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De old tooling à Al tooling - le rôle du moule de 2è génération
L'industrie des produits plastiques oeuvre aujourd'hui dans un marché de plus en plus global et concurrentiel où les facteurs clé de succès sont la capacité de :
- réduire les temps de développement des produits (time-to-market)
- augmenter leur variété (innovation, re-design)
- réduire les coûts de production (cost competitiveness)
Le moule en aluminium de 2è génération peut offrir de bonnes solutions à toutes ces problématiques.
Pour moule de 2è génération ou moule flexible, nous entendons un moule en aluminium conçu non seulement pour réaliser des prototypes par l'utilisation de machines à CN, des presses à injecter et des alliages en aluminium génériques ou de vieille conception, mais aussi pour réaliser un cycle industriel moderne et flexible qui puisse conjuguer des machines à haute vitesse, des presses à CN de la dernière génération et des alliages en aluminium sélectionnés.
A savoir, un moule visé au passage de l'"Old Tooling" au "Al Tooling".
Dans le contexte décrit ci-dessus et faisant référence à la flexibilité comme élément clé pour le succès des entreprises, le moule en aluminium de 2è génération offre les avantages suivants :
 Flexibilité financière-de gestion : des avantages en termes d'un degré élevé de gestion du projet et des programmes industriels complexes.
Flexibilité du design : des avantages en phase de conception et design du nouveau produit et de son moule correspondant.
Flexibilité technologique-productive : des avantages en termes de faisabilité et de rapidité dans la construction de l'outillage.
Flexibilité du test : des avantages dans le passage "test du moule -> début de la production en série".
Flexibilité du moulage :des avantages en phase d'exécution constante (même dans les productions en grandes séries).
Flexibilité financière / de gestion
La réalisation d'un seul moule est assez rare et même si les avantages en termes de réduction des heures de travail et des coûts d'usine sont appréciables - les avantages économiques ne peuvent pas être déterminants pour faire certains choix stratégiques, comme par exemple "Usinage traditionnel -> Usinage grande vitesse sur Aluminium".
Au contraire, dans la réalisation de séries entières de moules pour un certain produit (un nouveau motocycle, une nouvelle voiture, un nouvel électroménager) le capital global immobilisé dans l'usinage prend un volume de travail très différent pour passer d'un set de moules en acier (old tooling) à une série de moules en Al (Al Tooling).
Si à cela on ajoute que le retour d'investissement sur ce capital commencera seulement quand le dernier moule sera fini et seulement quand le produit terminé dans sa totalité sera vendable alors les avantages du moule en alliage Al, qui demande des temps et des coûts d'exécution considérablement réduits ,montrent toute leur importance.
Les avantages, comme la gestion et la flexibilité-amortissement des coûts fixes, seront proportionnels au nombre et au volume des moules.
Flexibilité du design
En utilisant l'aluminium Tooling il est possible de réaliser des moules de difficulté extrême et sous des aspects différents :
- ou parce que les pièces sont très complexes et l'exécution serait extrêmement non-économique vu qu'on partirait de l'acier (voir les parois épaisses plus de 5 mm ayant un difficile refroidissement ou de sensibles opérations électron-érosion réalisées directement par une fraise sur des moules en Al).
- ou parce que les pièces sont de dimensions énormes 2 200 x 1 000 avec 600 ou même 700 mm d'épaisseur)
ou parce qu'il faut transformer une idée ou un projet d'un moule pour matières thermoplastiques dans des temps extrêmement réduits.
Flexibilité technologique-productive
Les avantages sont tellement nombreux qu'il n'est pas possible d'en faire une liste schématique :
- des caractéristiques parfaites des alliages d' Al sélectionnés et au maximum pour les alliages 7 000 pour High Speed Milling (sans imposer le changement des outils de coupage).
- l'usure des plaquettes en matériels durs synthétisés (carbure fritté) et des outils en HSS et SHSS, tendant à zéro, (par rapport aux exécutions sur acier).
- l'élimination presque totale des processus lents, comme par exemple l'électroérosion (EDM).
- simplification de l'équipement du "magasin d'outils" - l'usine de fabrication - (uniquement ou principalement des outillages pour le fraisage).
- la réalisation effective (sans interruption) du fraisage à haute vitesse (HSM).
- et en général une augmentation importante de la vitesse de préparation du moule fraisé.
- des avantages en termes de vitesse d'exécution qui sont plus importants plus grand est le volume du moule et le volume à enlever par le biais du fraisage ( exécution de "Moules grandes dimensions").
- la facile résolution des problèmes de refroidissement et des circuits relatifs dans des situations où cela est impossible pour les différents types d'aciers (aciers pour des moules de plus en plus isolants).
- forte réduction des temps d'ajustage (suite aux moindres sollicitations de flexion induites dans le système fraise/mandrin/porte-mandrin du moule en Al).
la forte réduction des temps nécessaires pour le polissage manuel ou en HSM.
Flexibilité du test...
jusqu'au remplacement, en certains cas, de la réalisation rapide des prototypes
Une fois fournie "la C.F.A.O." de la pièce à mouler, à savoir les dessins sur support informatique, la vitesse d'exécution d'un moule en alliages d'Al peut être inférieure à deux semaines et, dans un nombre de cas, même inférieure à une semaine.
Une fois le moule terminé, si l'usine dispose de presses à injection pour le fast/full cycle (cycle rapide/entier), l'outil peut être immédiatement utilisé pour le plus rapide des processus à la réalisation de pièces en thermoplastique : l'injection.
Il est évident qu'aucun processus d'ajout layer by layer (couche par couche) ou de synthétisation des couches successives (processus usuels de Réalisation Rapide de Prototypes) ne peut rivaliser avec des pièces réalisées par une seule injection, d'autant plus que cette pièce est réalisée dans un matériel thermoplastique défini auparavant. L'utilisation de la matière plastique de la pièce finie est souvent difficile, voire impossible, avec les systèmes traditionnels de Réalisation rapide de prototypes.
Si la première pièce injectée, pour ce qui est des contrôles de dimensions, est satisfaisante, toutes les pièces successives seront l'immédiate répétition du premier de la première injection.
If the first injected part satisfactorily passes the size test, all the following parts will be nothing but the immediate repetition of the first "shot".
Flexibilité du moulage
Pendant la phase de production, le moule flexible a différentes performances avec lesquelles il est presque impossible de rivaliser.
La légèreté du moule en Al :
- permet une nette réduction des temps morts pour le changement des moules
- facilite au maximum "le changement en production" sur les presses et, par conséquent, permet une facile installation sur la presse ainsi qu'un début du cycle de moulage sans problèmes.
- n'a pas besoin de ponts roulants, de piliers, de fondations ou d'engins de levage pour dimensions importantes.
- permet de stocker (grâce aux éléments de flexibilité définis auparavant) le stock de moules d'injection thermoplastique dans des ères de stockage existantes et standards.
Le degré très élevé de conductibilité thermique (de 5 à 8 fois supérieure à l'acier) :
- permet d'atteindre des cycles d'injection même plus élevés (des valeurs record pour des presses neuves) en baissant les temps de 30/40% par rapport à l'acier utilisé pour moules de plus en plus isolants ou ayant une mauvaise conductibilité thermique.
- le degré élevé de conductibilité des alliages en aluminium devient un passage obligé en cas d'épaisseur(s) élevée(s) de la pièce thermoplastique (à savoir s > 3 m/m ou surtout > 5 m/m). