Rovip – Malice

Introduction

La société ROVIP basée à Chavannes sur Suran est sous-traitante de Totalgaz pour qui elle injecte une poignée de bouteille de gaz. Cette pièce était injectée en Xenoy (PC/PBT  CL100) de façon tout à fait classique dans un moule deux empreintes.

Cette pièce d’épaisseur uniforme présente une forte surépaisseur dans la zone de préhension avec pour conséquence une augmentation sensible du temps de cycle.

Son poids était de

Suite à une réunion sur site, Monsieur Yvan Rollet, Responsable RD de la société a décidé de réaliser un essai en injection assistée par gaz. Jean-Luc Dreyer responsable de la société Simplast a alors proposé, sans modification de l’outillage existant d’injecter le gaz par une buse spéciale. Pour ce faire, il a suffit d’adapter le nez de buse et le filetage d’adaptation sur le fourreau. Le procédé s’avéra solide et avec une bonne répétabilité le poids de la pièce a pu être réduit de 50 g environ et une économie totale de l’ordre de 23% par rapport à la pièce d’origine.

 

 Sur l'image de droite, le gaz se répartit de façon homogène vers les deux cavités pour passer le seuil.

 

Sur l'image de gauche, la bulle de gaz obtenue occupe la totalité de la zone de préhension et assure le compactage de la pièce à une pression constante et homogène.

 

A la même période, Totalgaz étudiait une nouvelle poignée avec un design plus actuel dans le but évident de réduire les coûts de production. Les essais réalisés sur le moule de poignée d’origine ont permis à Rovip de proposer le procédé d’injection assistée par gaz et ainsi de se différencier de ses concurrents et finalement de remporter le marché.

La nouvelle poignée, validation mécanique

 

A partir d’un nouveau design fourni par Totalgaz, Yvan Rollet eu aussi comme mission de valider la nouvelle géométrie de façon à ce qu’elle réponde à un cahier des charges de sollicitations mécaniques sévère tout en étant compatible avec le procédé d’injection assistée par gaz. N’ayant pas les compétences en interne, tant en moyens de calculs qu’en personnel, Yvan Rollet confia la conception et l’étude de la partie mécanique au bureau d’études MP2I-Plasform Ingénierie de Chalon sur Saône et à Simplast pour la partie rhéologique.

 

Dès la première réunion, les principes de base ont été définis en fonction de l’expérience des uns et des autres. Après avoir rappelé les règles généralement admises en injection assistée par gaz, il a été décidé de provoquer la ligne de recollement dans la zone préhension.

Une de ces règles est de toujours injecter la matière dans les zones de faible épaisseur, toujours les plus difficiles à remplir. Différentes options de conception pouvaient être envisagées pour assurer la tenue au choc d’une chute de cette pièce une fois fixée sur la bouteille. Le cahier des charges précise que quelle que soit la direction de chute, la poignée ne devait casser en aucun cas de façon à protéger l’embout de branchement sur le dessus de la bouteille.

 

A chaque évolution de la géométrie, une validation rhéologique était réalisée de façon à ne pas se trouver devant une impasse lors du développement de ce produit. Il faut préciser que le PC/PBT étant beaucoup plus onéreux que le PEhd, Totalgaz imposa dès l’origine cette matière. Très rapidement, le grade proposé par Totalgaz se révéla inapte à répondre à de telles sollicitations.

Pour illustrer une partie du travail de validation mécanique qui a été réalisé par MP2I Plastform Ingénierie, nous avons visualisé les déformations de la poignée dans le cas d’une chute oblique.

 

Pour reproduire de la façon la plus rigoureuse possible le comportement de la poignée sur cette bouteille, les conditions aux limites appliquées étaient une fixation par deux vis situées dans des fûts. Au niveau modélisation, ces zones étaient considérées comme encastrées avec suppression des 6 degrés de libertés sur une couronne.

Finalement, pour que la poignée réponde au cahier des charges mécanique, il a été décidé de créer un effet tube depuis un fût de fixation et en rejoignant son vis-à-vis par la zone de préhension.

 

 

La nouvelle poignée, validation rhéologique

 

Même si une partie des problèmes relatifs aux brevets en injection assistée par gaz est maintenant levée, nous avons opté pour le procédé de remplissage partiel en injectant la matière dans la semelle et le gaz en deux points au pied de chaque fût de fixation. La grande incertitude était la tenue mécanique de la zone de préhension sachant que les deux fronts matière allaient s’y rencontrer. Le gaz ne repoussant dans la veine que la partie fluide, la matière à cœur ne devait pas avoir le temps de refroidir pour assurer une soudure dans de bonnes conditions.

 

 

 

 

 

 

En rouge le polymère, les autres couleurs révélant la présence de gaz. Cette option technologique a permis de générer un renfort tubulaire entre les deux points de fixation.

 

Essais pratiques

Dès le premier essai, les différentes options de remplissage ont pu être validées et la ligne de recollement entre les deux fronts matière se retrouve parfaitement dans l’axe de symétrie de la pièce.

 

Comme l’a montré Jean-Luc Dreyer dans la thèse qu’il a soutenue en 2010, les deux bulles de gaz arrivent à se connecter correctement. Ce résultat s’obtient par une différence de débit entre les deux injecteurs, une bulle se déplaçant un peu plus vite que l’autre. L’éventuel petit amas de matière pouvant exister entre elles, est alors repoussé par la bulle la plus rapide et retapissera alors la paroi interne jusqu’à perforer le front à l’intérieur de la cavité.

Et dans l’axe perpendiculaire :

 

Comparaison technico-économique

 

Quantifier le gain réalisé ne doit pas s’arrêter à la comparaison entre une pièce pleine et une pièce évidée. Se serait se limiter à quelques 30% des avantages du procédé d’injection assistée par gaz. En mettant en œuvre le procédé de remplissage partiel, Rovip a immédiatement choisi l’option qui allait lui permettre de réaliser un gain en force de fermeture de 30% supplémentaire. Verrouiller un moule à 90 tonnes alors qu’il est monté sur une presse de 200 tonnes pour des raisons de dimensions, peut donner l’idée de doubler le nombre d’empreintes. Du coup, et dans le même temps de cycle, on acquiert la possibilité de produire deux pièces au lieu d’une. Enfin, le dernier avantage de ce procédé est de pouvoir garantir un compactage parfaitement homogène de la matière supprimant ainsi les contraintes d’écoulement et donc une bonne partie des déformations post-moulage.

 

Contact :

Yvan Rollet                 Responsable Technique,         ROVIP

Philippe Berthoud       Ingénieur Calculs,                   MP2I-Plastform Ingénierie

Jean-Luc Dreyer         Spécialiste Injection Gaz        SIMPLAST