Moulage par injection de polycarbonate (PC) : un guide sur les défis courants liés aux pièces transparentes personnalisées

ISO 10137:2007 spécifie que la rugosité de surface Ra de la cavité du moule des composants moulés par injection optique doit être ≤ 0,02 μm et qu'une vérification du repolissage doit être effectuée tous les 50 000 moules.

Pour nous conformer à cette norme, nous avons rendu obligatoire l'inclusion de l'acier SPI A-1 (Ra ≤ 0,02 μm) et S136H dans les spécifications des moules pour le projet PC transparent, et avons accepté de refondre tous les 50 000 moules.

• Acier pour moules : Les aciers pour moules S136H et NAK80 sont couramment sélectionnés en raison de leur résistance à la corrosion et de leur capacité à conserver une surface hautement polie.

Conception du système de ventilation

1. Profondeur des rainures d'aération : Les évents mesurent généralement 0,02 à 0,03 mm et sont placés à l'extrémité de l'écoulement de fusion et à la ligne de joint.
2. Cycle de maintenance : Les moules de qualité optique doivent être inspectés et polis tous les 50 000 cycles, car la surface polie se détériore avec le temps.

Figure 3 : Polissage de la surface du moule pour l'injection de clarté optique.

Comment régler la température du baril et la pression d'injection dans le moulage par injection PC ?

Afin de maintenir les bons réglages de température pour le moulage par injection PC, celle-ci doit être contrôlée à plusieurs niveaux. La température doit baisser progressivement de la buse vers l'arrière du canon, avec une limite supérieure de 285-305℃ pour les pièces à paroi mince, la pression d'injection doit être réglée sur 130-180 MPa. Une différence de température de ±10 ℃ pourrait endommager le matériau ou entraîner un remplissage incomplet du moule.

Zones de température des barils

• Partie arrière : 260-280 ℃
• Section centrale : 270-290 ℃
• Partie avant : 280-300 ℃
• Buse : 270-300℃ (elle doit être 5-10℃ plus froide que la partie avant pour garder la bave sous contrôle)

Paramètres de processus par épaisseur de pièce

En raison de tolérances très strictes, les pièces moulées par injection PC nécessitent des réglages de température précis, jusqu'à ±5 ℃.

Téléchargez le tableau de configuration des paramètres du processus de moulage par injection PC, saisissez l'épaisseur de paroi et le rapport de longueur d'écoulement, et le système recommandera automatiquement la température de fusion, la température du moule et la pression.

Comment choisir entre le PC et le PMMA dans un service de moulage par injection de plastique transparent ?

Des cas peuvent apparaître où un service de moulage par injection de plastique transparent est nécessaire pour la clarté optique au lieu de se concentrer sur la résistance aux chocs. Dans ces circonstances, le PMMA est un candidat probable à utiliser plutôt que le PC. D'une part, son niveau de transmission de la lumière atteint 91 à 93 % contre 88 à 90 % pour le PC et, en même temps, il offre d'excellentes propriétés d'écoulement de moulage.

Critères de sélection des clés :

• Performances optiques : Le PMMA a une transmission beaucoup plus élevée que celle des PC : 91 à 93 % contre 88 %. Si la qualité optique est une exigence unique, le PMMA sera le matériau de choix.
• Résistance mécanique : La résistance aux chocs du PC est250 fois supérieure à celle du verre. Alors que la contrepartie du PMMA n’est que de 10 fois. Dans les situations impliquant des contraintes telles que des vibrations, des chocs ou des chutes lors de l'assemblage, le PC semble être une meilleure alternative matérielle.
• Résistance à la chaleur : Le PC peut conserver sa forme sous une déformation thermique à 130-140 ℃ alors que le PMMA est incapable de le faire à 85-105℃. Le PC doit donc être choisi lorsqu'un environnement à haute température est impliqué.

Tableau de comparaison des sélections PC et PMMA

• Si votre projet met principalement l'accent sur la transparence optique et la dureté de surface et n'a pas d'exigences élevées en matière d'impact, alors le PMMA est la meilleure solution.
• En cas de contraintes d'assemblage ou d'environnements à haute température, le PC serait un choix acceptable.

Le choix du bon service d'injection de clarté optique dépend de l'évaluation des aspects liés aux performances et aux coûts.

Figure 4 : Comparaison des pièces en plastique PC et PMMA.

