EP3191285A1 - Dispositif et procédé de moulage pour micro-pièces - Google Patents

Dispositif et procédé de moulage pour micro-pièces

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Publication number
EP3191285A1
EP3191285A1 EP14766429.6A EP14766429A EP3191285A1 EP 3191285 A1 EP3191285 A1 EP 3191285A1 EP 14766429 A EP14766429 A EP 14766429A EP 3191285 A1 EP3191285 A1 EP 3191285A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mold
sector
molding
pressure
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14766429.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Camil PITTELOUD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soprod SA
Original Assignee
Soprod SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soprod SA filed Critical Soprod SA
Publication of EP3191285A1 publication Critical patent/EP3191285A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention relates to an injection device (for molding micro-parts) consisting of an injection press in which are arranged a mold holder carrying a removable mold in which at least one mold cavity is provided, a counter-mold arranged to exert a molding pressure on the mold. It also relates to a corresponding molding process.
  • Patent application EP0272138 discloses a plastic molding process initiated by injection of molten resin into a mold at a high pressure.
  • the two parts of the mold movable relative to each other are placed on four clamping bars attached to the four corners of the mold.
  • These bars have characteristics of elastic elongation of a delta length L, in order to compensate for a possible lack of parallelism between the two adjacent faces of the mold. Since the mold must be placed in the center of the four bars, the arrangement can only be used for a small number of moldings. Furthermore, the configuration with four bars to be mounted in strictly parallel requires very high accuracy, making the device complex and expensive to implement.
  • US7763191 discloses a method and apparatus for performing an injection-compression operation of the stamping type.
  • the apparatus comprises a mold enclosing a two-part spacer bar.
  • the device is designed to produce a slight axial compression during a high pressure injection.
  • Injection-compression molding has the advantages of lower settlement pressure, consistent component quality, lower residual stress and dimensional accuracy compared to conventional injection molding, and is well suited to the fabrication of parts. extremely thin or complex shaped parts, for which conventional injection molding can not meet quality requirements or require very high clamping tonnage.
  • the described solution involves controlling the process by means of injection steps with repeated molding cycles performed by making adjustments with calculations between each cycle until the cavity force converges with the force of the cavity. tightening in order to obtain the correct thickness of the molding.
  • FR1414485 generally describes the molding of thermoplastic resins, and more particularly a process for rapid molding of various thermoplastic resins from a viscous mass to obtain articles having relatively thin shapes or of which The thickness can vary considerably, without deformation.
  • the solution described involves the introduction into the mold cavity of a measured quantity of heated material as a function of the volume of the cavity.
  • a micro-piece molding device in which a mold for molding a plurality of parts is housed between a mold holder and a counter-mold, against-mold being crossed by as many injection nozzles that there are parts to inject.
  • This type of device gives good results, with pieces of suitable quality when the mold has a small number of cavities, for example a single cavity, double or quadruple.
  • the quality of the parts produced becomes random, causing unacceptable proportions of parts to be rejected.
  • the invention provides different technical means.
  • an injection device for molding micro-parts
  • an injection press comprising: a mold holder, carrying a removable mold in which at least one mold cavity is planned; and a counter-mold, arranged to be closed against the mold so as to exert a molding pressure on the mold when the against-mold is closed against the mold, during a molding operation by injection of material into the cavities of the mold.
  • the device further comprising a trim compensator adapted to deform under the influence of a force applied unequally on the surface of the mold during the application of the pressure by the counter mold, so as to ensure a substantially uniform distribution of pressure on the surface of the mold.
  • the device according to the invention allows for molding in large series with lots comprising several parts, such as 8, 12, 16, 24, 32 pieces or even more, depending on profiles and dimensions.
  • the trim compensator comprises a bearing sector abutting against the mold holder and an elastic sector comprising an elastically deformable zone so as to deform under the influence of a force. applied.
  • the trim compensator is advantageously formed in one piece, thus facilitating its integration in pre-existing molding facilities, at reasonable costs.
  • the elastically deformable zone is dimensioned so as to support at least about 10 to 20% beyond an injection force when the pressure is applied by the counter-mold. and injection of material into the mold cavities.
  • the extractor of parts exerts a force of expulsion of the mold parts out of their respective imprint.
  • FIG. 2 is a schematic perspective representation of the molding device of Figure 1 in the open position of the mold
  • FIG. 3 is a schematic front view of an example of a mold.
  • FIG. 1A illustrates an exemplary embodiment in which a mold 10 consists of a molding plate in which a plurality of cavities 11 (or cavities or profiles) to the inverse image of the parts to be produced are formed.
  • the plate comprises a single cavity for molding a toothed wheel with pinion.
  • a mold support or mold holder 13 in the form of a disk allows the positioning and maintenance of the mold 10 on one of the faces of the mold carrier.
  • two retaining bushings 12 visible in FIG. 2) for supporting the mold are provided on either side of the latter to hold it against the mold carrier 13.
  • a counter mold 14 is provided in front of the mold 10 and to the mold carrier 13, a counter mold 14 is provided in front of the mold 10 and to the mold carrier 13, a counter mold 14 is provided.
  • counter-mold 14 is also in the form of a disk, with a face provided for interfacing with mold 10, in order to form the last wall of fingerprints 11.
  • a plurality of nozzles 16, fed by a supply tunnel 17 of material to be injected, allow to make the required input of injection material.
  • Figure 3 shows a schematic front view of an example of mold 10 comprising four cavities January 1 representing a gear form.
  • An example of a part (a wheel with a pinion) 1 1 1 manufactured by the injection device of the invention is shown in Figure 3. It goes without saying that the shape of the
  • fingerprints 1 1 can take any other form corresponding to the part to be produced, for example a microlens.
  • Figure 4 shows a perspective view of a mold carcass 100 comprising a receiving plate 130 having a plurality of cavities 131 (eight in the example of Figure 4). Each of the cavities 131 is configured to receive a mold holder 13 and to pre-position it with respect to the counter-mold 14.
  • the mold carcass 100 also comprises a counter-mold plate 140 in which the counter-mold 14 is housed. (or counter-molds 14).
  • the counter-mold plate 140 may further comprise injection channels 160, distributing the material to be injected through the tunnel
  • the device is intended for molding micro-parts, the dimensions of the various components are provided with a high level of accuracy. It is the same for the elements of the chamber 40 of molding which must allow to position, or center, the mold 10, the cavities and counter-mold 14 very accurately.
  • the centering accuracy of one part of the mold with the other is made by the centering pins 1 5.
  • the two sockets 12 held with screws are slightly longer than the thickness of the mold holder 13. Leaving a game radial between the outer diameter of the collar retaining sleeve 12 and the bore of the mold carrier 13, the latter will be centered in XY by the two pins 1 5. This requires more high alignment accuracy between the bores of the cavities 131 of the receiving plate 130. centering is independent of the number of fingerprints 1 1 because each is centered individually.
  • the trim compensator 20 is an elastically deformable element, allowing, thanks to its deformations, to maintain optimal alignment of the mold elements.
  • the deformations of trim trim 20 are due to its architecture and materials constituting it. In the embodiment illustrated in the figures, the
  • trim compensator 20 comprises three sectors: a bearing sector 21 against the mold carrier 13; an elastic sector 23, opposite the support sector 21; and a junction sector 22, forming a circumferential clearance between the other two sectors 21 and 23.
  • the junction sector 22 has a diameter smaller than the diameters of the two adjacent sectors, thus forming a free zone between these two sectors.
  • the elastic sector 23 further comprises an elastically deformable zone 24, extending circumferentially on the elastic sector 23. This zone is dimensioned so as to allow the trim compensator 20 to react to pressure variations on the surface of the mold 10, to compensate for them by deforming at the elastically deformable zone 24. After molding, when the pressure is no longer exerted and mold 10 is disassembled, the trim compensator 20 returns to its original shape thanks to its elastic properties .
  • the elastically deformable zone 24 of the trim compensator 20 is free and a rigid extra thickness 231 in the zone 23 abuts on a support plate 120 included in the mold carcass 100.
  • the molding chamber 40 also houses a puller 30 of molded parts facilitating the extraction of molded parts of the mold, after each of the molding phases.
  • the extractor 30 comprises four extraction rods 31, the end 32 pushing the moldings is visible in Figure 3.
  • the extractor 30 can abut against a plate of extractor pusher 300 of the mold carcass 100.
  • a demolding strip 50 may be advantageously used to facilitate the extraction of molded parts after molding.
  • a strip having non-stick properties for example a PTFE-based tape (Teflon), is preferably used.
  • the molding chamber 40 comprises a first half 41 comprising the counter mold 14 and the nozzle or nozzles 16, and a second half 42 comprising the mold 10, the mold holder 13 and the extractor 30.
  • the parts of the device in particular the mold 10 provided with its multiple moldings 1 1
  • the mold is closed by placing the two halves 41, 42 of the speakers against each other as shown in Figure 1a.
  • the against-mold 14 has a centering action with the mold 10 (as discussed above) and creates a strength of pressure acting against the mold 10.
  • the trim compensator 20 provides alignment, particularly axial , elements, in particular of the mold 10 with the counter-mold 13. This alignment ensures a substantially uniform distribution of the pressure on the molding surface, allowing the production of parts under favorable conditions in order to reach levels significantly higher production levels.
  • the trim compensator 20 makes it possible to keep the adjacent faces of the mold carrier 13 and against the mold 14 well parallel to each other, so that the pressure exerted on the mold is uniform over the entire surface of this mold. latest.
  • the trim plate is deformed so as to absorb the overpressure, thereby restoring a uniform pressure on the entire surface of the mold.
  • Maintaining this uniform pressure over the entire mold surface optimizes the conditions in which are performed the injection and molding of the multiple parts.
  • the calculation of the pressure force acting against the mold 10 can be achieved according to the formula of a beam embedded at both ends, of trapezoidal shape with the geometric development of the outer and inner diameters of the elastic zone for the sides; the difference of the rays for the length, and the thickness of the zone elastically
  • the dimensioning of the elastically deformable zone 24 is made in such a way that the latter supports at least about 10 to 20% beyond an injection pressure once the surface of the part (ie say at least about 10 to 20% beyond an injection force), during the application of the pressure by the counter-mold 14 and the injection of material into the impressions 1 1 of the mold 10.
  • the force necessary to compress the elastically deformable zone 24, as well as the additional force (10 to 20% beyond an injection force) are taken by the closing force of the press.
  • the trim compensator 20 can be deformed and allows the adaptation of the mold 10 to variations in thickness of the demolding strip 50, or any other insert. Indeed, the variations in thickness will be taken up by the flexibility of the elastically deformable zone 24.
  • the demolding strip 50 makes it easier to demold the parts produced.
  • An extractor 30 is advantageously used to exert a force towards the free face of the molded parts, so as to extract them from the mold.
  • a demolding strip 50 facilitates the extraction of the molded parts by reducing the risk of sticking and by producing an additional extraction force. Between each molding, the strip 50 is moved so as to present for molding a zone of new material, not deformed, or altered by the molding previously performed.
  • the injection device described here allows to inject various polymeric materials.
  • the device lends itself well to the injection of technical materials such as polyoxymethylene (POM),
  • polystyrene resin poly(phenylene sulfide) (PPS), liquid crystal polymer (LPC), polyimide (PI), polyamide (PA, PA6), these materials can be highly loaded with fiberglass or mineral fillers.
  • PPS poly(phenylene sulfide)
  • LPC liquid crystal polymer
  • PI polyimide
  • PA polyamide
  • various other materials suitable for injection can be used in the injection device of the invention with the trim compensator 20.
  • a constraint may come from the materials used for the impressions 1 1 which are subject to the invention. abrasion and / or corrosion related to the converted polymer.
  • the injection device of the invention allows to mold different types of micro-parts, including wheels and sprockets, housings, turntables (watches), optical components for a portable device such as a phone portable, microswitches, inserts, etc.

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Abstract

Procédé et dispositif d'injection pour moulage de micro-pièces constitué d'une presse à injection dans laquelle sont disposés : • - un porte-moule (13), portant un moule (10) amovible dans lequel au moins une empreinte (11) de moulage est prévue; • - un contre-moule (14), agencé pour être fermé contre le moule (10), de manière à exercer une action de centrage ainsi qu'une pression de moulage sur le moule (10) lorsque le contre-moule (14) est fermé contre le moule (10);

Description

Dispositif et procédé de moulage pour micro-pièces
Domaine technique
[0001] La présente invention se rapporte à un dispositif d'injection (pour moulage de micro-pièces) constitué d'une presse à injection dans laquelle sont disposés un porte-moule portant un moule amovible dans lequel au moins une empreinte de moulage est prévue, un contre-moule agencé afin d'exercer une pression de moulage sur le moule. Elle concerne également un procédé de moulage correspondant.
Etat de la technique
[0002] La demande de brevet EP0272138 décrit un procédé de moulage de plastique initiée par injection de résine fondu dans un moule à une forte pression. Les deux parties du moule mobiles l'une par rapport à l'autre sont posées sur quatre barres de serrage fixées aux quatre coins du moule. Ces barres comportent des caractéristiques d'allongement élastique d'une longueur delta L, afin de compenser un éventuel défaut de parallélisme entre les deux faces adjacentes du moule. Etant donné que le moule doit être placé au centre des quatre barres, l'arrangement ne peut être utilisé que pour un petit nombre de pièces à mouler. Par ailleurs, la configuration avec quatre barres devant être montées de façon strictement parallèles requiert une très grande précision, rendant le dispositif complexe et coûteux à mettre en œuvre. [0003] Le document US7763191 décrit un procédé et un appareil pour effectuer une opération d'injection-compression du type à matriçage.
