Contribution à l’étude du comportement thermique et de la régulation des moules d’injection réalisés par stratoconception

par Cyril Pelaingre

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Claude Barlier et de Christophe Levaillant.

Soutenue en 2005

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    L’objectif principal de l'outillage rapide est de permettre la fabrication "bonne matière, bon procédé" de pièces prototypes. Le nombre de pièces visé tend de plus en plus vers celui obtenu lors de pré-séries voire lors de petites et moyennes séries pour certaines applications. L’un des principaux avantages des procédés de prototypage rapide est la facilité à réaliser des pièces comportant des formes creuses et complexes. En particulier, certains procédés sont à même d’inclure, dans les outils, des canaux de régulation de sections et de formes beaucoup plus complexes que dans le cas des moules usinés de manière conventionnelle. La conception de ces canaux est critique car ils influencent directement la durée de cycle d'injection des thermoplastiques, l'exactitude géométrique et les propriétés mécaniques des pièces produites. Notre objectif a été de proposer un nouveau type de moules de série pour l’injection de thermoplastiques. Nous avons donc travaillé à la mise au point d’une méthode de conception devant permettre de réaliser ces outillages par le procédé de Stratoconception®, avec comme contrainte : de diminuer les temps et les coûts de réalisation de ces nouveaux moules, d’améliorer la fonction régulation des moules d’injection, d’optimiser la qualité géométrique des pièces techniques, la qualité structurale de leur matériaux, leur résistance mécanique ainsi que leur vieillissement, de réduire les temps de refroidissement de pièces à faible valeur ajoutée. Pour améliorer les performances de la régulation, nous avons choisi de créer un réseau de canaux formant une nappe qui épouse exactement la forme de la pièce à une profondeur prédéterminée.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of the thermal behaviour and of the thermal regulation of the layered injection moulds. Study and design of an innovating cooling system


  • Résumé

    The main goal of rapid tooling method is to allow the fabrication of "actual material shaped by actual process" prototype parts. The produced batches tend increasingly towards the pre-series ones and even towards the small or medium series ones. One major advantage of rapid prototyping processes is their capabilities to produce parts with hollow and complex shapes. These processes can also include cooling channels with sections and form which can be much more complex in comparison with conventional machined moulds. The design of these channels is critical due to their direct influence on the injection cycle time and also on the geometrical accuracy and the mechanical properties of injected parts. These processes enable to validate a prototype part design. Moreover, if these rapid tools present good thermal and mechanical properties, it enables to validate the mould design and particularly its thermal regulation design (integrated product-process approach). The Stratoconception process comes up to these expectations. With this process, the large size rapid tools are manufactured by machining and piling of aluminium or steel sheets. To improve the thermal regulation, the cooling channels must constitute a “cooling sheet” in geometrical conformity with the part external surface at a given distance from this surface. The “cooling sheet” thus defined plays the role of a thermal shield removing the heat brought by the polymer material and eliminating the thermal influence of the external on the cooling part of the tool walls.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 267 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 136 réf.

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