Il y a parfois un outil que vous voulez acheter, mais dont vous ne pouvez pas justifier le coût. Dans ce cas, pourquoi ne pas le fabriquer ? Pour moi, une machine de moulage par injection plastique entrait dans cette catégorie – et il s’avère qu’elles ne sont pas difficiles à fabriquer.
Je voulais fabriquer des pièces solides en plastique pour certaines de mes expériences scientifiques amateurs. Il existe un certain nombre de façons de fabriquer des choses en plastique, chacune ayant ses avantages et ses inconvénients. Souvent, le simple fait de couper la matière première à la forme désirée fonctionne le mieux. Certains plastiques peuvent être moulés en versant une résine liquide avec un durcisseur dans un moule (voir « DIY Rotocaster », Make : Volume 41). Le formage sous vide fonctionne bien pour fabriquer des objets à partir de fines feuilles de plastique (voir « Kitchen Floor Vacuum Former », Make : Volume 11). J’ai envisagé de fabriquer une imprimante 3D, mais pour les quelques pièces en plastique dont j’envisageais d’avoir besoin, cela ne valait pas le temps et l’argent.
Le moulage par injection plastique existe depuis l’invention des thermoplastiques. C’est un excellent moyen de fabriquer rapidement de nombreuses copies d’une pièce, et ce que je préfère, c’est qu’il est facile de réutiliser d’anciens objets en plastique pour en fabriquer de nouveaux.
J’ai donc construit une machine à injection en me basant sur les plans du livre de Vincent R. Gingery, Secrets of Building a Plastic Injection Molding Machine. David Gingery pourrait être considéré comme un précurseur du mouvement Maker – lui et son fils Vincent ont écrit toute une série de livres sur la construction d’outils pour l’atelier d’usinage.
Ce projet devrait coûter entre 100 et 200 dollars. Cela dépend beaucoup de l’endroit où le métal est acheté. J’avais déjà une grande partie du métal, des restes d’autres projets. Essayez de trouver un marchand de fer local sympathique, plutôt que d’obtenir le métal en ligne ou dans une quincaillerie. Ils vous laisseront souvent piocher dans leur tas de découpes et le vendront pour des prix presque de la ferraille.
Je ne recommanderais pas ce projet à quelqu’un qui n’a aucune expérience du travail du métal. J’ai utilisé pleinement mon atelier d’usinage : perceuse fraiseuse, tour, soudeuse à baguette, scie à ruban horizontale, alésoir ½ » et divers tarauds. Vous pouvez vous en sortir avec une perceuse à colonne et divers outils manuels. J’ai soudé la plupart de l’assemblage, mais le livre prévoit des vis, sauf pour une soudure (que vous pourriez faire faire par quelqu’un d’autre si vous n’avez pas de soudeur).
Ma construction
Etant ingénieur, je n’ai pas pu résister à l’envie d’apporter des améliorations. Les plans prévoient un morceau d’acier laminé à froid de 1″×1½ »×4″ pour le bloc chauffant (A), où le plastique est chauffé avant d’être injecté dans le moule. J’ai utilisé un reste de pièce d’acier laminé à chaud 1″×2″ à la place. Le bloc plus large m’a permis d’ajouter une deuxième cartouche de chauffage (B), de sorte que ma machine se réchauffe plus rapidement et peut devenir plus chaude.
Le cadre (C) de la conception de Gingery est principalement constitué de cornières et de fer plat maintenus ensemble avec des boulons et des écrous, mais deux connexions devaient être soudées. J’ai donc décidé de souder la majeure partie du cadre et d’éviter de percer autant de trous de boulons.
Le levier d’injection (D) pivote sur une tige d’acier de½ »de diamètre (E). Je l’ai musclé en perçant des trous plus grands dans le cadre et en tournant des bagues en acier (F) sur mon tour pour soutenir la tige. Les bagues permettent également de maintenir le levier centré sur le piston d’injection (G).
Ma fixation préférée pour les projets est les vis à tête cylindrique Allen, j’ai donc utilisé des vis à tête cylindrique #10-24 au lieu de boulons 1/4-20 pour monter le bloc de chauffage et le bloc de guidage sur le cadre. Elles sont au moins aussi solides que les boulons 1/4-20 non calibrés et devraient conduire un peu moins de chaleur du bloc de chauffage au cadre.
(Une modification que j’ai essayée n’a pas si bien fonctionné. Le bloc de chauffage et le bloc de guidage doivent être un peu espacés du cadre, pour isoler le chauffage chaud du cadre et mettre les pièces en bon alignement avec le piston. Les plans prévoient des rondelles, mais j’ai essayé d’utiliser un reste de feuille d’isolation en fibre céramique à la place. C’était trop mou – cela a permis au bloc de chauffage et au bloc de guidage de se désaligner, empêchant le piston de fonctionner en douceur.)