L'appareil comporte un moule renfermant une colonnette d'écartement en deux parties. L'appareil est conçu pour produire une légère compression axiale pendant une injection sous haute pression. Le moulage par injection-compression a pour avantages une pression de tassement plus basse, une qualité des pièces homogène, une contrainte résiduelle moindre et une grande précision dimensionnelle par rapport au moulage par injection classique, et il est bien adapté à la fabrication de pièces extrêmement minces ou de pièces de forme complexe, pour lesquelles le moulage par injection classique ne peut pas répondre aux exigences de qualité ou exige un tonnage de serrage très élevé. Cependant, la solution décrite implique un contrôle du procédé au moyen d'étapes d'injection avec des cycles réitérés de moulage exécutés en effectuant des réglages avec des calculs entre chaque cycle jusqu'à ce que la force de la cavité converge avec la force de serrage, afin d'obtenir l'épaisseur correcte de la pièce à mouler.
[0004] FR1414485 décrit d'une façon générale le moulage des résines thermoplastiques, et plus particulièrement un procédé pour le moulage sous pression rapide de différentes résines thermoplastiques à partir d'une masse visqueuse pour obtenir des articles ayant des formes relativement minces ou dont l'épaisseur peut varier considérablement, sans déformation. La solution décrite implique l'introduction dans la cavité du moule d'une quantité mesurée de matière chauffée en fonction du volume de la cavité.
[0005] On connaît par ailleurs un dispositif de moulage de micro-pièces dans lequel un moule destiné au moulage d'une pluralité de pièces est logé entre un porte-moule et un contre-moule, le contre-moule étant traversé par autant de buses d'injection qu'il y a de pièces à injecter. Ce type de dispositif donne de bons résultats, avec des pièces de qualité convenable lorsque le moule comporte un nombre restreint de cavité, par exemple une cavité unique, double ou quadruple. Toutefois, dès que le nombre de cavité est augmenté, la qualité des pièces produites devient aléatoire, causant des proportions inacceptables de pièces devant être rejetées. [0006] Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention prévoit différents moyens techniques.
Bref résumé de l'invention
[0007] Tout d'abord, un premier objet de l'invention consiste à prévoir un dispositif et un procédé de moulage exempts des inconvénients précités. [0008] Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un dispositif et un procédé de moulage pour micro-pièces permettant de produire un nombre élevé de pièces, tout en conservant un niveau de qualité conforme aux exigences souvent très strictes des micro-pièces destinées à des mécanismes de haute précision tels que des élément optiques ou des pièces de mouvements horlogers.
[0009] Encore un autre objet de l'invention consiste à prévoir un dispositif et un procédé de moulage permettant de produire des pièces de dimensions très petites et de très faibles tolérances avec une grande fiabilité et à un coût avantageux.
[0010] Pour ce faire, l'invention prévoit un dispositif d'injection (pour moulage de micro-pièces) constitué d'une presse à injection comprenant: un porte-moule, portant un moule amovible dans lequel au moins une empreinte de moulage est prévue; et un contre-moule, agencé pour être fermé contre le moule de manière à exercer une pression de moulage sur le moule lorsque le contre-moule est fermé contre le moule, lors d'une opération de moulage par injection de matière dans les empreintes du moule; le dispositif comprenant par ailleurs un compensateur d'assiette adapté pour se déformer sous l'influence d'une force appliquée de façon inégale sur la surface du moule lors de l'application de la pression par le contre-moule, de manière à assurer une répartition sensiblement uniforme de la pression sur la surface du moule.
[0011] Grâce à cette architecture, le dispositif selon l'invention permet d'effectuer des moulages en grandes séries avec des lots comportant plusieurs pièces, comme par exemple 8, 12, 16, 24, 32 pièces ou même plus, en fonction des profils et des dimensions.
[0012] Dans un mode de réalisation, le compensateur d'assiette comprend un secteur d'appui venant en appui contre le porte-moule et un secteur élastique comportant une zone élastiquement déformable de manière à se déformer sous l'influence d'une force appliquée. [0013] Le compensateur d'assiette est avantageusement constitué en une seule pièce, facilitant ainsi son intégration dans des installations de moulage préexistantes, à des coûts raisonnables.
[0014] Egalement de manière avantageuse, la zone élastiquement déformable est dimensionnée de manière à supporter au moins d'environ 10 à 20% au-delà d'une force d'injection lors de l'application de la pression par le contre-moule et de l'injection de matière dans les empreintes du moule.
