Une technique clé dans la fabrication de pièces en plastique est la coulée sous vide. Reconnue pour son efficacité et sa rapidité, la coulée sous vide s’impose comme une méthode de choix pour produire de petites séries de produits en polyuréthane. Ce processus est particulièrement utile pour créer des échantillons préliminaires d’un produit, permettant ainsi aux fabricants d’effectuer des tests de marché avant la production à grande échelle.
Cet article vise à faire la lumière sur la coulée sous vide, un processus crucial dans le moulage du plastique qui mérite attention. Nous approfondirons les subtilités du processus de coulée sous vide, y compris la procédure étape par étape, les matériaux utilisés et son large éventail d'applications. En comprenant les spécificités de la coulée sous vide, les parties prenantes peuvent mieux apprécier son importance dans le développement et les tests de nouveaux produits, garantissant ainsi que les idées innovantes sont réalisables et prêtes à être commercialisées.
Qu'est-ce que le moulage sous vide ?
La coulée sous vide est une technique d'outillage souple qui utilise des moules en silicone souple pour couler des plastiques polyuréthanes et des élastomères. C'est ainsi qu'on lui donne les noms de moulage en silicone et de moulage en uréthane. L'ensemble du moulage s'effectue dans une chambre à vide, ce qui élimine le risque de bulles d'air dans le moulage, rendant ainsi les produits finaux précis et impeccables.
Par rapport au moulage traditionnel, où le moule métallique est permanent, coûteux et prend du temps à produire, la fabrication de moules en silicone est plus rapide. Le délai de réalisation est d'environ 15 jours et un moule en silicone peut réaliser jusqu'à 25 pièces. Cela en fait l'un des plus méthodes préférées pour le prototypage rapide.
Le processus de coulée sous vide : un guide étape par étape
L’élément clé de la coulée sous vide est le moule en silicone. Cependant, la fabrication et l'utilisation du moule en silicone comportent certaines étapes préliminaires et post-moulage.
Voici un bref aperçu de toutes ces étapes :
Étape 1 : Création du modèle principal
Tout d’abord, préparez un moule principal pour fabriquer ce moule en silicone. Il peut être conçu en 3D sur n'importe quel logiciel de CAO, comme SolidWorks, CATIA ou AutoCAD. Pour donner vie au moule, Usinage CNC or Impression 3D sont des choix courants. (Passez à la section suivante pour obtenir des conseils sur la conception de moules.)
La précision des pièces coulées sous vide dépend en grande partie du moule principal, elle doit donc être aussi précise que possible. Pour cela, le polissage ou le meulage de la surface est une option.
Étape 2 : Fabriquer le moule en silicone
Après avoir terminé le moule principal, commencez à couler un moule en silicone souple. Placez le maître moule dans une boîte de coulée et versez du silicone liquide. Pour le durcissement, placez le montage dans un four préchauffé à 40℃. Cela peut prendre 10 à 16 heures pour que le silicone prenne et se solidifie.
Retirez délicatement le moule en silicone à l'aide d'un couteau. Vous pouvez utiliser un agent de démoulage si vous rencontrez des difficultés pour retirer le moule.
Étape 3 : Coulage des pièces sous vide
La dernière étape consiste à couler le polyuréthane dans le moule en silicone. Si vous utilisez un mélange de résines, mélangez-les d'abord. Ajoutez des pigments de couleur maintenant si vous voulez des couleurs. Ensuite, sortez l'air du moule pour créer un vide et versez la résine dedans. Cette étape de vide est importante car elle empêche la formation de bulles d'air et garantit que la résine recouvre chaque partie du moule.
Matériaux utilisés dans la coulée sous vide
Le procédé de moulage du silicone convient largement aux résines polyuréthanes et aux élastomères. Certaines options matérielles courantes sont :
Résines de type ABS
La résine ABS a des caractéristiques similaires au thermoplastique ABS ; il est dur, indéformable et résistant aux chocs. Parmi ces résines, l'UP4280, de type ABS, se distingue par sa résistance à la chaleur et sa haute résistance, ce qui en fait un choix populaire pour la fabrication de prototypes. De plus, la résine PX250 offre une résistance élevée aux chocs et aux UV, des qualités idéales pour produire des articles tels que des casques. Pour le prototypage rapide, le PX100 présente une autre option viable, garantissant qu'il existe une résine de type ABS adaptée à une large gamme d'applications. Cette approche structurée met en évidence les avantages et les applications spécifiques de chaque résine de type ABS, tout en maintenant une cohérence logique dans le contenu.
