L’injection plastique – qui consiste à injecter un matériau polymère dans la cavité d’un moule – est le procédé le plus communément utilisé pour produire des pièces plastiques. Il est parfaitement adapté pour la production de larges séries de pièces, notamment de grande taille et avec des designs complexes. Les moules d’injection sont produits par usinage d’un bloc de métal, ce qui peut être très coûteux, jusqu’à plusieurs dizaines de milliers d’euros par moule, et très long – de 1 semaine à plusieurs mois, ce qui limite les possibilités d’itérations sur le design des pièces.
Actuellement, les industriels doivent accélérer le lancement de nouveaux produits et réduire leur délai de mise sur le marché pour rester concurrentiels. Les départements R&D doivent, pour cela, produire leurs prototypes plus rapidement avec autant d’itérations que nécessaire et réaliser des tests fonctionnels avec la matière finale de production avant de passer en toute confiance en production de série.
En parallèle, les besoins croissants de personnalisation et les cycles de vie produits plus courts induisent une demande plus importante pour produire rapidement des petites et moyennes séries de pièces personnalisées à des coûts abordables. La technologie d’impression 3D semble ainsi adaptée pour répondre à ces besoins, mais le niveau de performance atteint ne correspond pas aux attentes à ce jour. En particulier, et malgré les performances démontrées de réalisation des pièces prototypes polymères en impression 3D, les clients ne peuvent valider les performances thermomécaniques et la durabilité de la pièce conçue destinée à une production en injection plastique.
Afin de répondre à cette demande, la fabrication additive offre des possibilités de réaliser des empreintes d’outillage en polymère suivant différentes technologies (SLA, DLP, FDM ou FFF,…) pour des besoins de réalisation de petites séries avec des polymères traditionnels. Les premières empreintes d’outillage montrent les limites de plage de transformation du polymère (température inférieure à 280° et des taux de charge ne dépassant pas 20%) malgré la diminution des coûts et de délai de réalisation d’outillage.
Description du projet
Le projet SAMFAST vise à étudier et évaluer les différentes technologies d’impression 3D d’empreintes en polymère, de valider l’influence d’empreinte bi matière, l’adjonction de revêtement métallique, et d’y intégrer un système de canaux de refroidissement. Cette méthodologie doit permettre de définir les règles de conception et les paramètres process.
La finalité de ce projet est de permettre de répondre aux trois axes suivants :
- Gain de temps
Haute productivité sur de grandes plateformes
Moule I3D en quelques heures
Insertion directement dans les carcasses métal - Réduction des coûts
Pas de coûts d’outillage métal
Textures complexe et design interne (canaux) sans surcoût
Jusqu’à plusieurs centaines de pièces par moule
Réduction des coûts pour les petites séries - Flexibilité et recyclabilité
Prototypes ou petites séries personnalisées
Ajustements fréquents de design
Recyclabilité de l’empreinte après usage
L’apport de ComposiTIC
Développement de formulations composites thermoplastiques chargés et forts conducteurs thermiques à échelle laboratoire et pilote (échelle industrielle chez NANOVIA).
Caractérisations des formulations précitées pour validation du respect du cahier des charges (avec le LTEN).