[0015] L'invention prévoit par ailleurs un procédé de moulage de pièce par injection de matière dans un moule pourvu d'une pluralité
d'empreintes de pièces à mouler comportant les étapes consistant à
positionner un moule pourvu d'une pluralité d'empreintes contre un porte-moule;
fermer le moule en appliquant un contre-moule contre la portion ouverte des empreintes;
exercer une pression contre le moule, ladite pression étant au moins partiellement retransmise au niveau d'un compensateur d'assiette; et corriger un éventuel déséquilibre d'alignement du moule et/ou de la pression appliquée sur la surface du moule par déformation du compensateur d'assiette en réaction au déséquilibre.
[0016] De manière avantageuse, après une phase d'ouverture du moule, l'extracteur de pièces exerce une force d'expulsion des pièces moules hors de leur empreinte respective.
Brève description des figures
Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 4, présentées uniquement à des fins
d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles :
- la figure 1 a montre une vue en élévation d'un exemple de dispositif de moulage selon l'invention, en position fermée ; - la figure 1 b montre une vue en élévation de l'exemple de la figure 1 a, en position d'ouverture du moule;
- la figure 2 est une représentation schématique en perspective du dispositif de moulage de la figure 1 en position d'ouverture du moule ;
- la figure 3 est une représentation schématique de face d'un exemple de moule; et
- la figure 4 montre une vue en perspective d'une carcasse de moule, selon un mode de réalisation.
Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention [0017] La figure 1 a illustre un exemple de réalisation dans lequel un moule 10 est constitué d'une plaquette de moulage dans laquelle une pluralité d'empreintes 1 1 (ou cavités ou profils) à l'image inverse des pièces à produire sont formées. Dans l'exemple illustré, la plaquette comporte une seule empreinte permettant de mouler une roue dentée avec pignon. [0018] Un support de moule ou porte-moule 13 sous la forme d'un disque permet le positionnement et le maintien du moule 10 sur une des faces du porte-moule. Dans l'exemple illustré, deux douilles de maintien à collerette 12 (visibles en figure 2) de support de moule sont prévues de part et d'autre de ce dernier pour assurer son maintien contre le porte-moule 13. Face au moule 10 et au porte-moule 13, un contre-moule 14 est prévu. Dans l'exemple de réalisation illustré, le contre-moule 14 est également en forme de disque, avec une face prévue pour interfacer avec le moule 10, afin de former la dernière paroi des empreintes 1 1 .
[0019] Tel qu'illustré à la figure 1 a, une pluralité de buses 16, alimentée par un tunnel d'approvisionnement 17 en matériau à injecter, permettent d'effectuer l'apport requis en matériau d'injection. On utilise de
préférence une buse par empreinte. [0020] En variante, on peut aussi prévoir plus d'une buse par empreinte ou une buse pour plusieurs empreintes. La figure 3 montre une vue schématique de face d'un exemple de moule 10 comprenant quatre empreintes 1 1 représentant un forme d'engrenage. Un exemple d'une pièce (un roue avec un pignon) 1 1 1 fabriquée par le dispositif d'injection de l'invention est montré à la figure 3. Il va de soi que la forme des
empreintes 1 1 peut prendre toutes autres formes correspondant à la pièce à produire, par exemple une microlentille.
[0021] Tous les éléments décrits ci-dessus sont avantageusement mis en place dans une enceinte de moulage 40 comportant une pluralité de blocs démontables, conformés pour loger les éléments de moulage avec un ajustement soigné, précis et fiable. La figure 4 montre une vue en perspective d'une carcasse de moule 100 comprenant une plaque de réception 130 comportant une pluralité de cavités 131 (huit dans l'exemple de la figure 4). Chacune des cavités 131 est configurée pour recevoir un porte-moule 13 et de le pré-positionner par rapport au contre-moule 14. La carcasse de moule 100 comprend également une plaque contre-moule 140 dans laquelle vient se loger le contre-moule 14 (ou les contre-moules 14). La plaque contre-moule 140 peut en outre comprendre des canaux d'injection 160, distribuant le matériau à injecter par le tunnel
d'approvisionnement 17 vers chacune des buses 16.
[0022] Le dispositif étant destiné au moulage de micro-pièces, les dimensions des différents éléments constituants sont prévues avec un haut niveau de précision. Il en est de même pour les éléments de l'enceinte 40 de moulage qui doivent permettre de positionner, ou centrer, le moule 10, les empreintes et le contre-moule 14 de façon très précise. La précision du centrage d'une partie du moule avec l'autre est faite par les goupilles de centrage 1 5. Les deux douilles 12 maintenues avec des vis sont légèrement plus longues que l'épaisseur du porte-moule 13. En laissant un jeu radial entre le diamètre extérieur de la douille de maintien à collerette 12 et l'alésage du porte-moule 13, ce dernier va être centré en XY par les deux goupilles 1 5. Ce qui ne nécessite plus de grande précision d'alignement entre les alésages des cavités 131 de la plaque de réception 130. Le centrage est indépendant du nombre d'empreintes 1 1 car chacune est centrée de manière individuelle.