En nylon rempli de verre
Le matériau de type nylon chargé en verre améliore considérablement les performances des produits fabriqués par coulée sous vide. En incorporant des fibres de verre dans la matrice en nylon, la résistance à la traction et la rigidité du matériau sont considérablement augmentées. Ce renfort lui permet de supporter des charges et contraintes mécaniques plus élevées, ce qui en fait un choix idéal pour les applications nécessitant durabilité et résilience. Sa composition unique garantit que les composants fabriqués à partir d'un matériau de type nylon chargé de verre sont non seulement plus solides, mais également plus capables de résister à une utilisation rigoureuse.
Élastomère de type TPE
Les élastomères thermoplastiques tels que le caoutchouc sont également idéaux pour le moulage. UP8400 est un élastomère de type caoutchouc, d'apparence noire ou blanche, très fluide et présentant un allongement élevé. Il est utilisé pour fabriquer des joints, des joints et des poignées. Le T0387 est un exemple de matériau translucide semblable à du caoutchouc, optimisé pour la coulée sous vide.
Comme un PC
Il s'agit d'un matériau transparent, léger et résistant aux chocs, facile à usiner. Deux matériaux de type PC, le PX510 et l'UP6160, sont courants pour la coulée sous vide. Ils excellent dans les applications nécessitant durabilité et clarté visuelle, offrant une facilité d’usinage et la capacité de produire des pièces précises et détaillées. Ces matériaux sont idéaux pour créer des composants où la résistance et l’esthétique sont primordiaux, ce qui les rend indispensables dans le domaine de la coulée sous vide.
Résines claires
Les résines transparentes comme le PMMA/acrylique sont résistantes à la chaleur et aux éclats avec une résistance moyenne. Ce sont d’excellentes options pour couler des pièces moulées et des panneaux transparents. X522HT est un exemple de résine plastique translucide, qui peut être utilisée dans le moulage de silicone.
Résines à fort impact
Les résines à fort impact telles que l'UP5690, qui ressemble au polypropylène (PP), et la PU8098, similaire au polycarbonate (PC), sont conçues pour reproduire les propriétés souhaitables de leurs homologues. Ces matériaux présentent une résistance aux chocs et aux produits chimiques remarquables, ce qui les rend parfaits pour les applications soumises à des charges élevées. Leur robustesse et leur durabilité rendent les UP5690 et PU8098 inestimables pour produire des pièces qui exigent à la fois résilience et fiabilité sous contrainte.
| Matières | Variations | Caractéristiques | Dureté |
| Similaire à l'ABS | UP4280, PX100, PX250 | Résistant à la chaleur et aux chocs | D78-82 |
| Nylon rempli de verre | - | Haute résistance, rigidité | D58 - 75 |
| Similaire au TPE | UP8400, T087 | Allongement élevé | D60-80 |
| Comme un PC | PX510, UP6160 | Léger, clair, à fort impact | D82-86 |
| Résines claires | X522HT, PMMA | Haute transparence | D87 |
| Fort impact | UP5690, PU8098 | Haute résistance aux chocs | D8575-86 |
Directives de conception pour la coulée sous vide
Ces directives vous aideront à concevoir des produits de coulée sous vide précis et à ajuster de manière critique les détails pendant la phase de conception.
tolérances
Concevoir en tenant compte de la tolérance garantit que vos composants s'emboîtent les uns dans les autres et répondent aux spécifications souhaitées. Dans le moulage en moule en silicone, il y a un retrait de 0.15 %. Par conséquent, la conception doit être réalisée à la suite de cela.
Epaisseur
Avec la coulée sous vide, vous avez la liberté d'incorporer différentes épaisseurs de paroi dans la même pièce. Cependant, pour des résultats optimaux, il est préférable de maintenir la cohérence et de conserver une épaisseur de paroi d'au moins 1.5 mm pour garantir l'intégrité structurelle.
