Débloquons un guide complet sur la production de prototypes pour moulage par injection. Il vous aidera à comprendre l'objectif et les types de prototypage tout en approfondissant le processus complet de conception des pièces et de sélection des matériaux. Que vous soyez un mouleur par injection, un concepteur ou un spécialiste des produits, ce guide vous offrira un aperçu complet du monde passionnant de la production de prototypes pour le moulage par injection typique. Commençons!
Qu’est-ce que le prototypage par moulage par injection ?
Il s'agit de créer une version préliminaire d'une partie du produit en utilisant une technique de moulage par injection. Le moulage par injection est un processus de fabrication au cours duquel un matériau fondu est injecté dans une cavité de moule. Ce matériau refroidit et se solidifie pour prendre la forme souhaitée du moule. L'étape suivante consiste à retirer la partie en plastique du moule
Objectif du prototypage
Vous vous demandez peut-être pourquoi vous devez créer un échantillon de produit avant de fabriquer une pièce ou un produit. Voici quelques raisons principales :
- Test et validation
Il vous permet de tester et de valider la conception, la fonction, les textures et la fabricabilité d'un produit. Pendant le test, si les fabricants constatent des défauts de conception ou défauts de moulage par injection, ils peuvent alors les rectifier avant de passer à la production à grande échelle.
- Essais de matériaux
Un autre objectif est de tester le comportement et son comportement dans différentes conditions. Les fabricants ont toujours besoin d’aide pour choisir le matériau adapté au produit fini. Heureusement, le prototypage les aide à choisir d’autres matériaux comme échantillon, puis à tester leurs propriétés. Ils peuvent facilement trouver le matériau le plus adapté au produit final en comparant différents modèles et matériaux. Il permet de tester d'autres matériaux et leurs comportements dans diverses conditions. Cela aide à sélectionner le matériau le plus approprié pour le produit fini.
- Efficacité des coûts et du temps
Vous pouvez économiser du temps et de l’argent en produisant des prototypes. Si vous devez apporter des modifications à la conception, vous pouvez le faire tôt. Si vous ne créez pas d'échantillon, vous risquez de dépenser plus d'argent plus tard, si des modifications de moulage par injection ou de conception sont nécessaires.
- Test de marché
Avant de lancer un produit à un niveau étendu, établir de nouveaux échantillons de produits est toujours une bonne idée. Ils vous permettent de tester le marché et d’évaluer les intérêts des clients et parties prenantes potentiels.
Types de prototypage
Voici quatre types courants :
- Concept: Chaque fois que vous souhaitez évaluer la conception conceptuelle et l'esthétique d'un produit, vous créez un prototype. Ils vous permettent de vérifier l’apparence physique et l’apparence d’un design.
- Fonctionnel: Vous pouvez créer ce type pour tester le fonctionnement d'un produit dans des conditions réelles. Les fabricants les fabriquent avec le matériau qu’ils souhaitent pour le produit principal. L'objectif final est de tester la résistance, la durabilité et la fonctionnalité d'une pièce ou d'un produit.
- Présentation: Vous utilisez des matériaux de haute qualité chaque fois que vous avez besoin d’utiliser un exemple de produit à des fins de présentation, de marketing ou d’argumentaires auprès des investisseurs. Le but est de rendre le produit très attrayant à exposer.
- Préproduction: Ce type est créé avant la production en grand volume. Le but de ce prototypage est le test et la validation.
Types basés sur la technique
Il existe deux types courants de prototypage basé sur des techniques. L’un est un prototype d’impression 3D et le second est un prototype moulé par injection. Dévoilons les détails de chaque type un par un.
Impression 3D
Il s'agit d'un exemple de produit créé en utilisant un Impression 3D processus de production. Au cours de ce processus, les échantillons sont construits couche par couche à l'aide d'un modèle numérique utilisant des moules imprimés en 3D.
Voici quelques avantages clés :
- Il est assez délicat de produire des formes complexes et détaillées avec des méthodes de fabrication traditionnelles ; Un processus d’impression 3D ou de fabrication additive est utilisé pour fabriquer un échantillon.
- Vous pouvez produire rapidement des échantillons 3D grâce à cette méthode. Celui-ci semble être une bonne idée lorsque l’on souhaite gagner du temps en production.
- Il n'y a aucun coût d'installation ou d'outillage, et c'est une technique idéale pour produire de petites quantités de manière rentable.
Inconvénients
- Vous ne pouvez pas tester la résistance et les propriétés thermiques des pièces imprimées en 3D.
- Il ne s’agit pas d’une technique de prototypage rentable en raison de la lenteur de la production et du coût élevé des matériaux.
