CAO.
• Identification des contraintes mécaniques, thermiques et environnementales.
• Tolérances dimensionnelles et géométriques.
• Contraintes esthétiques et fonctionnelles.
• Choix du procédé de transformation adapté.
• Analyse de faisabilité industrielle de la pièce injectée.

3.2. Règles fondamentales de conception des pièces plastiques

• Influence du choix de la matière sur la géométrie de la pièce.
• Détermination des épaisseurs de parois.
• Homogénéité des épaisseurs et transitions géométriques.
• Rayons de raccordement et suppression des angles vifs.
• Conception des nervures de renfort.
• Dimensionnement des bossages et éléments de fixation.
• Réalisation des trous, logements et formes fonctionnelles.
• Prise en compte des contraintes d’assemblage.
• Conception de pièces techniques à géométries complexes.
• Identification des risques liés aux accumulations de matière.

3.3. Retrait, dépouilles et démoulage

• Phénomènes de retrait des matières plastiques.
• Retrait volumique, retrait linéaire et anisotropie.
• Influence des matières chargées sur le comportement dimensionnel.
• Déformations et gauchissement des pièces plastiques.
• Détermination du sens de démoulage.
• Définition des angles de dépouille.
• Analyse des contre-dépouilles et solutions techniques.
• Conception des plans de joint.
• Plans de joint plats, inclinés et complexes.
• Influence du plan de joint sur la conception, l’étanchéité et le verrouillage du moule.
• Conséquences des choix géométriques sur les coûts d’outillage.

3.4. Conception optimisée pour le procédé d’injection

• Positionnement et choix des points d’injection.
• Influence du remplissage sur la géométrie des pièces.
• Anticipation des lignes de soudure.
• Identification des zones à risque de retassure.
• Conception visant à réduire les déformations.
• Intégration des contraintes de refroidissement.
• Optimisation du poids et du volume de matière.
• Prise en compte des temps de cycle dès la conception.
• Principes de conception pour la fabrication : Design for Manufacturing (DFM).

MODULE 4 – Conception des moules et outillages d’injection plastique

4.1. Architecture et terminologie des moules d’injection

• Rôle et fonctionnement d’un moule d’injection plastique.
• Moules à deux plaques et à trois plaques.
• Moules mono-empreinte et multi-empreintes.
• Parties fixes et mobiles.
• Empreintes, noyaux, plaques et semelles.
• Colonnes de guidage, douilles et dispositifs de centrage.
• Tiroirs, coulisseaux et systèmes de démoulage.
• Systèmes de verrouillage et de reprise des efforts.
• Choix des matériaux et aciers utilisés pour les outillages.
• Analyse des contraintes de fabrication et de maintenance des moules.

4.2. Compatibilité entre moule et presse à injecter

• Dimensions du moule et encombrement.
• Dimensions des plateaux et entraxes des colonnes.
• Force de fermeture nécessaire.
• Capacité d’injection et volume de matière.
• Course d’ouverture et hauteur disponible.
• Course et capacité d’éjection.
• Compatibilité des systèmes d’alimentation et de raccordement.
• Vérification des contraintes mécaniques et thermiques.

4.3. Systèmes d’alimentation et remplissage des empreintes

• Rôle des canaux d’alimentation.
• Carottes, canaux et seuils d’injection.
• Alimentation par canaux froids et canaux chauds.
• Répartition de la matière entre plusieurs empreintes.
• Équilibrage des canaux d’injection.
• Positionnement et dimensionnement des points d’injection.
• Influence de la géométrie des canaux sur les pertes de pression.
• Prévention des problèmes de remplissage et des lignes de soudure.
• Prise en compte de la rhéologie dans la conception de l’alimentation.

4.4. Régulation thermique et refroidissement des moules

• Principes des échanges thermiques dans les moules d’injection.
• Rôle et importance du refroidissement.
• Conception et positionnement des circuits de régulation.
• Canaux de refroidissement et thermorégulation.
• Homogénéité thermique des empreintes.
• Influence de la température du moule sur la qualité de la pièce.
• Conséquences d’un refroidissement déséquilibré.
• Déformations, retraits et contraintes internes.
• Optimisation du temps de cycle et de la stabilité dimensionnelle.