Mise à niveau du contrôle de la température
La principale déviation par rapport aux plans est le contrôle de la température. Dans la conception originale, vous devez regarder un thermomètre à cadran tout en tripotant un thermostat bimétallique. Opter pour quelque chose de plus moderne en vaut la peine.
J’ai utilisé un régulateur de température numérique bon marché (H) d’Auber Instruments (auberins.com). Ces régulateurs utilisent un contrôle par rétroaction PID (proportionnel-intégral-dérivé) et peuvent amener la température au réglage exact rapidement sans aucun dépassement. J’ai monté le mien dans un boîtier séparé et j’ai ajouté un relais à semi-conducteurs pour gérer les appareils de chauffage à haute puissance. Une sonde thermocouple (I) est fournie avec le régulateur ; elle se visse dans un trou taraudé dans le bloc de chauffage près de la buse (J). Il est vraiment agréable de pouvoir régler la température souhaitée sur le contrôleur, d’allumer les éléments chauffants et de regarder la température grimper rapidement jusqu’au réglage.
Utilisation de la machine à injection
L’utilisation de la machine est facile. Le livre recommande de fabriquer un moule d’essai qui permettra de produire deux granulés de plastique de ½ »de diamètre. Ces granulés sont ensuite utilisés pour alimenter la machine lors de la fabrication de vraies pièces.
Pour l’essayer, j’ai coupé quelques bandes de polyéthylène de ⅜ »-largeur dans un vieux couvercle de fourre-tout en plastique, j’ai réglé le contrôleur à 380°F et j’ai introduit les bandes de plastique dans le cylindre. Une fois que le cylindre est rempli avec suffisamment de plastique fondu, le moule est placé sous la buse et soulevé en place. (Si le moule est mis en place pendant que le plastique est chargé, une partie du plastique s’égouttera de la buse et bouchera la carotte du moule.)
Puis on tire le levier et on injecte ! Voici le moule à granulés et quelques granulés injectés avec succès.
Quelques conseils
- Portez des gants en cuir lorsque vous travaillez avec la machine. Le bloc chauffant est assez chaud et le moule se réchauffe à l’usage.
- Il est facile d’appliquer trop de pression lors de l’injection du plastique. Arrêtez-vous dès que vous sentez une résistance supplémentaire. Si vous appliquez trop de pression, le plastique giclera du moule et vous aurez beaucoup de « flash » sur votre pièce.
- Je mets un peu d’huile sur le piston là où il traverse le bloc de guidage. Le plastique peut s’accumuler et le rendre collant.
Faire des moules
Maintenant, je fais des bouchons de tubes à essai pour mes expériences scientifiques. J’ai commencé par dessiner un croquis pour le moule dans mon cahier de projet. Les tubes à essai ont un diamètre de 16 mm, j’ai donc commencé par cette dimension et j’ai choisi des dimensions arbitraires pour la hauteur du bouchon et l’épaisseur du plastique. J’ai ajouté un rebord au bouchon pour qu’il soit plus facile à retirer.
Une fois l’esquisse réalisée, je pars à l’atelier d’usinage pour couper du métal. Deux petits blocs d’aluminium 6061 constituent les moitiés du moule. Tout d’abord, deux trous de 0,124″ sont percés à travers les deux blocs pour accueillir des broches de guidage qui assureront que les moitiés du moule sont correctement alignées. Deux broches de guidage de ⅛ » sont enfoncées dans une moitié du moule, et les autres trous sont alésés juste légèrement à 0,126″. Ensuite, les pièces sont usinées sur le tour pour former la cavité pour le bouchon. Enfin, un trou de carotte est percé et fraisé.
J’ai essayé le moule du bouchon avec une partie du plastique de couvercle de fourre-tout que j’ai utilisé pour les boulettes de test. Les bouchons se sont avérés jolis, mais ils étaient un peu rigides et difficiles à mettre en place. Un plastique plus souple était nécessaire. J’ai ensuite fabriqué des bouchons avec des couvercles en PEBD (polyéthylène basse densité) provenant de boîtes d’avoine. Les bouchons fabriqués avec le LDPE fonctionnent très bien.
Pour l’instant, Je suis limité à des moules simples que je peux faire avec un tour ou une fraiseuse, mais je suis en train d’ajouter la capacité CNC à mon tour, et je pense à un routeur CNC. Cela ouvrirait toutes sortes de possibilités.
En savoir plus : Secrets of Building a Plastic Injection Molding Machine par Vincent R. Gingery (David J. Gingery Publishing, 1997), ISBN 1-878087-19-3
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