12 méthodes de fabrication du plastique et quand elles sont utilisées

La fabrication de plastique est essentielle à la plupart des industries. Des emballages alimentaires en polystyrène aux composants industriels fabriqués à partir de PEEK de qualité technique, la fabrication de plastique contribue énormément à la vie telle que nous la connaissons. Sans la capacité de fabriquer des pièces en plastique, nous aurions besoin de développer des systèmes de production radicalement nouveaux.

Mais la fabrication du plastique comprend de nombreuses méthodes différentes. Le moulage par injection, l’extrusion de plastique et l’impression 3D FDM sont toutes des méthodes de fabrication de plastique, et il en existe bien d’autres. Ces différentes méthodes de fabrication de plastique conviennent à différentes pièces en plastique, et choisir entre elles n’est pas toujours simple. Le budget, la conception des pièces et le matériau ne sont que quelques-uns des facteurs qui entrent dans le choix d’une méthode de fabrication de plastique.

Cet article examine 12 méthodes de fabrication de plastique différentes, expliquant leurs processus de base et leur utilité. Pour chaque méthode de fabrication de plastique, nous donnerons quelques exemples de la façon dont elle peut être utilisée pour fabriquer des pièces d’utilisation finale.

1. Moulage par injection
Le moulage par injection est le procédé de fabrication de plastique le plus courant. Il peut traiter des polymères thermoplastiques et thermodurcissables.

Cette méthode de fabrication de plastique rapide fonctionne en chauffant les granulés de plastique jusqu’à ce qu’ils fondent, puis en forçant le plastique fondu dans un moule en métal à l’aide d’une vis alternative. Le matériau fondu refroidit, se solidifie et prend la forme de la cavité du moule. La pièce solide est ensuite éjectée du moule.

Le moulage par injection convient à une grande variété de matériaux et de pièces. Les pièces doivent avoir des parois minces et cohérentes, mais peuvent autrement prendre différentes formes et tailles.

Exemple de pièces moulées par injection : plateaux alimentaires jetables, tableaux de bord de voiture, briques LEGO

2. Moulage par soufflage
Le moulage par soufflage est un procédé de moulage plastique moins répandu que le moulage par injection. Il existe trois variantes distinctes : le moulage par extrusion-soufflage, le moulage par injection-soufflage et le moulage par injection-étirage-soufflage.

Ce processus de fabrication de plastique fonctionne à l’aide d’un moule et d’un tube thermoplastique fondu appelé paraison (au lieu de granulés entièrement fondus). L’air sous pression pénètre dans la paraison, provoquant l’expansion du plastique et le contact avec les parois internes du moule, prenant finalement la forme de la cavité du moule.

Le moulage par soufflage convient aux pièces en plastique creuses telles que les bouteilles d’eau en plastique, le PEHD étant le matériau le plus courant.

Exemple de pièces moulées par soufflage : bouteilles, fûts, réservoirs de carburant

3. Rotomoulage
Le rotomoulage est un autre processus de moulage de plastique, qui utilise des températures élevées et une basse pression pour former des pièces en plastique. Il fonctionne en faisant tourner un moule pour déplacer la matière plastique à l’intérieur.

Au cours du processus de rotomoulage, le plastique en poudre est placé dans un moule, qui est chauffé et mis en rotation autour de deux axes (ou plus). Cette rotation garantit que le plastique fondu recouvre la totalité de l’intérieur du moule et adopte la forme de la cavité.

Les avantages du moulage par rotation comprennent un outillage plus simple, une épaisseur de paroi constante et des coins externes solides. Mais le processus peut être lent, car l’ensemble du moule doit être refroidi avant l’éjection de la pièce.

Exemple de pièces rotomoulées : bacs, réservoirs de stockage, jouets

4. Coulée sous vide
La coulée sous vide est un processus de fabrication de plastique généralement utilisé pour de petits lots de prototypes colorés. Il utilise des moules en silicone pour fabriquer des pièces en plastique uréthane.

Au cours de ce processus de fabrication de plastique, l’opérateur verse de la résine de coulée d’uréthane dans un moule en silicone ; un vide élimine ensuite les poches d’air et les bulles, ce qui donne une pièce finie exceptionnellement lisse. Les pièces en uréthane sont ensuite cuites dans un four.

La coulée sous vide est un processus de fabrication de plastique populaire pour les pièces partiellement transparentes comme les prototypes de vitrines.

Exemples de pièces moulées sous vide : boîtiers et capots électroniques, divers prototypes d’affichage

5. Usinage plastique
L’usinage du plastique est un procédé de fabrication de plastique très populaire. Il englobe le fraisage CNC, le tournage CNC et d’autres processus connexes.

Bien que différentes machines fonctionnent de différentes manières, l’usinage du plastique implique généralement de couper des sections d’une pièce en plastique à l’aide d’outils de coupe manuels ou contrôlés par ordinateur. L’usinage est très précis, fonctionne avec une gamme de plastiques et est meilleur que le moulage pour la fabrication de pièces à parois épaisses.

L’usinage plastique est également utile pour ajouter des détails aux pièces fabriquées à l’aide d’autres techniques comme l’extrusion.

Exemple de pièces usinées : pièces industrielles diverses, gabarits et fixations, éclairage automobile

6. Modélisation des dépôts en fusion
La modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) est le processus d’impression 3D le plus courant pour la fabrication de plastique. Il fonctionne avec des thermoplastiques courants comme l’ABS et le PLA, ainsi qu’avec des matériaux avancés comme le PEEK.