4.5. Systèmes d’éjection et démoulage des pièces

• Principes du démoulage des pièces injectées.
• Éjection par broches, plaques et douilles.
• Positionnement et dimensionnement des éléments d’éjection.
• Répartition des efforts et limitation des déformations.
• Choix des surfaces d’appui.
• Cinématique des systèmes d’éjection.
• Risques de marquage, de rupture ou de déformation des pièces.
• Solutions adaptées aux géométries complexes.

4.6. Conception des empreintes et éléments mécaniques

• Centrage et positionnement des empreintes.
• Montage et fixation des inserts.
• Ajustements fonctionnels.
• Gestion des jeux et tolérances d’assemblage.
• Prévention des infiltrations de matière et des bavures.
• Contraintes mécaniques sur les éléments de moulage.
• Usure, entretien et maintenabilité de l’outillage.
• Principes d’intégration des capteurs de pression et de température dans le moule.

MODULE 5 – Rhéologie, écoulement des polymères et simulation d’injection

5.1. Fondamentaux de la rhéologie des matières plastiques

• Définition et principes de la rhéologie des polymères.
• Comportement visqueux et viscoélastique des thermoplastiques fondus.
• Influence de la température sur la viscosité.
• Influence du taux de cisaillement sur l’écoulement.
• Pertes de pression dans les canaux et empreintes.
• Front d’écoulement et remplissage des cavités.
• Influence des charges et fibres sur le comportement de la matière.
• Conséquences sur la qualité et les propriétés des pièces.

5.2. Principes de la simulation rhéologique

• Objectifs d’une simulation de moulage par injection.
• Présentation des outils d’analyse rhéologique, notamment Autodesk Moldflow ou logiciels équivalents.
• Données d’entrée nécessaires à la simulation.
• Géométrie de la pièce et définition du matériau.
• Positionnement des points d’injection.
• Paramètres de remplissage, maintien et refroidissement.
• Prise en compte du retrait et des caractéristiques de la matière.

5.3. Analyse et interprétation des résultats

• Visualisation et analyse du remplissage.
• Cartographie des pressions et températures.
• Identification des zones de soudure et d’emprisonnement d’air.
• Analyse des risques de manque de matière.
• Interprétation des résultats thermiques.
• Analyse des retraits et déformations.
• Anticipation du gauchissement.
• Principes de compensation géométrique et de contre-déformation.
• Recherche des améliorations possibles de la conception.
• Exploitation des résultats pour faciliter l’industrialisation du produit.

MODULE 6 – Défauts d’injection plastique, diagnostic et optimisation de la conception

6.1. Identification des principaux défauts de moulage

• Retassures et affaissements.
• Bavures et infiltrations de matière.
• Manques de matière et remplissage incomplet.
• Traces de brûlure.
• Lignes de soudure.
• Bulles, porosités et inclusions.
• Déformations et gauchissement.
• Défauts dimensionnels.
• Marques d’éjection.
• Défauts d’aspect et d’écoulement.

6.2. Analyse des causes et prévention dès la conception

• Relations entre défauts, géométrie de pièce et propriétés de la matière.
• Influence de la conception des moules.
• Influence du système d’alimentation.
• Influence de la régulation thermique.
• Influence des paramètres d’injection.
• Identification des causes liées au retrait et aux contraintes internes.
• Méthodologie d’analyse des défauts et recherche des causes.
• Définition de solutions correctives par modification de la pièce ou de l’outillage.

6.3. Optimisation technico-économique

• Réduction de la consommation de matière.
• Optimisation des épaisseurs et de la géométrie.
• Recherche de solutions permettant de simplifier l’outillage.
• Réduction des risques de rebuts.
• Prise en compte de la maintenance des moules.
• Optimisation des temps de refroidissement et des cycles.
• Prise en compte de l’écoconception et du recyclage.
• Recherche du compromis entre qualité, performances techniques, coûts et productivité.

MODULE 7 – Études de cas et applications industrielles

Mise en application des connaissances sur des exemples de pièces et d’outillages industriels.

• Analyse d’un cahier des charges client.
• Étude d’un plan de pièce plastique.
• Identification des contraintes de matière et de géométrie.
• Vérification des épaisseurs, dépouilles et plans de joint.
• Analyse d’une conception de moule d’injection.
• Étude du système d’alimentation et du refroidissement.
• Analyse de résultats rhéologiques fournis.
• Identification des risques de défauts de moulage.
• Proposition de modifications et d’améliorations techniques.
• Présentation et justification des solutions retenues.

Les études de cas peuvent être adaptées aux pièces plastiques, plans, matériaux et outillages utilisés dans l’entreprise.