Travers de porc
L'ajout de nervures améliore la résistance et réduit la déformation, en particulier dans les grandes zones plates. Son épaisseur doit être inférieure à l’épaisseur de la paroi adjacente pour éviter le retrait et l’affaissement. Idéalement, l’épaisseur des nervures doit être inférieure à 60 % de l’épaisseur nominale de la paroi.
Patrons
Lors de la conception de boîtiers ou de caissons, les bossages sont courants. Ils ajoutent de la force aux points d’attache. Ils doivent avoir un diamètre minimum de 1 mm. De plus, afin de minimiser le risque d'affaissement, leur épaisseur de paroi ne dépassait pas 60 % de l'épaisseur nominale de la pièce.
Contre-dépouilles
Contrairement aux processus qui nécessitent un outillage dur, les contre-dépouilles dans la coulée sous vide ne nécessitent pas l'utilisation d'inserts et peuvent être conçues librement.
Détails en relief
Pour les textes et logos en relief (en relief) ou en creux (en creux), conservez une profondeur ou une hauteur minimale de 1 mm et une largeur minimale de 1 mm pour garantir que ces détails sont visibles et nets. De plus, maintenez un espace de 1 mm entre les caractères pour améliorer la lisibilité.
| Élément de conception | Détails |
| Tolérance | + -0.05mm |
| Min. Épaisseur du mur | 1.5 - 2.5 mm |
| Patrons | Hauteur : 1 mmDiamètre : 1 mm |
| Travers de porc | 60% de l'épaisseur du mur |
| Détails en relief | Min. Largeur 1 mmProfondeur minimale. 1mm |
| quantités | 20 – 25 par moule |
| Délai De Mise En Œuvre | Entre 15 et 20 jours |
Applications de la coulée sous vide dans diverses industries
Voici un aperçu d'une large gamme d'applications industrielles, où la technique de moulage du polyuréthane est utilisée :
| Industrie - | Applications |
| Industrie automobile | Pièces prototypes : tableaux de bord, poignées de porte, Composants fonctionnels : caches feux, bouches d'aération |
| Electronique | Boîtiers pour appareils : smartphones, ordinateurs portables, prototypes de technologies portables, boutons et commutateurs |
| Médical et Santé | Prototypes de dispositifs médicaux: enceintes, composants, appareils orthopédiques sur mesure, caissons d'équipement |
| Industrie aérospaciale | Composants prototypes : pièces intérieures de cabine, Conduits d'air et bouches d'aération, Pièces non structurelles : capots, enceintes |
| Industrie des produits alimentaires et des boissons | Prototypes d'emballage |
Avantages et limites de la coulée sous vide
Pour analyser si le processus de coulée sous vide serait adapté aux applications souhaitées, passez en revue ces avantages et limites.
Avantages
Flexibilité de conception: Le processus s'adapte à une gamme d'éléments de conception, depuis des détails complexes tels que des nervures, des contre-dépouilles et des logos en relief jusqu'à des géométries de conception complexes. Il est également rentable d'apporter des modifications à la conception du silicone souple, qui doit déjà être jeté après quelques utilisations.
Outillage à faible coût: Les moules en silicone, outil clé du processus, sont relativement moins chers à construire que les moules métalliques. Les moules en silicone se préparent pour quelques centaines de dollars, alors que les moules pour le moulage par injection ou le moulage de métal peuvent coûter des milliers de dollars.
Finitions de haute qualité : Qu'il s'agisse de surfaces brillantes, mates ou texturées, le processus de coulée peut fournir des résultats qui répondent ou dépassent les attentes. On peut mélanger des résines, ajouter des pigments et obtenir la finition et la qualité de surface souhaitées.
Intervention rapide : Le seul aspect qui demande beaucoup de temps est la conception du modèle principal. Mais la préparation des moules en silicone ne prend que des heures. Le délai de livraison pour l'ensemble du processus peut aller jusqu'à 15 jours du début à la fin. Alors que quelques autres processus de casting prennent des semaines.
Limites
Restrictions matérielles : Le processus de moulage du silicone fonctionne mieux avec les résines polyuréthanes et les élastomères, mais il ne convient pas au moulage de matériaux industriels durs, par exemple les métaux. Pour la coulée sous vide de métal, il existe un processus similaire spécialisé appelé moulage sous vide ou moulage sous vide.