Comment JS Precision résout-il les défis de moulage de pièces transparentes en PC grâce à un cas de fabrication réel ?

Dans le cadre du projet de service de moulage de pièces transparentes personnalisé exécuté par JS Precision pour un client d'équipement médical, une fenêtre d'observation en PC transparente d'une épaisseur de paroi de 4 mm a subi trois cycles de moulage d'essai, du premier cycle étant mis au rebut à 100 % jusqu'à l'inspection optique finale. passer d'un seul coup. Le tournant clé réside dans l'ajustement fondamental de la conception des portes et du processus de recuit.

Défis des clients

Un fabricant d'appareils médicaux d'Amérique du Nord souhaite personnaliser les fenêtres de visualisation transparentes de son PC (120 x 80 x 4 mm). Les exigences sont que la transmission de la lumière de la pièce à l'appareil doit être de 88 %, aucun défaut visible à l'œil nu et aucune fissure sous contrainte au contact d'un désinfectant médical (alcool isopropylique) après l'assemblage. Lorsque le client s'est tourné vers son ancien fournisseur, le taux de rejet était supérieur à 70 % au stade du moulage d'essai et les principaux défauts étaient toujours des bulles de vide dans la zone à paroi épaisse et des fissures aléatoires après l'assemblage.

Solution de précision JS

• Diagnostic des défauts et analyse des causes profondes :

Les bulles de vide se trouvaient principalement au centre de la partie à paroi épaisse (4 mm), le défaut provenait principalement d'un retrait de volume dû à une pression de maintien insuffisante. Pour confirmer s'il s'agissait d'une fissuration due à une contrainte résiduelle, une immersion dans un solvant (acide acétique glacial) a été utilisée. Il a été confirmé que la fissuration provenait d'une contrainte résiduelle.

• Refonte du portail :

Au départ, une porte latérale à point unique (3 mm), au moment où le front d'écoulement de matière fondue atteignait le milieu de la paroi avec la paroi épaisse, la température avait déjà baissé. Une porte de ventilateur a été introduite avec une largeur élargie 12, de sorte que le front de fusion entre dans la cavité accompagné d'une répartition plus uniforme de la température et de la pression.

• Modifier systématiquement les paramètres du processus :

Le moule a été porté à 105 ℃ au lieu de 75 ℃, la pression d'injection a été ajustée à 145 MPa au lieu de 120 MPa, le point de commutation de la pression de maintien a été déplacé de 95 % de remplissage de la cavité à 85 %, la pression de maintien a été augmentée de 30 % à 50 % de la pression injectée.

Leçons tirées de l'échec

Le premier essai de moulage s'est concentré uniquement sur une porte de ventilateur sans aborder la ventilation du moule, ce qui provoquait des brûlures car l'air dans la cavité ne pouvait pas être évacué correctement. Le deuxième moulage d'essai a résolu ce problème en ajoutant des rainures d'aération (profondeur de 0,025 mm).

Résultats finaux

Le troisième moulage d'essai a produit 50 pièces qui répondaient à toutes les normes de qualité, c'est-à-dire un coefficient de transmission de 89,2 à 89,7 %, une inspection dimensionnelle dans la plage de tolérance (± 0,05 mm) et sans fissures sous contrainte (pas de fissures même après une immersion dans l'IPA pendant 72 heures). La stabilité du rendement lors de la production de masse est supérieure à 96 %.

Récompenser le moulage par injection PC ne consiste pas tant à trouver une solution à un problème particulier, mais àdévelopper une approche systématique et une méthode d'ingénierie qui peuvent être facilement reproduites.

Votre projet PC transparent peut également disposer d'une marge d'optimisation similaire. Téléchargez des dessins 3D (STEP/IGS) et recevez un rapport d'évaluation DFM gratuit dans les 48 heures, comprenant une prévision des risques de défauts et des recommandations de processus.

Comment dépanner et résoudre systématiquement les défauts courants des pièces moulées par injection en PC transparent ?

La première étape du dépannage des défauts de moulage de PC consiste à identifier systématiquement la morphologie du défaut. Chaque défaut, comme les rayures argentées, les bulles, les marques d'écoulement, les points noirs et les fissures de contrainte, est caractérisé par une morphologie spécifique et a une cause profonde distincte. Obtenir le bon diagnostic peut accélérer la résolution d'environ 70 %.

