Chronique : Est-ce que ça marche aussi avec du plastique ? Le moulage par injection, même avec un moule en plastique… ?

Les outils utilisés dans le moulage par injection doivent-ils impérativement être en acier ? Les inserts en résine fabriqués par impression 3D permettent de réaliser en quelques jours seulement des prototypes proches de la production en série et des petites séries en plastiques tels que le PP ou le PA6.

Ceux qui travaillent dans le secteur de la transformation des plastiques connaissent généralement cette série d’articles sous un seul angle : quel composant métallique ou inorganique peut être remplacé par un polymère intelligent ? Mais aujourd’hui, nous inversons la tendance et abordons la question sous un autre angle : le moulage par injection est-il également possible avec du plastique – notamment du côté du moule, qui peut être fabriqué par impression 3D à partir d’une résine chargée ?

La première réaction des professionnels est généralement prudente : mais pourquoi diable faudrait-il utiliser des inserts d'outils en résine ? Ils ne résistent à rien !

« Just in Time » et « Just Enough »

L'avantage réel ne réside pas dans l'outil lui-même, mais dans la pièce. Au lieu de fabriquer un prototype par impression 3D à partir de filament, de poudre ou de résine, on obtient une pièce réalisée exactement dans le même matériau que celui qui sera utilisé ultérieurement pour la production en série. Cela s'avère particulièrement intéressant lorsqu'il s'agit de traiter des matériaux qui ne peuvent guère, voire pas du tout, être fabriqués par impression 3D, comme le PP, le POM ou le PA6. Parallèlement, les surfaces, le retrait et les contre-dépouilles correspondent nettement mieux au futur processus de production en série que dans le cas d'une pièce fabriquée par impression 3D.

Les inserts en résine imprimés ne remplacent pas l'acier, mais comblent certaines lacunes dans la fabrication de prototypes et de petites séries.

Tout cela est possible pour un coût bien inférieur à celui d'un outil métallique et avec des délais d'exécution considérablement réduits : les cycles de développement s'accélèrent et les modifications de conception peuvent être évaluées en quelques jours seulement, au lieu de plusieurs semaines. L'expérience du SKZ montre à quel point ce gain de temps peut être important : ainsi, il ne s'est écoulé que quatre jours entre la demande d'un client le lundi matin et la fabrication des premières pièces moulées par injection. Cela rend économiquement viables plusieurs itérations d’outillage, permet aux produits d’atteindre plus rapidement la maturité commerciale et rend également la fabrication par moulage par injection intéressante pour les petites séries. Cela vaut aussi bien pour le démarrage précoce de la production en série que pour la fabrication rentable de pièces de rechange et de produits en fin de vie en petites quantités. Pour de telles applications, un moule conventionnel en acier serait souvent difficilement justifiable d’un point de vue économique.

Défis liés aux matériaux 

Cependant, l'utilisation de résines pose des défis spécifiques au matériau. Alors que l'acier dissipe rapidement la chaleur hors de la pièce, la résine agit plutôt comme une couche isolante et devient rapidement un facteur limitant lors des temps de cycle. De plus, les pressions d’injection et les forces de démoulage élevées exigent une conception précise et une gestion adaptée du processus de moulage par injection : ceux qui transposent tels quels les paramètres de processus habituels pour un moule en acier risquent de vivre rapidement une mauvaise surprise.

Les outils fabriqués par impression 3D ne remplaceront pas l'acier, et ce n'est d'ailleurs pas du tout le but recherché. Ils comblent plutôt le fossé entre les prototypes fabriqués par impression 3D et les outils proches de la production en série. Le développement, les essais et la production en petites séries peuvent ainsi être considérablement accélérés. C’est peut-être pour cela que la réponse à la question posée dans cette chronique ne se résume pas à un simple « oui ». Elle montre également que le plastique sait parfois convaincre là où on s’y attend le moins – même dans un moule d’injection.