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Auteur(s)
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Alain DESSARTHE : Ingénieur Responsable du service Conception-industrialisation des polymères et composites du Centre technique des industries mécaniques (CETIM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Pour concevoir une pièce mécanique, on peut choisir parmi les matériaux traditionnels (métal, bois) mais aussi parmi les matériaux organiques de synthèse dont les caractéristiques sont chaque jour améliorées. Ces derniers trouvent de plus en plus d’applications mécaniques car ils présentent souvent des avantages très intéressants tels que la légèreté, la tenue à la corrosion, la facilité de mise en œuvre permettant d’intégrer plusieurs fonctions dans une pièce monobloc, l’autolubrification, l’isolation, la tenue à la fatigue, mais ils ont aussi parfois des comportements radicalement différents de ceux des métaux notamment sa résistance au feu, sa dureté, sa souplesse. Il faut donc penser plastique ou penser composite dès le début de l’étude d’un nouveau produit pour exploiter au mieux leurs caractéristiques et comparer avec une solution métallique.
Cet article résume les propriétés et méthodes de mise en œuvre des plastiques et composites, les principes de calcul dimensionnel, les techniques d’analyse et de contrôle ainsi que la démarche de conception illustrée par quelques exemples.
Pour plus de détails, le lecteur se reportera au traité complet Plastiques et Composites consacré aux plastiques, à la plasturgie et aux composites, ainsi qu’à l’article plus spécialisé sur la conception des produits industriels dans le traité L’entreprise industrielle.
Contrairement aux matériaux métalliques, il n’y a pas de normalisation assurant une valeur précise aux caractéristiques des polymères. De ce fait, il peut y avoir des différences d’un tableau à l’autre pour une même famille de polymères.
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Démarche des calculs de matériaux et pièces3. Techniques de fabrication
La principale méthode utilisée pour les polymères est le moulage, c’est-à-dire le remplissage d’un volume (moule fermé) ou la dépose sur une surface (moule ouvert) avec une matière à l’état plus ou moins visqueux qui durcit en place, par refroidissement (thermoplastique) ou par réaction chimique (thermodurcissable). La matière mise en œuvre dans ces conditions est celle que l’on peut acheter dans le commerce, qui a déjà fait l’objet d’une transformation, synthèse chimique, à partir de divers ingrédients de départ.
On peut aussi pratiquer l’usinage comme pour les métaux en prenant soin de régler les paramètres spécifiquement pour chaque nature de famille de plastiques, mais c’est une opération à éviter au maximum ; pour les grandes séries, il est toujours plus économique d’obtenir la pièce finie directement par moulage.
Le terme moulage regroupe de nombreuses technologies et variantes qu’il est difficile de classer suivant des critères limitatifs. Dans ce texte, les techniques ont été classées par nature de matériaux : thermoplastiques ou/et thermodurcissables, incluant ceux chargés et renforcés de fibres courtes et matériaux composites 1.2, sans que ce classement soit exclusif.
Dans chaque paragraphe, un classement est fait suivant la série de fabrication (petite série inférieure à 1 000 pièces, moyenne série entre 1 000 et 5 000 pièces et grande série au-delà), critère subjectif établi en fonction des applications les plus courantes.
3.1 Moulage
Se reporter aux articles spécialisés, rubrique Procédés de mise en œuvre dans le traité Plastiques et Composites.
Le tableau 9 regroupe, suivant la série de fabrication, les différents procédés de moulage des plastiques et des composites, en donnant pour chacun le schéma de principe du procédé.
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Techniques de fabrication
ANNEXES
HAUT DE PAGE
Centre technique des industries mécaniques, département Plastiques et Composites (CETIM)
École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines de Douai
Institut des matériaux composites
Laboratoire de recherches et de contrôle du caoutchouc et des plastiques (LRCCP)
Pôle de plasturgie de l’Est
Pôle européen de plasturgie
HAUT DE PAGE3 Revues périodiques françaises
Annuaire France-Plastiques et Annuaire France-Composites
Caoutchoucs et Plastiques
Composites....
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