[0023] Conformément à l'invention, comme on le voit aux figures 1 a, 1 b et 2, le porte-moule 13 est positionné contre un compensateur d'assiette 20 dont les particularités sont décrites ci-après.
[0024] Le compensateur d'assiette 20 est un élément déformable élastiquement, permettant, grâce à ses déformations, de maintenir un alignement optimal des éléments du moule. Les déformations du compensateur d'assiette 20 sont dues à son architecture et aux matériaux le constituant. Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures, le
compensateur d'assiette 20 comporte trois secteurs: un secteur d'appui 21 contre le porte-moule 13; un secteur élastique 23, à l'opposé du secteur d'appui 21 ; et un secteur de jonction 22, formant un dégagement circonférentiel entre les deux autres secteurs 21 et 23. [0025] Le secteur de jonction 22 comporte un diamètre inférieur aux diamètres des deux secteurs adjacents, formant ainsi une zone libre entre ces deux secteurs. Le secteur élastique 23 comporte par ailleurs une zone élastiquement déformable 24, s'étendant circonférentiellement sur le secteur élastique 23. Cette zone est dimensionnée de façon à permettre au compensateur d'assiette 20 de réagir aux variations de pression sur la surface du moule 10, afin de compenser ces dernières en se déformant au niveau de la zone élastiquement déformable 24. Après moulage, lorsque la pression n'est plus exercée et que moule 10 est démonté, le compensateur d'assiette 20 reprend sa forme initiale grâce à ses propriétés élastiques. La zone élastiquement déformable 24 du compensateur d'assiette 20 est libre et une surépaisseur rigide 231 dans la zone 23 vient en appui sur une plaque d'appui 120 comprise dans la carcasse de moule 100.
[0026] Dans un mode de réalisation, la zone élastiquement déformable 24 comprend un matériau tel que l'acier Maraging. L'acier Maraging est avantageux pour ses propriétés élastiques stables jusqu'à des températures de 450°C. Par exemple, un acier Maraging de type X2NiCoMo18-9-5 à X3NiCoMoTi 18-9-5, tel que l'acier Maraging W720 produit par Bohler-Stahl peut être utilisé. La zone élastiquement déformable 24 peut également comprendre un autre matériau ayant des propriétés élastiques appropriées selon le cas de charge lié à la géométrie de la pièce et la température liée au type de polymère à injecter.
[0027] Dans l'exemple de dispositif de moulage par injection illustré, l'enceinte de moulage 40 loge également un extracteur 30 de pièces moulées facilitant l'extraction des pièces moulées du moule, après chacune des phases de moulage. Dans l'exemple illustré aux figures 2 et 3, l'extracteur 30 comprend quatre tiges d'extraction 31 dont l'extrémité 32 poussant les pièces moulées est visible à la figure 3. L'extracteur 30 peut venir en appui contre une plaque de poussoir d'extracteur 300 de la carcasse de moule 100.
[0028] Une bande de démoulage 50 peut être avantageusement utilisée afin de faciliter l'extraction des pièces moulées après moulage. On utilise de préférence une bande ayant des propriétés anti-adhésives, comme par exemple une bande à base de PTFE (Téflon).
[0029] Dans les exemples illustrés aux figures 1 et 2, l'enceinte de moulage 40 comporte une première moitié 41 comportant le contre-moule 14 et la ou les buses 16, ainsi qu'une seconde moitié 42 comportant le moule 10, le porte-moule 13 et l'extracteur 30. Lors de la fermeture des deux moitiés 41 , 42 de l'enceinte de moulage 40, les pièces du dispositif, en particulier le moule 10 pourvu de ses multiples empreintes 1 1 de moulage, sont mises en place, alignées, et ajustées précisément. [0030] Lorsque tous les éléments constituants sont bien agencés et fixés, le moule est refermé en plaçant les deux moitiés 41 , 42 d'enceintes l'une contre l'autre tel que montré à la figure 1 a.
