Dans l’environnement de fabrication complexe d’aujourd’hui, livrer les bonnes pièces, au bon moment et au bon prix, est un défi permanent. Et lors du moulage par injection, l’étape de refroidissement est généralement la période la plus longue du processus. Au cours de cette étape, la pièce doit atteindre une température suffisamment basse pour que les propriétés physiques du matériau et l’intégrité dimensionnelle de la pièce moulée soient respectées.

Les temps de refroidissement longs peuvent être frustrants et avoir un impact majeur sur la capacité de vos machines. Il peut également être particulièrement difficile de réduire les temps de refroidissement et de cycle lors de la production en série de composants complexes pour des applications telles que l’aérospatiale, l’automobile ou la médecine, avec une tolérance limitée aux incohérences coûteuses et chronophages telles que les déformations, les bosses et les cratères.

Comment réduire les temps de refroidissement et rationaliser la fabrication dans son ensemble ? Notre équipe utilise une solution de fabrication additive unique appelée refroidissement conforme pour augmenter la productivité dans des applications telles que le moulage par injection, le moulage sous pression et la production d’outils thermodurcissables. En intégrant des lignes de refroidissement imprimées en 3D personnalisées dans des moules et des outils industriels, nous aidons d’autres fabricants à augmenter la capacité de leurs usines et à améliorer la qualité, les performances et le volume des pièces.

Qu’est-ce que le refroidissement conforme dans le moulage par injection ?

Les mécanismes de refroidissement traditionnels conçus en lignes droites ne couvrent qu’un contour partiel de la géométrie de la pièce dans le moule. Les lignes de refroidissement conformes sont imprimées en 3D pour atteindre tous les contours uniques de la géométrie d’une pièce dans le moule ou les inserts d’outillage. Les lignes conformes sont donc moins limitées quant à leur emplacement dans l’outillage.

Le contrôle de la température est crucial dans le moulage par injection, car le moule chauffe lorsque le plastique fondu y est injecté. Avec les techniques de refroidissement conventionnelles, la température du moule dépasse souvent le seuil d’éjection d’une pièce réussie, ce qui entraîne une perte de temps et d’argent pendant que le moule refroidit à une température acceptable pour l’éjection de la pièce. Le refroidissement conforme, en revanche, maintient une température nominale, ce qui permet une réduction plus rapide de la température, de sorte que les temps de cycle globaux sont réduits à chaque ouverture et fermeture du moule.

Conception et impression 3D pour le refroidissement conforme

Lorsque nous envisageons le refroidissement conforme comme solution, nous analysons à la fois la pièce et les détails du moule associés pour identifier ceux qui bénéficieraient le plus des inserts de refroidissement conforme. Ces détails peuvent être des noyaux de moule, des cavités, des faces de glissement, des élévateurs ou toute combinaison de ceux-ci. Nous concevons ensuite une stratégie de refroidissement afin de réaliser des conditions de refroidissement optimales. Ce processus permet souvent de refroidir des zones qui ne sont pas correctement traitées, telles que les coins arrondis ou les détails nervurés hauts ou épais. Surtout, il permet aux lignes de refroidissement de « se conformer » à la géométrie réelle de la pièce. Le résultat crée des opportunités pour des fenêtres de processus et des contrôles de processus plus larges, ce qui se traduit par une réduction du temps de cycle global.

L’impression 3D et le refroidissement conforme offrent des possibilités infinies aux ingénieurs engagés dans la fabrication industrielle. Certains considèrent le refroidissement conforme comme l’une des utilisations les plus importantes de l’impression 3D aujourd’hui, soulignant deux des plus grands avantages de cette technologie : la liberté de conception et la possibilité de créer des géométries sophistiquées auparavant impossibles via la fabrication traditionnelle.

Bien que nous fournissions une grande variété de services, nos ingénieurs ont généralement recours à la fusion laser directe des métaux (DMLM) pour ouvrir davantage de possibilités de conception et de production, par exemple pour les conduites d’eau usinées par perçage traditionnel. Pour ce type de projet, le refroidissement conforme fait une énorme différence dans la production, car le processus permet aux conduites remplies d’eau de suivre la forme complexe, y compris les sections transversales, de chaque pièce.

La technologie de fabrication additive DMLM permet de personnaliser vos pièces et inserts de petite et moyenne taille en quelques jours plutôt qu’en quelques semaines ou mois comme dans le cas de la fabrication traditionnelle. Ce procédé d’impression 3D métal élargit la liberté de fabrication axée sur la conception, produit des pièces moulées par injection de très haute qualité et reproductibles et accélère la production à tous les niveaux, améliorant ainsi les délais de mise sur le marché.

Quand dois-je utiliser le refroidissement conforme ?

Nous recommandons le refroidissement conforme (en particulier pour le moulage par injection de plastique) lorsque :

  • Les temps de cycle sont plus longs que prévu ou budgété.
  • L’intégrité dimensionnelle de vos pièces moulées n’est pas conforme.
  • Les méthodes de fabrication traditionnelles limitent les capacités de refroidissement de votre moule.
  • Un refroidissement inapproprié provoque des déformations des pièces, ce qui entraîne des coûts de rebut excessifs.

Processus Shapeways

Nos ingénieurs ont récemment réalisé une étude qui a permis de valider davantage ce procédé. Dans l’exemple étudié, les résultats ont démontré une réduction de 69 % du temps de refroidissement. L’analyse logicielle a également permis de vérifier que les canaux de refroidissement des échantillons modifiés présentaient une distribution de température plus uniforme par rapport à la conception de refroidissement d’origine.

Dans les environnements de fabrication réels, nos clients qui produisent 70 à 80 pièces par heure avec des lignes ou des canaux de refroidissement traditionnels augmentent généralement leur production jusqu’à un impressionnant 140 pièces par heure avec des inserts de refroidissement conformes imprimés en 3D.

Shapeways pour un refroidissement conforme

L’impact et l’efficacité du refroidissement conforme peuvent transformer la production de votre entreprise et accélérer sa croissance. En 2022, Shapeways a encore élargi ses capacités de fabrication traditionnelles avec l’acquisition de Linear AMS, un expert en moulage par injection connu pour ses solutions innovantes comme le refroidissement conforme. L’approche véritablement consultative de Linear en a fait un partenaire de confiance pour résoudre les défis de fabrication les plus difficiles et Shapeways a perpétué cet héritage.