Matrice de diagnostic des défauts

Principes clés

• Le séchage prend les devants : Un séchage approprié peut éliminer environ 60 % des défauts du PC. Vérification d'abord du niveau d'humidité, puis d'autres paramètres.
• Une température plus élevée se traduit par un débit plus efficace, et ce, de meilleure qualité à pression égale.
• La température du moule est la principale raison de contrainte interne pour les produits en polycarbonate. Par exemple, une augmentation de dix degrés Celsius de la température du moule diminue d'environ quinze à vingt pour cent des contraintes résiduelles.

Pourquoi choisir JS Precision comme partenaire pour des pièces moulées par injection personnalisées en PC transparent ?

Lors de la sélection d'un partenaire fiable pour le moulage de pièces transparentes personnalisées, outre le prix, il est important de prendre en considération son expérience en matière de conception de moules, de capacité de traitement des moules et d'assistance technique, etc. JS Precision a établi les normes de service dans les trois domaines grâce à une analyse et une surveillance quantitatives.

Compétences de base

• Base de données de processus :

Cela fait référence à la capacité de l'entreprise à fournir le meilleur processus de moulage pour les différents types de PC tels que le PC ignifuge, le PC de qualité médicale et le PC stabilisé aux UV. Dans JS Precision, une analyse du flux de moulage est effectuée sur chaque composant PC transparent avant le premier moulage d'essai, et seulement deux les séances d'essai de moulage sont autorisées. Le contexte technique de l'injection de moules en plastique transparent de JS Precision dépend des données collectées.

• Capacités du moule :

JS Precision dispose de son propre atelier de moulage entièrement équipé de machines CNC à grande vitesse et d'électroérosion miroir et peut terminer le polissage miroir au niveau SPI A-1 (Ra≤0,02 μm). Le S136H est l'acier pour moule choisi. Le rapport de productibilité sera remis au client 48 heures après l'étape DFM.

• Contrôle qualité :

Au stade de la production d'essai, ils vous fourniront un rapport CPK et un rapport de test optique. Dans la production de masse, ils soumettront une fiche de traçabilité des matières premières, des journaux quotidiens des paramètres de processus et des rapports d'inspection périodiques pour chaque lot. Toutes les pièces transparentes en PC sont produites selon les normes médicales ISO 13485 ou automobile IATF 16949. L'inspection optique utilise principalement un spectrophotomètre et un hazemètre, et l'inspection dimensionnelle fait référence aux machines de mesure tridimensionnelles Zeiss.

Le moulage par injection PC de production standard présente un taux de réussite du moulage d'essai qui est supérieur à 90 % sur un seul tirage et un rendement de production en série supérieur à 96 %.

Agissez maintenant : envoyez vos dessins 3D à JS Precision pour recevoir un rapport d'évaluation DFM gratuit et un devis personnalisé de service de moulage de pièces transparentes. Mettez votre prochain projet PC transparent sur la voie du succès dès la phase de conception.

FAQ

Q1 : Quelle peut être la précision des niveaux de tolérance pour les produits transparents moulés par injection en PC ?

Les tolérances des pièces moulées par injection PC peuvent atteindre la norme ISO 2768-m, ou même des tolérances plus strictes comme ±0,05 mm, en fonction de la complexité de la pièce, de la façon dont l'épaisseur de la paroi est répartie et de la disposition des portes. En ce qui concerne les pièces transparentes, comme l'apparence est primordiale, il convient de discuter dès le départ de la manière dont les tolérances des dimensions critiques peuvent être gérées avec le mouliste.

Q2 : De combien de pièces PC transparentes personnalisées avez-vous besoin par commande ?

Le MOQ dépend de la taille de la pièce, du nombre d'empreintes du moule et de la qualité du matériau. Habituellement, avec les outils à une seule cavité, le MOQ est de 500 à 1 000 pièces, tandis qu'avec les outils à plusieurs cavités, le MOQ peut être aussi bas que 200 à 500 pièces. JS Precision propose également des prototypes avec une production en série selon votre demande.

Q3 : Pourquoi les pièces en plastique transparent sont-elles exemptes de défauts immédiatement après l'injection mais se fissurent quelques jours plus tard ?

