Pourquoi le moulage simple ne suffit pas pour les petites pièces en silicone

Les pièces en silicone semblent souvent simples. Mais dès qu'on commence à les rechercher, les problèmes apparaissent rapidement.

Un jour, un client est venu nous voir avec une petite valve en silicone utilisée dans un sachet alimentaire. La pièce était légère, elle pesait moins d’un gramme. Sa conception semblait simple et épurée. Mais la production ne cessait d’échouer.

Le problème n'était pas le prix. C'était la cohérence.

Pour cette application, la vanne devait s'ouvrir à une pression précise. Si le silicone était trop souple, la vanne fuyait. S'il était trop rigide, il bloquait le débit. La plage de tolérance était très étroite.

Le client avait déjà fait appel à deux fournisseurs. Tous deux avaient livré des échantillons qui avaient satisfait aux premiers tests. Mais après la mise en production à grande échelle, des défauts sont apparus. La présence de bavures, les variations de dimensions et une pression d'ouverture instable rendaient les pièces impropres à la production en série.

Lorsque nous avons examiné cette pièce, les risques liés à la production étaient évidents.

• L'épaisseur de la paroi était irrégulière
• Le parcours était long et étroit
• Le bord d'étanchéité reposait sur la ligne de joint
• La surface de ventilation était limitée

Chacun de ces problèmes peut être géré séparément. Mais pris ensemble, ils augmentent considérablement le risque d'instabilité de la production.

Des bavures se sont formées le long du bord de scellage. Le retrait a modifié la pression d'ouverture. Des poches d'air ont provoqué de petites traces de brûlure. Il ne s'agissait pas de défauts aléatoires. C'étaient des signes indiquant que la conception du moule n'était pas adaptée au comportement du caoutchouc de silicone liquide.

Nous avons commencé par le moule, et non par la machine.

• L'emplacement du portail a été modifié. Cela a permis de raccourcir le trajet d'écoulement et d'assurer un remplissage plus homogène de la cavité, réduisant ainsi le risque de remplissage incomplet et de durcissement inégal.
• La ligne de joint a été redessinée. Nous l'avons éloigné de la zone d'étanchéité et avons amélioré l'alignement des surfaces afin de réduire le risque de bavures.
• Des micro-évents ont été ajoutés au niveau de la dernière zone de remplissage. La profondeur de la rainure est restée dans une fourchette très étroite, autour de 0,004 mm.
• On a appliqué le vide pendant l'injection. Cela a permis d'éliminer l'air emprisonné avant qu'il ne provoque des traces de brûlure ou un remplissage incomplet.
• La compensation du retrait a été appliquée en fonction de la direction et de l'épaisseur de la paroi. Cela a permis de maintenir la géométrie finale de la soupape plus proche de la plage de performances requise.

Avant de découper l'acier, nous avons vérifié le comportement de remplissage à l'aide d'une analyse Moldflow. Lors des essais, nous nous sommes concentrés sur la stabilité de la température et avons maintenu les variations dans une fourchette étroite afin de garantir un durcissement homogène.

À la suite de ces modifications apportées au moule et au processus, les performances de la vanne se sont stabilisées.

• La pression d'ouverture est restée dans la plage requise
• Le rebord n'était plus visible sur le bord d'étanchéité
• Les traces de brûlure ont disparu
• Amélioration de la cohérence d'un lot à l'autre

Le client a testé les pièces sur de véritables lignes de remplissage. Les vannes ont fonctionné de manière constante d'un lot à l'autre, ce qui a permis au projet de passer à la phase de production.

Vu de l'extérieur, cela semblait être une pièce mineure. Mais la stabilité de la production dépendait de la rapidité avec laquelle les risques liés à la fabrication étaient identifiés.

Si un fournisseur se concentre uniquement sur le moulage, il ne fait que réagir aux défauts une fois qu'ils sont apparus. S'il maîtrise la conception des moules, il peut prévenir bon nombre de ces défauts avant même le début de la production.

On peut souvent constater la différence dès les premières étapes du projet. Un fournisseur compétent spécialisé dans le moulage de silicone ne se contentera pas de vous proposer un devis pour la pièce. Il examinera la conception et vous expliquera les risques liés à la production.

Avant de se lancer dans la fabrication des outils, il est utile de se poser quelques questions d'ordre pratique :

• Vérifient-ils la conception de votre pièce avant la fabrication du moule ?
• Abordent-ils les questions relatives au parcours de la coulée, à la ventilation et au retrait ?
• Expliquent-ils où des reflets peuvent apparaître ?
• Comprennent-ils en quoi la position de la ligne de joint influe sur le fonctionnement ?
• Vérifient-ils que le processus permet une production reproductible, et pas seulement l'approbation d'échantillons ?

Ce sont là les signes d'une véritable expérience dans le domaine de la fabrication.