- Vous ne pouvez pas obtenir une finition de surface précise avec des pièces imprimées en 3D.
Échantillon moulé par injection
Il s’agit d’une méthode traditionnelle pour les gros volumes de produits et le prototypage. Cette méthode injecte du matériau fondu dans une cavité de moule, où il refroidit et se solidifie pour former un prototype.
Avantages
Voici les principaux avantages :
- C'est la technique la plus efficace pour tester la résistance et les propriétés thermiques.
- Cette technique est très rentable pour de grandes quantités.
- Vous pouvez produire des échantillons de haute qualité avec des performances exceptionnelles finition de surface et des détails fins grâce au moulage par injection. Il ne sera pas nécessaire d'effectuer de vastes post-traitement.
Inconvénients
Voici quelques défauts des prototypes :
- Vous devez d’abord dépenser plus d’argent car cela vous oblige à créer des moules.
- Il est impossible, voire difficile, de créer des échantillons de conceptions complexes grâce à lui.
- Le délai de livraison du moulage par injection est plus élevé que celui de l’impression 3D car il faut du temps pour créer des moules et des outils.
Pièces moulées par injection ou pièces d'impression 3D
| Aspect | Prototype imprimé en 3D | Prototype moulé par injection |
| Processus de fabrication | C'est un processus additif, le prototype est construit couche par couche | C'est un processus soustractif, utilisant un moule. |
| Flexibilité de conception | Élevé, peut produire des géométries complexes | Limité par les contraintes de conception du moule |
| Vitesse | Production rapide de petites quantités | Au début, c'est lent à cause de la préparation du moule. Mais plus tard, c'est plus rapide pour les grandes productions. |
| Coût d'une production à faible volume | Plus rentable | Moins rentable pour la création de moules |
| Propriétés matérielles | Généralement plus faible que le moulage par injection | Plus fort et plus cohérent |
| Finition de surface | Peut nécessiter un post-traitement | Finition de surface de haute qualité, ne nécessite pas de post-traitement |
| Coût d'une production à faible volume | Moins rentable | Plus rentable |
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Qu’est-ce qui rend le prototypage vital ?
Voici quelques raisons qui rendent le prototypage essentiel avant de s’engager dans une production étendue.
1. Validation et affinement du concept
Les concepteurs et les parties prenantes peuvent visualiser les produits grâce au prototypage. Il permet aux concepteurs d’apporter des modifications vitales et d’affiner une conception avant de fabriquer le produit final.
2. Test de fonctionnalité
Ils vous permettent de tester facilement les fonctionnalités du produit. S'il y a des défauts fonctionnels, vous pouvez apporter des modifications immédiatement. Vous pouvez éviter des révisions coûteuses après la production.
3. Commentaires des utilisateurs
Le prototypage est essentiel à la survie des nouveaux produits sur le marché. Vous pouvez évaluer le potentiel du marché et avoir un aperçu des commentaires des consommateurs avant de vous engager dans une production à grande échelle.
4. Réduction des coûts et des risques
Le prototypage aide les fabricants à identifier et à résoudre les risques et les défauts dès les premières étapes de développement. Cela réduit les erreurs coûteuses et les refontes. En outre, vous pouvez bien gérer vos ressources en prenant une décision éclairée en sélectionnant le matériau approprié pour une pièce ou un produit.
5. Engagement des parties prenantes et financement
C’est la chose la plus importante à avoir pour obtenir le financement des parties prenantes. Les investisseurs peuvent vérifier le potentiel et la viabilité d'un produit grâce à des échantillons de produits.
6. Conformité réglementaire et certification
Souvent, vous avez besoin d’échantillons de produits à des fins de tests et de certification. Les autorités réglementaires ne peuvent examiner le produit et délivrer le certificat que lorsqu'il est conforme aux normes industrielles ou aux exigences réglementaires.
Conception de prototypes pour le moulage par injection
Voici un processus étape par étape de conception de prototypes pour le moulage par injection.
Étape 1 : préparer la conception du produit
Dans un premier temps, la conception du produit en plastique est créée. Une conception doit être réalisable. En règle générale, les experts en plastique ou en prototypage 3D génèrent la conception en tenant compte de l'épaisseur de paroi appropriée. Vous devez travailler avec des experts en conception ou tirer le meilleur parti des logiciels de CAO pour élaborer un concept de conception réalisable.