Cela se produit généralement lorsque la contrainte interne est trop élevée et est restée dans les pièces. Le stress lié à l’alignement moléculaire qui était bloqué au moment de la fabrication a maintenant été libéré par l’exposition à une substance étrangère. Les mesures possibles pour éviter cela consistent à augmenter la température du moule à environ 100 ℃, à intégrer un traitement thermique post-traitement à 120 ℃ et à abaisser la pression de maintien.

Q4 : Comment mesurez-vous la transparence optique des pièces transparentes injectées ?

La clarté optique est mesurée via trois paramètres de base : la transmission, le voile et la clarté. Pour le PC, la transmission de la lumière est d'environ 88 à 90 % en moyenne. Les tests sont effectués à l'aide d'un spectrophotomètre et d'un hazemètre, conformément aux normes ASTM D1003.

Q5 : Quelle est la différence de coût entre le moulage par injection PC et le moulage par injection PMMA ?

Le prix du PC est presque le même que celui du PMMA, mais comme le moulage du PC est plus dur, le temps de séchage du moule est plus long (de 4 à 6 heures pour le PC contre 2 à 3 heures pour le PMMA), des températures de moule plus élevées (environ 80 à 120 ℃ contre 50 à 80 ℃ pour le PMMA), une pression d'injection plus élevée, tout cela s'ajoute à un coût unitaire d'outillage plus élevé, ce qui rend le coût du moule du PC 20 à 40 % plus élevé que celui du PMMA. moyenne.

Q6 : Qu'est-ce qui distingue (JS) JS Precision dans le moulage par injection de plastique transparent (polycarbonate) ?

JS Precision est spécialisé dans le moulage par injection de PC transparent depuis 2015 et maîtrise la fabrication de moules de niveau de polissage SPI A-1. De plus, nous maintenons une bibliothèque de référence de processus spécifique au PC avec nos propres techniques de moulage développées pour les matériaux optiques. Nous accompagnons nos clients depuis l'analyse DF jusqu'aux essais pilotes en passant par la production à grande échelle, en faisant de votre PC transparent l'optique et les dimensions en plastique comme vous le désirez du premier coup.

Q7 : Quelle est la durée de vie habituelle du moule pour le moulage de pièces en PC transparent ?

Il est standard que la durée de vie du moule des pièces en PC (non renforcées) soit de 500 000 à 1 000 000 de cycles en supposant que des matériaux résistants à la corrosion comme le S136H sont utilisés pour la construction du moule et que la surface polie est nettoyée régulièrement. Le repolissage des moules de qualité optique pour éviter toute détérioration est recommandé tous les 50 000 cycles.

Q8 : Quelle est la bonne méthode pour demander un devis pour des pièces moulées par injection PC transparentes personnalisées ?

Veuillez envoyer vos fichiers 3D (format STEP ou IGS), vos exigences de production par an, vos exigences de clarté et vos tolérances de dimensions à JS Precision. Notre équipe d'ingénierie effectuera l'examen de la conception pour la fabrication (DFM) et vous fournira les détails du devis dans les 48 heures couvrant le coût du moule, le coût de la quantité et le délai de livraison prévu. Vous pouvez directement télécharger les dessins pour obtenir un devis, et JS Precision répondra rapidement.

Résumé

Il est techniquement très difficile de mouler par injection du PC transparent par rapport à d'autres plastiques. La teneur en humidité du PC inférieure à 0,02 % sera la ligne rouge à dépasser. La fenêtre de température de fusion n'est que d'environ ±10 ℃, et le polissage du moule SPI A-1 est requis, une défaillance à n'importe quelle étape entraînera des défauts irréversibles des pièces transparentes en PC. En outre, le contrôle systématique du processus est ce qui garantit un bon taux de réussite, ce qui signifie que des valeurs numériques précises doivent être appliquées aux étapes de séchage du matériau, aux paramètres du processus, à la conception du moule et aux étapes de recuit post-traitement. Avec les pièces transparentes en PC, la question n'est plus : est-ce possible ? qu'il deviendra Est-ce reproductible ?

Envoyez-nous vos dessins 3D et nous générerons un rapport DFM gratuit pour vous ainsi qu'un devis pour notre service personnalisé de moulage de pièces en plastique transparent. Le moulage PC par nos experts vous aide àréduire les risques techniques et à réussir la fabrication de pièces optiques transparentes pour vous avec notre soutien.