Fabrication sur mesure d'un bol en plastique moulé par injection 2K pour Wedgwood

Contexte du projet : Avec l'évolution des politiques environnementales mondiales, la vaisselle réutilisable en polypropylène (PP) de qualité alimentaire est devenue un axe de développement majeur pour l'industrie des articles de table. Le PP de qualité alimentaire (polypropylène, code de recyclage 5) est un matériau sûr, largement utilisé pour la vaisselle réutilisable. Non toxique et inodore, il résiste à des températures élevées jusqu'à 120 °C, supporte les chauffages répétés sans se déformer et ne contient pas de bisphénol A. Ses propriétés chimiques sont stables et il réagit peu avec les aliments. Après certification, il peut être en contact alimentaire à long terme. Ce projet vise à concevoir et fabriquer un ensemble de moules d'injection pour la production de vaisselle destinée à une chaîne de restauration, afin de répondre à ses besoins de production à grande échelle et respectueuse de l'environnement. Objectifs du projet : 1. Concevoir un moule à trois noyaux interchangeables permettant la fabrication de bols de trois tailles différentes, réduisant ainsi les coûts pour le client. 2. Optimiser la structure du moule pour garantir une épaisseur de paroi uniforme (± 0,05 mm) et éviter les défauts de déformation ou de retrait. 3. Adaptation aux caractéristiques du polypropylène (facile à retirer), optimisation du système de canaux chauds et du système de refroidissement. 4. Durée de vie du moule supérieure à 1 million de cycles, répondant aux besoins de production à long terme du client.

Processus de conception du projet : 1. Analyse du produit et détermination du moule : - Modélisation du produit : Obtention de modèles CAO de trois bols par numérisation 3D et annotation des dimensions clés telles que le diamètre, la hauteur et les tolérances d'épaisseur des parois. - Adaptation des caractéristiques du matériau : Le polypropylène (PP) possède une plage de température de fusion étroite (170-230 °C), ce qui nécessite la conception d'un système de canaux chauds à température contrôlée afin d'éviter toute surchauffe locale ou tout remplissage insuffisant du moule. - Sélection du bâti de moule : Un bâti de moule standard HASCO est utilisé pour garantir la stabilité de l'installation du moule. 2. Conception de la structure du moule : - Conception de la surface de jointure : La limite entre le fond de la pièce et le corps de la boîte est choisie comme surface de jointure afin de simplifier le démoulage. - Système d'injection : * Buse d'injection : angle R15,5, raccordée à la buse de la presse à injecter. * Marque du système de canaux chauds : MOLDMASTERS (Canada). * Point d'injection : Un point d'injection à vanne est placé au centre du fond du produit afin d'éviter les marques de soudure en surface. - Système de refroidissement : Canal d’eau de refroidissement circulaire de 8 mm de diamètre, disposé autour de la cavité, réduisant le temps de refroidissement à 10 secondes. - Mécanisme de démoulage : Bloc de poussée + éjection d’air pour assurer un démoulage en douceur.

Mise en œuvre et validation du projet 1. Fabrication du moule - Les inserts de cavité et de noyau sont en acier 1.2343ESU d'une dureté de HRC 48-50, garantissant une résistance à l'usure, au polissage et à la corrosion. - Usinage de précision sur centre d'usinage, rugosité de surface Ra ≤ 0,4 μm, tolérance de ± 0,01 mm. - Le système à canaux chauds utilise une régulation de température indépendante HeatingZone, avec un écart de température contrôlé à ± 2 °C. 2. Essai de moulage T1 et résolution des problèmes - Problème 1 : Des bulles d'air sont présentes dans les pièces plastiques lors de l'essai initial. *Solution : L'ajout d'une rainure d'air dans le moule et l'optimisation des paramètres d'injection ont permis de résoudre efficacement le problème. 3. Produire en continu pendant 8 heures et calculer le taux de défauts : - Écart de taille : 0 % - Défaut de surface : 0,1 % - Difficulté de démoulage : 0 % - Efficacité de production : Un cycle de moulage de 20 secondes, avec une production journalière de 4 000 pièces.

Réalisations du projet : 1. Indicateurs techniques : - Durée de vie du moule : 1,05 million de cycles (dépassant l’objectif d’un million de cycles). - Taux de qualification des produits : 99,65 % (exigence client ≥ 99 %). - Taux d’utilisation des matériaux : 92 % (85 % pour les moules traditionnels). 2. Avantages économiques : - Le coût unitaire a été réduit de 20 % (grâce à une conception optimisée du moule et à un système de refroidissement performant). - La capacité de production annuelle du client a été portée à un million de pièces afin de répondre à la demande du marché. 3. Avantages environnementaux : - Réduction de 15 % des déchets de polypropylène, conformément aux objectifs ESG de l’entreprise.

Résumé de l'expérience : 1. Adaptation du matériau PP : - Contrôle strict de la température de fusion et de la température du moule. - Utilisation d'un système de canaux chauds à température contrôlée de haute précision pour résoudre le problème de remplissage insuffisant du moule. 2. Optimisation de la conception du moule : - Augmentation du nombre de canaux d'eau de refroidissement pour raccourcir le cycle de moulage. - Tests préliminaires de la conception avec plusieurs prototypes afin d'améliorer le taux d'utilisation des ébauches de moule. 3. Retours clients : - La grande stabilité du moule réduit les temps de maintenance de la presse à injecter. - Les bols en plastique ont obtenu la certification environnementale européenne.

Annexe 1. Schéma de la structure du moule (figure 1 : vue du moule assemblé ; figure 2 : vue du moule final ; figure 3 : vue du bol en plastique). 2. Tableau des paramètres machine (pression d’injection, temps de maintien, temps de refroidissement, etc.). 3. Rapport CMM de réception client (inspection des inserts du moule). Conclusion : Ce projet a permis de résoudre avec succès le problème technique du moulage par injection de polypropylène (PP) grâce à l’optimisation de la structure du moule et des paramètres de processus. Il offre ainsi une solution fiable pour la production à grande échelle de bols et génère d’importants bénéfices économiques et environnementaux pour l’entreprise.