La conception et le moulage par injection d’engrenages : un service spécial de Stagnoli Gears
4 octobre 2021
Le moulage par injection est un procédé de production industriel où une matière plastique est fondue (plastifiée) et injectée à pression élevée à l’intérieur d’un moule fermé, qui est ouvert après la solidification de l’objet. Il s’agit d’un procédé complexe où des phénomènes thermodynamiques, fluidodynamiques et mécaniques se produisent simultanément. Parvenir à prévoir ce qui se produit durant le moulage, ce que donnera l’engrenage en plastique et éviter d’éventuelles déformations ou d’autres types de défauts est essentiel. La phase clé est donc la conception.
La conception pour le moulage par injection d'engrenages de Stagnoli Gears
Ce qui distingue Stagnoli Gears de ses concurrents est une caractéristique fondamentale durant le processus de moulage d’engrenages en plastique : disposer en interne d’un bureau technique de conception qui développe des projets clé en main en effectuant des analyses et des simulations de l’ensemble du processus, depuis la définition de l’élément jusqu’à l’équipement pour le réaliser.
À partir des données géométriques du composant et des caractéristiques du matériau polymère, notre entreprise est capable de simuler l’ensemble du procédé de moulage à injection d’engrenages : phase de remplissage, phase de solidification et phase de refroidissement.
Nous exécutons la simulation du procédé de moulage avec le logiciel Moldflow qui permet de calculer la pression, la température, les efforts de coupe et les orientations dans la cavité ainsi que la présence de signes de succion, lignes de jonction, inclusions d’air sur le produit. Par ailleurs, grâce au logiciel, nous avons la capacité d’évaluer la distribution des épaisseurs du produit et de configurer les canaux de refroidissement afin d’éliminer ou de minimiser les distorsions. À travers les simulations, nous concentrons notre attention sur les :
- Engrenages en plastique ;
- Engrenages en POM ;
- Engrenages en nylon et fibre de verre ;
- Engrenages en nylon et fibre de carbone.
Nous nous sommes récemment attaqués à un cas d’étude proposé par un client qui se plaignait de la déformation excessive d’une couronne dentée utilisée dans un réducteur épicycloïdal pour application vélo électrique. Nos techniciens ont développé une série de solutions utilisées comme point de départ qui ont été ensuite élaborées à l’aide du logiciel Moldflow.
Figure 1 Injection directe avec trois plaques
Figure 2 Injection sous-marine avec trois plaques
Figure 3 Injection avec chambre chaude
En vue de synthétiser, nous avons omis dans cet article toute la phase initiale de choix du polymère, données de départ (profils d’injection et vitesse, température, etc.), géométrie de conditionnement du moule, analyse de remplissage, lignes de jonction et inclusions d’air. En effet, les images montrent l’analyse du cours de la déformation que la couronne dentée en plastique aurait selon le différent type d’injection en prenant en compte le moule à trois plaques avec injection directe (fig.1), moule à trois plaques avec injection sous-marine (fig.2) et moule avec chambre chaude (fig.3).
Contrairement au choix qui avait été précédemment adopté par le client, qui conduisait à avoir un engrenage avec une déformation excessive, nous avons développé une solution qui prévoit un type particulier d’injection avec un nombre inférieur de points d’injection. Le résultat obtenu a été satisfaisant : le design choisi a permis de réaliser un produit avec une déformation d'ensemble moindre qui se traduit, dans un engrenage en plastique chargé en fibre de verre, en une meilleure efficacité du point de vue de la transmission.
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