[0031] Pendant la fermeture de l'enceinte 40, et donc la fermeture du contre-moule 14 contre le moule 10, le contre-moule 14 exerce une action de centrage avec le moule 10 (comme discuté ci-dessus) et crée une force de pression agissant contre le moule 10. Dans certains cas, en particulier si les empreintes occupent une surface importante, comme dans le cas du moulage d'un grand nombre de micro-pièces, le compensateur d'assiette 20 assure un alignement, en particulier axial, des éléments, en particulier du moule 10 avec le contre-moule 13. Cet alignement permet d'assurer une répartition sensiblement uniforme de la pression sur la surface de moulage, permettant la production de pièces dans des conditions favorables afin d'atteindre des niveaux de production sensiblement élevés. Ainsi, le compensateur d'assiette 20 permet de maintenir les faces adjacentes du porte-moule 13 et du contre-moule 14 bien parallèles entre elles, de sorte que la pression exercée sur le moule soit uniforme sur l'ensemble de la surface de ce dernier. En cas de pression non uniforme, par exemple suite à un mauvais alignement des deux faces précitées, le compensateur d'assiette se déforme de façon à absorber la surpression, rétablissant ainsi une pression uniforme sur l'ensemble de la surface du moule.
[0032] Le maintien de cette pression uniforme sur l'ensemble de la surface du moule permet d'optimiser les conditions dans lesquelles sont réalisées l'injection et le moulage des multiples pièces.
[0033] Le calcul de la force de pression agissant contre le moule 10 peut être réalisé selon la formule d'une poutre encastrée aux deux extrémités, de forme trapézoïdale avec le développement géométrique des diamètres extérieurs et intérieurs de la zone élastique pour les côtés; la différence des rayons pour la longueur, et l'épaisseur de la zone élastiquement
déformable 24 pour la hauteur de la poutre. Le dimensionnement de la zone élastiquement déformable 24 est fait de manière à ce que cette dernière supporte au moins d'environ 10 à 20% au-delà d'une pression d'injection fois la surface de la pièce (c'est-à-dire au moins environ 10 à 20% au-delà une force d'injection), lors de l'application de la pression par le contre-moule 14 et de l'injection de matière dans les empreintes 1 1 du moule 10. La force nécessaire à compresser la zone élastiquement déformable 24, ainsi que la force additionnelle (10 à 20% au-delà une force d'injection) sont prises par la force de fermeture de la presse. Ce
dimensionnement est fait de manière à ce que le système fonctionne en- dessous de la limite élastique du matériau de la zone élastiquement déformable 24 (par exemple l'acier). L'utilisation d'un module de calcul par élément fini de la FAO peut mettre en évidence les zones de contrainte maximum afin d'affiner la géométrie de la zone élastiquement déformable 24. L'expérience montre que la méthode simplifiée décrite ci-dessus est suffisante pour cette application
[0034] Après moulage, les deux moitiés de l'enceinte de moulage se séparent à nouveau. Dans le cas d'un surmoulage, le compensateur d'assiette 20 peut se déformer et permet l'adaptation du moule 10 aux variations d'épaisseur de la bande de démoulage 50, ou de tout autre insert. En effet, les variations d'épaisseur seront reprises par la flexibilité de la zone élastiquement déformable 24. La bande de démoulage 50 permet de faciliter le démoulage des pièces produites.
[0035] On utilise avantageusement un extracteur 30 pour exercer une force vers la face libre des pièces moulées, de façon à les extraire du moule. De même, l'utilisation d'une bande de démoulage 50 facilite l'extraction des pièces moulées en diminuant les risques de collage et en produisant une force additionnelle d'extraction. Entre chaque moulage, la bande 50 est déplacée de façon à présenter pour le moulage suivant une zone de matériau neuve, non déformée, ni altérée par le moulage préalablement effectué.
[0036] Le dispositif d'injection décrit ici permet d'injecter divers matériaux polymères. Par exemple, le dispositif se prête bien à l'injection de matériaux techniques tels que le polyoxyméthylène (POM), le
poly(sulfure de phénylène) (PPS), polymère à cristaux liquides (LPC), polyimide (PI), polyamide (PA, PA6), ces matériaux pouvant être fortement chargés de fibre de verre ou de charges minérale. Cependant, divers autres matériaux se prêtant à l'injection peuvent être utilisé dans le dispositif d'injection de l'invention avec le compensateur d'assiette 20. Une contrainte peut venir des matières utilisées pour les empreintes 1 1 qui sont soumises à l'abrasion et/ou la corrosion liés au polymère transformé. [0037] Le dispositif d'injection de l'invention permet mouler différent types de micro-pièces, notamment des roues et pignons dentés, des boîtiers, des platines (de montres), des composants optiques pour un appareil portable tel qu'un téléphone portable, des microinterrupteurs, des inserts, etc.
[0038] Grâce au procédé selon l'invention, il est possible d'obtenir des niveaux de productivité nettement plus élevés puisque le nombre
d'empreinte peut être considérablement augmenté. En outre, dans l'exemple illustré, il a été possible d'augmenter le nombre d'empreinte de quatre à huit ou seize, et même trente-deux, sans perte de qualité.