Étape 2 : Ingénierie produit
Une fois qu’une conception satisfait aux fonctionnalités viables et considérées comme réalisables, elle est envoyée à l’étape d’ingénierie de production. C'est là que le matériau est sélectionné pour le prototype et que des experts surveillent le moulage par injection plastique processus afin que si des ajustements sont nécessaires, ils puissent y remédier facilement. Généralement, le moule en acier est utilisé pour les services de prototypage plastique, et un matériau conique est utilisé pour pouvoir être éjecté rapidement.
Étape 3 : Création de moule ou impression 3D
Si vous avez un design complexe, vous pouvez le réaliser avec l'impression 3D sans créer de moule. Cependant, dans le processus de moulage par injection de plastique, des plaques de plastique sont utilisées. Si une conception présente des géométries complexes, vous avez besoin d'un nouvel outil en acier car plus de deux moitiés du moule seront nécessaires. Le moule prototype peut être fabriqué dans un acier plus doux que le moulage par injection ordinaire, car ce matériau sera plus facile à découper.
Un moule d'essai complexe et relativement coûteux est utilisé pour des produits en plastique simples et en petite quantité. Les progrès technologiques ont simplifié le processus de création de prototypes en plastique. Grâce à l'analyse du flux de moule, vous pouvez facilement voir le flux de matière plastique dans le moule, et il n'est plus difficile de déterminer l'emplacement des portes. Il est devenu facile de vérifier les pièges à gaz et les zones qui ne seront pas remplies de matériau.
Étape 4 : Profitez de la machine de moulage par injection
Une fois le moule prêt, il sera placé dans la machine de moulage par injection, dans laquelle la matière plastique sera injectée. Le plastique fondu est injecté dans le moule et refroidi par les conduites d'eau. Une fois le processus de refroidissement terminé, la pression de serrage sera relâchée. Le moule s'ouvre et vous pouvez avoir votre conception en plastique sous forme physique.
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Matériaux pour la production de prototypes
Voici les matériaux couramment utilisés :
Différents types de plastique
Le plastique de base est une option bon marché lorsque votre conception en est à ses débuts et que vous devez créer un échantillon. Mais son principal inconvénient est qu’il aura des propriétés différentes de celles du matériau destiné à la production de masse.
Les plastiques techniques coûtent plus cher que les polymères, mais ils constituent un bon choix pour fabriquer des échantillons de dispositifs médicaux. Il serait utile d'utiliser le techniques de moulage par injection pour créer des échantillons pour l'inspection du premier article. Polyphénylsulfone Le PPSU est un choix de matériau rentable pour la production de types fonctionnels.
Bien que vous puissiez utiliser une matière plastique technique et réaliser un prototype avec l’impression 3D, n’oubliez pas que cet échantillon sera plus résistant que celui créé par moulage par injection.
| Aspect | Matières plastiques | Plastique d'ingénierie |
| Propriétés mécaniques | Résistance, rigidité et résistance à la chaleur supérieures. Idéal pour les applications à faible contrainte | Résistance, rigidité et résistance à la chaleur inférieures, idéales pour les applications exigeantes. |
| Prix | Économique, adapté au prototypage économique | Cher en raison de formulations spécialisées |
| Résistance chimique | Résistance chimique limitée, plus sujette à la dégradation due aux produits chimiques et aux solvants | Haute résistance chimique, adaptée aux environnements difficiles |
| Propriétés thermiques | Points de fusion inférieurs, ne conviennent pas aux applications à haute température | Points de fusion plus élevés, idéal pour les applications à haute température |
Acier et aluminium
Le moule prototype peut être créé en acier ou en aluminium. Il existe de nombreuses qualités différentes de ces deux matériaux :
| Aspect | Aluminium | Acier doux et semi-trempé |
| Poids | Léger, 1/3 du poids de l'acier | Doux, facile à usiner |
| Force | Faible | Haute résistance à la traction, en particulier dans les variétés semi-durcies |
| Usinabilité | Doux, facile à usiner | Difficile, difficile à usiner |
| Résistance à la corrosion | Résistance naturelle à la corrosion sans traitement de surface | Moins de résistance à la corrosion, de revêtements et de traitements de protection |
| Prix | Moins cher, rentable pour les applications légères | Moins de résistance à la corrosion, de revêtements et de traitements de protection |
- Aluminium: Si vous souhaitez dépenser moins, l'aluminium est le bon choix. Vous pouvez utiliser ce matériau lorsqu'il est serré tolérances ne sont pas nécessaires dans un projet de moulage par injection.