Contraintes de taille : Le moule en silicone présente certaines contraintes de taille. Dans la plupart des cas, il autorise des moules compris entre 500 et 900 mm.
La durabilité des moules en silicone : Ces moules ont une durée de vie limitée. Ils sont capables de produire 20 à 25 pièces de haute qualité avant que la dégradation de la précision et des détails ne commence à se produire.
Coulée sous vide par rapport aux autres procédés de fabrication
Enfin, comparons la coulée sous vide avec des procédés de moulage relativement similaires.
Coulée sous vide vs formage sous vide
Lors du moulage sous vide, les fabricants versent des résines liquides dans un moule en silicone sous vide pour produire des pièces de haute qualité sans bulles d'air. Cette méthode convient mieux aux prototypes ou aux petites et moyennes séries.
D'autre part, le formage sous vide consiste à chauffer une feuille de plastique jusqu'à ce qu'elle soit pliable, puis à utiliser une pression sous vide pour la former sur un moule. Ce processus est idéal pour les articles plus gros et plus fins, tels que les emballages et les boîtiers de produits.
Coulée sous vide vs coulée centrifuge
Coulée centrifuge moule principalement des pièces cylindriques telles que des tuyaux, des bagues et des anneaux en versant du métal en fusion dans un moule rotatif. La force centrifuge répartit ensuite uniformément le matériau sur les côtés, créant ainsi un objet cylindrique creux. D’autre part, la technique de coulée sous vide consiste à couler de la résine polyuréthane fondue dans un moule statique en silicone.
Par rapport à la coulée sous vide, la coulée centrifuge est mieux adaptée aux métaux et permet d’obtenir des pièces aux propriétés mécaniques supérieures. Cependant, la coulée sous vide offre une plus grande polyvalence dans la conception et la sélection des matériaux pour les pièces non métalliques, ce qui la rend adaptée aux prototypes et aux composants non structurels.
Coulée sous vide vs moulage par injection
Le moulage par injection est une version plus précise et avancée du moulage sous vide en silicone. Le moulage par injection force le matériau fondu dans un moule métallique sous haute pression pour fabriquer des pièces avec des tolérances serrées. Il est idéal pour la production en grand volume, mais les coûts initiaux d'outillage sont nettement plus élevés et prennent plus de temps à produire que les moules en silicone utilisés pour la coulée sous vide.
Alors que la coulée sous vide utilise un moule en silicone pour la coulée. Il offre une flexibilité dans les modifications de conception avec des coûts initiaux inférieurs pour la fabrication de moules.
Coulée sous vide vs impression 3D
L'impression 3D est un processus de fabrication additive qui permet de construire des pièces couche par couche à partir d'un fichier numérique. Cela signifie qu’il permet de réaliser tout type de géométries complexes et complexes que l’on peut concevoir numériquement. Il est très adaptable et peut produire des pièces relativement rapidement, mais réaliser plusieurs copies prend du temps.
Le moulage sous vide prend plus de temps car il nécessite un modèle maître de haute qualité (souvent produit par impression 3D ou usinage CNC). Cependant, une fois le moule fabriqué, il est plus rapide de réaliser plusieurs copies d'une pièce avec des propriétés de matériau et des finitions de surface cohérentes.
Le moulage sous vide est-il cher ?
Si l'on compare le procédé de coulée sous vide avec deux procédés d'application similaires, par exemple le moulage par injection ou le moulage 3D, il est relativement moins cher. Les moules d'injection sont métalliques et coûtent plus cher à fabriquer que les moules en silicone et les moules maîtres. Deuxièmement, les machines de moulage par injection elles-mêmes sont chères par rapport aux simples machines de moulage sous vide. Enfin, les coûts des matériaux sont également inférieurs à ceux d’autres processus.
Choisir le bon service de coulée sous vide
Le moulage sous vide est un besoin dans toutes les industries, qu'il s'agisse de l'automobile, de l'emballage, du médical ou de l'aérospatiale. Il est également idéal pour réaliser une gamme de prototypes qui, s’ils étaient fabriqués en interne, pourraient gonfler considérablement les coûts.
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