Étude de cas sur les moules empilés : Production à haut rendement de couvercles de crème glacée à double produit

Ce moule est conçu de manière unique pour produire deux produits distincts au cours d'un même cycle. Ces deux produits sont des composants d'emballage à parois fines nécessitant un remplissage de haute précision afin d'éviter toute déformation et tout manque de remplissage.

• Produit 1 : Couvercle carré pour crème glacée (92 x 92 x 6,3 mm)
• Produit 2 : Couvercle rectangulaire pour crème glacée (78 x 117 x 6,3 mm)
• Épaisseur de paroi : 0,8 mm (pour les deux produits)
• Cavitation : 14 cavités au total (8 cavités carrées + 6 cavités rectangulaires)

Analyse du secteur : Une épaisseur de paroi de 0,8 mm classe cette application dans la catégorie des pièces moulées par injection à paroi mince. Elle exige des vitesses et des pressions d’injection élevées, ce qui rend l’intégrité structurelle du moule et l’équilibre du système de canaux chauds absolument essentiels pour garantir la stabilité dimensionnelle et un refroidissement uniforme.

Le système d'alimentation utilise un système à canaux chauds sophistiqué configuré pour une goutte par cavité. S'agissant d'un moule à étages, il présente deux lignes de joint distinctes nécessitant le fonctionnement parfaitement synchronisé de deux sous-systèmes à canaux chauds séparés.

Le défi technique le plus complexe de ce moule réside dans l'alimentation en matière. Le plastique fondu doit être acheminé de la buse de la machine jusqu'au centre du moule, en passant par la première ligne de joint, tout en garantissant l'absence de défauts et de chutes de pression dans les 14 cavités.

Pour ce faire, le moule utilise un système de transfert de matière fondue Stack Mold spécialisé (souvent appelé barre de coulée à vanne).

• État d'ouverture du moule : lors de l'ouverture du moule pour l'éjection, le circuit d'alimentation en fluide chaud doit se déconnecter physiquement au niveau de la première ligne de joint. Afin d'éviter les coulures de plastique, une goupille de vanne pneumatique ou hydraulique de précision ferme instantanément la buse de transfert.
• État de fermeture du moule : Lorsque le moule se ferme, la buse de transfert principale et la buse de réception du collecteur central s’alignent et se compriment l’une contre l’autre. Les vannes s’ouvrent simultanément, recréant un canal de fusion continu et étanche pour alimenter les plaques à canaux chauds des première et deuxième lignes de joint.

Pour complexifier le procédé, la première ligne de séparation utilise une configuration de moule inversée. La plaque A (cavité) est positionnée derrière la plaque B (noyau). Cette disposition est conçue de manière à intégrer le mécanisme de transfert de matière fondue et le système d'éjection pneumatique spécifique, situés du côté du plateau fixe de la machine.

Dans un moule à étages, il est essentiel que les deux lignes de joint s'ouvrent simultanément et de manière identique pour optimiser le dégagement des pièces et le temps de cycle. La force motrice de l'ouverture est fournie par la course d'ouverture standard de la presse à injecter, mais la synchronisation est assurée par un système d'engrenages à crémaillère robuste, monté sur les côtés extérieurs du moule.

• Le support supérieur : fixé sur le côté de la plaque de collecteur (juste derrière la plaque de serrage supérieure), il s’étend jusqu’à la plaque A de la deuxième ligne de séparation. Ce support reste immobile par rapport au plateau fixe.
• Le support inférieur : fixé sur le côté de la plaque de serrage inférieure, s'étendant jusqu'à la plaque B de la première ligne de séparation.
• Le pignon (engrenage) : monté au centre, entre les deux plaques à canaux chauds, dans le bloc central du moule.

Lorsque la machine ouvre le moule, la plaque de serrage inférieure se déplace, entraînant avec elle le support inférieur. Ce dernier force la roue dentée centrale à tourner contre le support supérieur fixe. Ce système d'engrenages garantit que le bloc central (contenant la plaque de la première ligne de séparation A, les deux plaques à canaux chauds et la plaque de la deuxième ligne de séparation A) se déplace exactement à la moitié de la vitesse et sur la moitié de la distance du plateau principal. Ceci assure l'ouverture simultanée des lignes de séparation 1 et 2, permettant ainsi la chute des pièces.

Du fait de la configuration inversée d'un côté du moule et de la présence d'un bloc central, les tiges d'éjection mécaniques classiques ne peuvent être utilisées pour la première ligne de joint. Le moule est donc équipé d'un système d'éjection pneumatique entièrement automatisé et indépendant.

Éjection de la première ligne de séparation : des vérins pneumatiques sont montés sur les faces supérieure et inférieure de la plaque de serrage supérieure. Leurs tiges d’actionnement contournent les plaques fixes et sont reliées directement à la plaque B (noyau) de la première ligne de séparation. Lors de l’éjection, ces vérins se déclenchent, poussant la plaque B vers l’avant pour extraire les 8 couvercles carrés, qui tombent alors librement.

Éjection par la deuxième ligne de séparation : un système pneumatique symétrique est configuré sur la plaque de serrage inférieure. Des vérins poussent la plaque B (noyau) de la deuxième ligne de séparation pour éjecter les 6 couvercles rectangulaires, assurant ainsi un cycle d’éjection par gravité entièrement automatisé.

La conception d'un moule à étages pour emballages à parois fines exige une maîtrise parfaite de la rhéologie des polymères, de l'engrenage mécanique et de la gestion thermique. Grâce à l'intégration d'un système de vannes de transfert de matière fondue dynamique, d'une unité de synchronisation à crémaillère précise et d'un système d'éjection pneumatique sur mesure, ce moule permet une production continue et à haut rendement de deux produits différents dans un format compact. Cette étude de cas illustre l'efficacité optimale du moulage par injection moderne, offrant des coûts de production réduits et un retour sur investissement maximal aux fabricants d'emballages à grand volume.