Une conception inadéquate des pièces en plastique entraîne souvent des défauts inhérents à la fonctionalité ou à l’aspect extérieur du produit conduisant à des problèmes de qualité fréquents, voire l’échec et une refonte complète de la conception.
Voici quelques conseils de base sur la conception des pièces en plastique :
1. Épaisseur de paroi
La conception de l’épaisseur des parois des pièces plastiques repose sur deux principes fondamentaux :
Si la paroi est trop épaisse : Il y a des risques de retrait et de bulles
Si la paroi est trop fine : Le remplissage rique d’être difficile et la tenue mécanique insuffisante
Si l’uniformité est difficile à atteindre : la variation d’épaisseur ne doit pas dépasser 50 % de l’épaisseur nominale. De plus, en dessous de 0,3 mm, le remplissage devient difficile (sauf plastiques souples).
Recommandations générales d’épaisseur :
Matière plastique | Épaisseur recommandée |
|---|---|
ABS | 1,2 mm – 3,5 mm |
Polycarbonate (PC) | 1,2 mm – 3,0 mm |
Polypropylène (PP) | 1,5 mm – 2,5 mm |
Polystyrène (PS) | 1,2 mm – 3,0 mm |
Polyamide (PA / Nylon) | 1,2 mm – 5,0 mm |
Polyéthylène (PE) | 1,5 mm – 2,5 mm |
PVC rigide | 1,0 mm – 3,0 mm |
Matériaux renforcés (ex. fibres de verre) | 1,0 mm – 5,0 mm |
2. Nervures de renforcement
Les nervures améliorent la rigidité sans alourdir la pièce. Elles sont placées sur les faces non visibles et orientées selon les contraintes mécaniques. Voici les principes généraux à respecter lors de la conception des nervures pour les pièces plastiques :
Épaisseur des nervures (t) :
– Sans exigence d’aspect en surface : t = 75 % à 85 % de l’épaisseur de la paroi de base (T).
– Avec exigence d’aspect :
Surface texturée : t ≤ 50 % de T.
Surface lisse : t ≤ 40~45 % de T.
Hauteur des nervures :
– Pour assurer un bon renfort, la hauteur (h) des nervures doit être au minimum de 2,5 à 3 fois l’épaisseur de la paroi (T).
Angle de dépouille :
– L’angle de dépouille minimal pour les nervures est de 0,5°, mais dans la plupart des cas, un minimum de 1~1,5° est recommandé.
– Si l’on utilise des angles de dépouille très faibles (limite inférieure 0,1~0,5°), la hauteur des nervures ne doit pas dépasser 5~15 mm, car cela peut nuire au bon démoulage.
Rayon à la base des nervures :
– Un arrondi (rayon) est requis à la jonction entre la nervure et la paroi.
– Rayon minimum : R ≥ 0,5 mm ; généralement, R = 0,5 × l’épaisseur de la nervure (t).
Espacement entre les nervures :
– La distance entre deux nervures adjacentes doit être au moins 2~3 fois l’épaisseur de la paroi de base (T) pour éviter les zones d’accumulation de matière ou de refroidissement inégal.
3. Angle de dépouille
Pour faciliter le démoulage, il est essentiel de prendre en compte les angles de dépouille dès la phase de conception. Voici les principes généraux à respecter :
– Tous les angles de dépouille doivent suivre la direction réelle du mouvement de démoulage de la pièce.
– Pour chaque augmentation de 0,02 mm de la texture de surface (grainage), l’angle de dépouille doit être augmenté de 1°.
Voici certaines recommandations à respecter :
Finition | VDI | SPI | Ra (µm) | Angle de dépouille recommandé |
|---|---|---|---|---|
Très lisse | VDI 12 | A1 | ~0,40 | 0,5° à 1° |
Satiné | VDI 18 | B2 | ~0,80 | 1° à 2° |
Mat | VDI 24 | C3 | ~1,60 | 2° à 3° |
Très mat | VDI 33 | D2 | ~4,50 | 3° à 5° |
Rugueux | VDI 45 | D3 | ~18,00 | 5° à 7° (voire plus si nécessaire) |
4. Rayons
Principes généraux pour la conception des arrondis :
– Ajouter des rayons autant que possible aux zones de raccordement et à la base des éléments.
– Si la conception le permet, prévoir des rayons plus généreux.
– Éviter les arrondis inutiles sur la ligne de joint.
– Taille recommandée des rayons : 50 % à 60 % de l’épaisseur de la paroi (ou de la nervure).
– Le rayon minimal pour les surfaces visibles est de 0,1 mm ; les rayons standards sont compris entre 0,2 mm et 0,3 mm.
– L’épaisseur à la base des rayons ne doit pas dépasser 125 % de l’épaisseur nominale de la paroi.
5. Puits, cheminées, plots
Principes généraux pour la conception des puits :
– Éviter autant que possible les puits isolées ; elles doivent de préférence être connectées à la paroi principale à l’aide de nervures (voir Figure 1) ou renforcées par des nervures en triangle (voir Figure 2).
– Vérifier si la conception du puit entraîne une accumulation de matière, ce qui pourrait provoquer des marques de retrait. Ces retassures peuvent être évitées avec l’ajout d’un puit de compensation dit « volcano ».
– L’épaisseur des nervures de renfort du puit ne doit idéalement pas dépasser 0,5 fois l’épaisseur de la paroi.
– Le diamètre du puit doit être d’environ 2 fois le diamètre de la vis (2D).
Conception des puits longs (lorsque la longueur du trou est supérieure à 5 fois son diamètre extérieur) :
6. Texte et marquage
A des fins de recyclage et de traçabilité, il est nécessaire d’ajouter un marquage sur la pièce plastique, comprenant la date de production, le matériau et le marquage de recyclage.
Les marquages peuvent être en relief ou en creux. La profondeur recommandée varie de 0,2 mm à 0,5 mm selon la taille et la fonction du texte et la hauteur des caractères peut aller de 0,5 mm à 3 mm. Toutefois, le marquage en creux est en général plus aprécié par les utilisateurs.
7. Filetages
Les filetages plastiques sont peu précis. Ils demandent souvent un système de dévissage intégré au moule. On peut remplacer le filetage par des inserts filetés soit par surmoulage soit par posage à chaud, voire à froid.
8. Lignes d’esthétique (Ligne de décoration)
La ligne esthétique remplit deux fonctions principales :
Une ligne esthétique est nécéssaire lorsqu’il y a plusieurs couleurs ou différentes textures (grains, brillants, mats) sur une même surface.
Lors de l’assemblage de deux demi-coques, une ligne esthétique (ou ligne de joint esthétique) est souvent prévue afin d’assurer un alignement visuel net. Elle consiste à créer des motifs ou des formes sur la pièce pour masquer le plan de joint, comme illustré ci-dessous :
Conception de la ligne esthétique :
9. Lignes de soudure
Les points d’injection doivent être choisis avec précaution. Un mauvais choix peut entraîner la formation d’une ligne de soudure, comme illustré ci-dessous :
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