Le FDM fonctionne en chauffant le filament thermoplastique extrudé, puis en le déposant dans des formes précises à partir d’une buse mobile (attachée à une tête d’impression) selon les instructions de l’ordinateur. Les tranches 2D de la pièce sont imprimées couche par couche jusqu’à ce que l’objet 3D complet soit construit.

En petites quantités, le FDM est très rapide et rentable et peut produire une large gamme de formes, y compris celles avec des géométries internes complexes. Cependant, il ne produit pas de pièces particulièrement solides.

Exemple de pièces FDM : divers prototypes, pièces détachées et réparations, pièces industrielles composites

7. Stéréolithographie
La stéréolithographie (SLA) est une forme différente d’impression 3D plastique qui fonctionne avec des résines photopolymères au lieu de polymères thermoplastiques.

Il fonctionne en durcissant sélectivement les résines photopolymères à l’aide d’une source de lumière telle qu’un laser. (Le traitement numérique de la lumière, une technologie connexe, utilisait un projecteur à la place.) Les pièces sont imprimées couche par couche au fur et à mesure que le lit d’impression se déplace dans la cuve de résine.

SLA produit des pièces fragiles mais exceptionnellement lisses, qui peuvent également être transparentes. Il est souvent utilisé pour le prototypage mais a également des applications en dentisterie en joaillerie.

Exemple de pièces SLA : prototypes d’affichage, aligneurs dentaires, modèles de bijoux pour le moulage

8. Frittage laser sélectif
Le frittage sélectif par laser (SLS) est un procédé de fabrication de plastique et une autre forme d’impression 3D. Il est principalement utilisé pour fabriquer des pièces en nylon.

SLS est un procédé de fusion sur lit de poudre. Il fonctionne en utilisant un laser pour fritter sélectivement des formes 2D dans de la poudre plastique, couche par couche, en construisant une pièce en plastique complète. Il est globalement similaire au processus de fabrication additive métallique de fusion laser sélective (SLM). Un avantage par rapport aux autres méthodes d’impression 3D en plastique est qu’elle ne nécessite pas de structures de support.

Plus que le FDM ou le SLA, le SLS est considéré comme un processus de fabrication additive industrielle et est populaire dans l’industrie automobile.

Exemple de pièces SLS : outillage, quincaillerie automobile, connecteurs électriques

9. Extrusion plastique
À ne pas confondre avec l’impression 3D par extrusion, l’extrusion de plastique est le processus consistant à forcer le plastique à travers une matrice pour créer une pièce en plastique allongée avec un profil cohérent.

Ce processus de fabrication de plastique à haut volume fonctionne en chauffant le plastique dans un baril, puis en le forçant – à l’aide d’une vis alternative – dans une matrice, lui donnant sa forme finale avec un profil continu. L’extrusion de plastique qui en résulte durcit en refroidissant.

Les matériaux d’extrusion de plastique courants comprennent le polyéthylène, le polypropylène, l’acétal et le nylon. Le processus a également des variantes comme l’extrusion de film soufflé et l’extrusion de tubes.

Exemple de pièces extrudées : tuyaux, tubes, châssis de fenêtre

10. Pultrusion plastique
La pultrusion plastique est une variante de l’extrusion plastique dans laquelle le matériau est tiré à travers une filière plutôt que poussé.

La technique de fabrication plastique de la pultrusion est adaptée aux plastiques renforcés de fibres. Au cours du processus, un rouleau de fibres renforcées est tiré à travers un réservoir de résine plastique, qui imprègne les fibres, puis à travers une filière chauffée, donnant à la résine renforcée de fibres son profil personnalisé.

Plusieurs résines plastiques conviennent à la pultrusion, notamment le polyester, le polyuréthane et l’époxy. Les fibres de verre sont le matériau de renforcement le plus courant.

Exemple de pièces pultrudées : barres de rigidification, bâtons de ski, diverses pièces structurelles de renfort

11. Soudage plastique
Le soudage est principalement associé aux métaux, mais le soudage plastique est un processus de fabrication plastique utile pour assembler des composants thermoplastiques qui ne conviennent pas au collage ou à d’autres méthodes d’assemblage.

Le procédé de soudage plastique comporte un grand nombre de variantes, notamment le soudage au gaz chaud, le soudage à pointe rapide et le soudage par contact. La majorité des variantes impliquent de préparer la surface du plastique, d’appliquer de la chaleur et de la pression, puis de refroidir.

Les différentes méthodes de soudage plastique peuvent être classées comme thermiques, mécaniques ou électromagnétiques.

Exemple de pièces soudées : boîtiers, pièces de téléphone portable, dispositifs médicaux

12. Thermoformage
Le thermoformage est un type de fabrication de plastique qui ressemble au moulage mais qui utilise une feuille de plastique légèrement chauffée au lieu de plastique entièrement fondu.

La technique de la méthode de fabrication plastique nécessite un four et un moule. Au cours du processus, la feuille de plastique est chauffée jusqu’à ce qu’elle soit pliable ; il est ensuite étiré sur un moule – généralement à l’aide d’un vide – avant d’être découpé et refroidi.

Le thermoformage est assez polyvalent, car il peut être réalisé à petite échelle ou pour une production de masse.

Exemple de pièces thermoformées : blisters, gobelets plastiques, couvercles