Les produits réalisés en plastique sont partout, de votre téléphone portable à votre voiture. Bien qu’il existe différents procédés pour réaliser des pièces en plastique comme l’extrusion, l’impression 3D, le thermoformage ou l’usinage, la solution la plus courante est l’injection plastique. Qu’est-ce qu’une usine d’injection plastique et comment est-elle organisée, c’est ce que nous allons voir dans cet article.
Equipement nécessaire à l’injection plastique
Le procédé d’injection plastique est relativement simple à expliquer. Une matière thermo-formable (le plastique) est chauffée à température de fusion de la matière qui est ensuite injectée sous pression dans un outillage en creux (moule) où elle sera mise en forme et refroidie pour durcir et donner la forme finale de la pièce injectée. Ci-dessous quelques détails sur ces équipements qui constituent la colonne vertébrale de toute usine d’injection plastique:
Presses d’injection
Le procédé s’appelle injection plastique car comme lors de l’utilisation d’une seringue, la matière est poussée sous forme liquide dans des conduits d’injection grace à des vérins d’injection. Cette opération s’effectue sur un équipement appelé presse d’injection.
La presse d’injection est un équipement qui combine la chauffe de la matière première, la tenue du moule et la mise sous pression de la matière. Les presses sont habituellement hydrauliques mais peuvent également être électriques.
Elles sont définies par des forces de fermeture qui permettent la tenue en pression du moule, ces forces allant de quelques dizaines de tonnes à plusieurs milliers de tonnes. Autre points importants dans la définition d’une presse d’injection sa pression d’injection maximum et son volume d’injection maximum qui permet de définir la taille des pièces maximum qui peuvent être injectés sur une presse.
Moules d’injection
Le moule d’injection est l’élément clé pour la réalisation des pièces plastique, la matière plastique chauffée sera injecté dans ses cavités dont elle prendra la forme en refroidissant. Il est composés de deux matrices fixées sur la presse d’injection, une matrice étant fixe et l’autre étant mobile afin de permettre l’ouverture du moule pour l’éjection des pièces.
En fonction de la complexité de la pièce à injecter les moules peuvent être de simple matrice ou de complexes systèmes incluant des tiroirs fonctionnant avec des vérins pour les formes complexes.
Pour garantir un bon refroidissement de la matière uniforme et éviter des retassures il est également possible de rajouter des tuyaux d’alimentation chauds (hot runners) et un système de refroidissement traversant le moule avec un liquide de refroidissement.
Les moules d’injection sont généralement réalisés en acier (éventuellement en aluminium pour des petites séries d’injection plastique) et peuvent comporter plusieurs cavités, i.e. plusieurs pièces seront crées à chaque injection.
Le design et la réalisation des moules est une spécialité en soit. Elle doit prendre en compte les angles de dépouilles et les placements des éjecteurs permettant un bon démoulage des pièces ainsi que le positionnement du plan de joint à la jonction entre les deux parties du moule. Il est courant qu’un outillage un fois réalisé puisse être utilisé pour plusieurs centaines de millers à plusieurs millions d’injections.
Autres équipements
En plus de ces équipements de base de tout injecteur, les usines d’injection peuvent également disposer d’autres équipements comme des robots et des tapis roulants pour l’automatisation de l’enlèvement des pièces des moules. Des équipements d’impression pour effectuer des marquages sur les pièces ou des équipements de soudure par ultrason pour l’assemblage.
Finalement, les injecteurs disposent généralement d’une salle de contrôle qualité, équipée des différents équipements de laboratoire que nous ne détaillerons pas dans cet article.
Matières utilisées pour l’injection plastique
L’usine disposant des presses et des moules doit également prévoir leur approvisionnement en matière. La matière est approvisionnée est stockée sous forme de granulés de matière en vrac dans des sacs. Cette matière peut être sensible à une trop forte humidité, leurs bonne conditions de stockage doit donc être respectée.
Ces granulés de matière peuvent être de couleur neutre ou colorés, il est également courant de travailler avec un mélange de granulés de matière brute auxquels sont rajoutés des granulés de couleurs afin de donner la bonne coloration au produit final.
Il existe de nombreux fournisseurs de matière plastique (COVESTRO, Chimei, SABIC etc..) , de nombreuse matières plastiques (ABS, PC, PE, PEEK, POM, PA etc.) avec différents grades (résistant aux UV, non inflammable / UV, grade optique etc.), à charge aux usines d’injection de disposer de stocks de matières et de fournisseurs variés pour répondre aux besoins spécifiques des clients.
Main d’oeuvre dans une usine d’injection plastique
Pour les injecteurs plastiques, avec un minium d’automatisation et de robotisation le fonctionnement des presses d’injection n’est pas trop consommatrice de main d’oeuvre, un seul opérateur pouvant superviser plusieurs machines d’injection. Seul la mise en place et la mise au point des moules sur les presses nécessite un certain temps d’opérateur.
Cependant, certaines pièces nécessite un surmoulage, soit sur des inserts ou sur une structure métallique qui doivent être installés manuellement dans le moule avant chaque injection.
En outre, la finition des pièces une fois injectée peut être beaucoup plus demandante en ressources humaines. L’ébavurage des pièces est encore souvent effectuée manuellement, le marquage par sérigraphie nécessite également un opérateur.
Finalement, l’injecteur peut également proposer une valeur ajoutée portée sur la main d’oeuvre, comme l’assemblage des pièces ou la mise en kit. Cette dernière activité est surtout présente dans les pays à faible coût de main d’oeuvre comme la Chine.
