Optimisation du temps de cycle d'injection de pièces plastiques

Cycle time optimization in injection molding

• Auteur / Autrice : Adrien Van Gorp
• Direction : Maxence Bigerelle, Alain Iost
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique avancée
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rugosité

Transformation

Couche limite

Matières plastiques -- Moulage par injection

Mots clés libres

Injection plastique

Polypropylène

Thermique

Brillance

Résumé

L'outillage d'injection des matières plastiques doit être conçu de manière à maximiser les flux thermiques au cours du refroidissement pour réduire le temps de cycle. L'idée développée dans ce travail est basée sur l'analyse des échanges thermiques entre le moule et le fluide de refroidissement. Une solution technologique qui consiste à placer des inserts dans les conduites est proposée pour réduire le phénomène de couche limite qui s'oppose aux échanges. Les résultats expérimentaux et la simulation numérique des écoulements indiquent un gain de 7% sur le rendement d'absorption thermique. L'étude des effets de 4 paramètres procédé (température et vitesse d'injection, contrepression et temps de refroidissement) sur le matériau (en termes de dureté et de retrait), ainsi que sur la brillance et la rugosité de surface des pièces injectées montrent une influence majeure des deux premiers. Les effets sur le matériau sont en relation avec le taux de cristallinité favorisé par la température, tandis que ceux sur la surface s'expliquent par l'évolution de la viscosité du polymère à l'injection. Il apparaît nécessaire de prendre en considération les différents phénomènes physiques en présence, dans une tentative de modification des paramètres d'injection (notamment la température), dans le but de réduire le temps de cycle

In plastic injection, the mold must be designed to increase the heat fluxes leading to the cooling time. Firstly, this work is focused on the heat exchange between the mold and the cooling fluid. A technical solution is proposed to reduce the sub-layer which indues a heat fluxes limitation. Experimental results and numeric simulations show that exchange is increased about 7%. Next, the influence of 4 process parameters is studied on the polymeric material (characterized by means of shrinkage and hardness measurements) and on the gloss and roughness of injected parts surface. Results lead to a main effect of injection temperature and velocity. These effects on the material are linked with the cristallinity promoted by the injection temperature. The main effect on the surface is explained by the evolution of the polymer viscosity during the injection phase. Globally, it seems to be important to take into account the different physical phenomena in the cycle rime optimization by modifying the injection parameters.