- Doux et Semi: Acier trempé - Dans le cas où des tolérances serrées sont requises, vous pouvez usiner des moules en acier et produire des pièces avec des tolérances élevées, par exemple à +/-0.001 pouces. Il serait préférable d'envisager de l'acier doux et semi-durci pour les échantillons de produits, car les experts peuvent créer un moule avec ce matériau en moins de deux semaines. Même si vous dépensez deux fois pour de l'acier semi-trempé, cela en vaut la peine lorsque vous devez injecter des pièces moulées avec des tolérances serrées.
- Acier trempé: L'utilisation d'acier trempé est toujours une bonne idée si vous avez besoin de tolérances strictes dans les prototypes destinés à des applications aérospatiales, médicales ou autres applications exigeantes.
| Aspect | Moules en aluminium | Moules en acier trempé |
| Durabilité et durée de vie | Durabilité inférieure, idéale pour le prototypage ou les petites séries de production car le matériau s'use avec le temps. | Haute durabilité, longue durée de vie. Idéal pour une production à grande échelle. |
| Usinabilité | Plus facile à usiner, vous permet de produire des moules rapidement et de manière plus rentable | Plus difficile à usiner, nécessite plus de temps et de coûts pour la préparation du moule |
| Transfert de chaleur | Excellente conductivité thermique, temps de refroidissement plus rapide et temps de cycle plus rapide. | conductivité thermique inférieure, temps de refroidissement plus lent et temps de cycle plus élevé. |
| Prix | Moins cher et rentable pour la production et le prototypage à faible volume | Élevé en raison des coûts d’usinage et des matériaux. Rentable pour la production en grand volume grâce au facteur de durabilité. |
Plusieurs matériaux de moule
Vous pouvez utiliser plusieurs matériaux pour votre moule. Par exemple, créez sa base en acier doux ou en aluminium, puis vous pourrez réaliser un insert en acier trempé. Le choix du matériau dépend cependant des exigences de votre projet.
MUD
Vous pouvez également utiliser des inserts de matrice d'unité principale (MUD), qui fonctionnent bien avec les cadres de moule standard. L’avantage du moule MUD est qu’il réduit les coûts d’outillage de 66 %. Vous pouvez utiliser ce matériau lorsque vous avez besoin d'un prototype avec des modèles de conception complexes et complexes.
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Quand avez-vous besoin du moulage par injection de prototypes ?
Lors de la création d'un prototype, vous pouvez gagner du temps grâce à l'impression et à l'usinage 3D, en particulier lorsque vous avez une conception complexe ou complexe à former. Mais il arrive souvent que vous utilisiez des prototypes moulés par injection avant d’opter pour la production en série :
1. Économique
Vous pouvez produire de grandes quantités de prototypes à grande vitesse grâce au moulage par injection. Lorsque vous devez produire plus de 30 quantités, vous devez toujours opter pour le moulage par injection car il est plus rentable que l'impression 3D. Dépensez un peu pour un échantillon de moule, puis reproduisez autant de pièces que nécessaire à un prix inférieur à celui de l'impression 3D.
2. Haute précision
Vous ne pouvez pas obtenir une haute précision et une finition lisse avec l’impression ou l’usinage 3D. C'est lorsque vous avez besoin d'une pièce moulée par injection.
3. Versatilité
La technique du moulage par injection permet d’essayer une grande variété de plastiques. Ainsi, lors de la sélection du matériau adapté à votre produit, cette technique est meilleure que la peinture 3D. Les échantillons de pièces fabriqués par moulage par injection sont très résistants à l’usure. Par conséquent, les prototypes moulés par injection sont largement utilisés pour les tests médicaux et les essais cliniques.
4. Temps de production plus rapide
En règle générale, les moules prototypes pour le moulage par injection comportent une seule cavité, selon la conception. Ainsi, ce moule peut être réalisé en une à deux semaines. Une fois l'outil de prototype prêt, vous pouvez créer un prototype rapide avec le moulage par injection par rapport à Usinage CNC ou impression 3D. Le temps d'un cycle est de 45 à 60 secondes en moulage par injection. C’est donc l’une des méthodes les plus rapides pour produire des prototypes à grande échelle.
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Conclusion
La production de prototypes pour le moulage par injection est la partie la plus critique d'un processus de développement de produit réussi, car elle vous aide à réduire le risque de défaillance de conception ou de produit. Vous bénéficiez d’une compréhension approfondie et d’une prospective des matériaux et des méthodes grâce au prototypage.
La production de prototypes est essentielle car elle vous aide à prévenir les risques d’échec de conception et vous permet d’affiner votre vision et de tester la faisabilité et la fonctionnalité d’un produit. Cette étape initiale du développement du produit vous évite des erreurs coûteuses et des fautes lors de la phase de post-production.
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