Numéros de référence employés sur les figures
10 moule
1 1 empreinte
12 douille de maintien à colerette
13 porte-moule
14 contre-moule
16 buse
17 tunnel d'approvisionnement
20 compensateur d'assiette
21 secteur d'appui
22 secteur de jonction
23 secteur élastique
231 surépaisseur, zone rigide d'appui
24 zone élastiquement déformable
30 extracteur
31 tiges d'extraction
32 trous d'extracteurs d'empreinte
40 enceinte de moulage
41 première moitié de l'enceinte de moulage
42 seconde moitié de l'enceinte de moulage
50 bande de démoulage
100 carcasse de moule
1 1 1 pièce
120 plaque d'appui
130 plaque de réception
131 cavité
140 plaque contre-moule
160 canaux d'injection
300 plaque de poussoir d'extracteur

Claims

Revendications
1 . Dispositif d'injection constitué d'une presse à injection comprenant:
un porte-moule (13), portant un moule (10) amovible dans lequel au moins une empreinte (1 1 ) de moulage est prévue; et
un contre-moule (14), agencé pour être fermé contre le moule (10) de manière à exercer une action de centrage ainsi qu'une pression sur le moule (10) lorsque le contre-moule (14) est fermé contre le moule (10), lors d'une opération de moulage par injection de matière dans les empreintes (1 1 ) du moule (10);
caractérisé en ce que le dispositif comprend par ailleurs un compensateur d'assiette (20) adapté pour se déformer sous l'influence d'une force appliquée de façon inégale sur la surface du moule (10) lors de l'application de la pression par le contre-moule (14), de manière à assurer une répartition sensiblement uniforme de la pression sur la surface du moule (10).
2. Dispositif d'injection selon la revendication 1 ,
dans lequel le compensateur d'assiette (20) comprend un secteur d'appui (21 ) venant en appui contre le porte-moule (13) et un secteur élastique (23) comportant une zone élastiquement déformable (24) de manière à se déformer sous l'influence d'une force appliquée.
3. Dispositif d'injection selon la revendication 2,
dans lequel le compensateur d'assiette (20) comprend en outre secteur de jonction (22) entre le secteur d'appui (21 ) et le secteur élastique (23).
4. Dispositif d'injection selon la revendication 3,
dans lequel le secteur d'appui (21 ), le secteur de jonction (22) et le secteur élastique (23) prennent la forme de disques arrangées coaxialement.
5. Dispositif d'injection selon la revendication 4, dans lequel le secteur médian de jonction (22) est de diamètre inférieur à celui des deux secteurs (21 , 23).
6. Dispositif d'injection selon la revendication 5,
dans lequel la zone élastiquement déformable (24) est dimensionnée de manière à supporter au moins d'environ 10 à 20% au-delà d'une force d'injection lors de l'application de la pression par le contre-moule (14) et de l'injection de matière dans les empreintes (1 1 ) du moule (10).
7. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel le secteur élastique (23) comporte une zone circonférentielle
(24) élastiquement déformable.
8. Procédé de moulage de pièce par injection de matière dans un moule pourvu d'une pluralité d'empreintes de pièces à mouler comportant les étapes consistant à
positionner un moule (10) pourvu d'une pluralité d'empreintes (1 1 ) contre un porte-moule (13);
fermer le moule en appliquant un contre-moule (14) contre la portion ouverte des empreintes (1 1 );
exercer une pression contre le moule, ladite pression étant au moins partiellement retransmise au niveau d'un compensateur d'assiette (20); et
corriger un éventuel déséquilibre d'alignement du moule (10) et/ou de la pression appliquée sur la surface du moule (10) par déformation du compensateur d'assiette en réaction au déséquilibre.
9. Procédé de moulage selon la revendication 8,
comprenant en outre les étapes de:
injecter la matière dans les empreintes (1 1 ) par l'entremise de buses prévues au niveau du contre-moule; maintenir le moule fermé et sous pression pendant la période de durcissage de la matière injectée dans le moule; et
ouvrir le moule et retirer les pièces obtenues.
10. Procédé de moulage selon la revendication 8 ou 9,
dans lequel avant une phase de fermeture du moule, une bande de démoulage est positionnée entre les empreintes et le porte-moule.
1 1 . Procédé de moulage selon la revendication 10,
dans lequel, après une phase d'ouverture du moule, la bande de
démoulage est tendue afin de faciliter l'extraction des pièces moulées des empreintes de moulage.
12. Procédé de moulage selon l'une des revendications 8 à 1 1 , dans lequel, après une phase d'ouverture du moule, l'extracteur de pièces (30) exerce une force d'expulsion des pièces moules hors de leur empreinte respective.
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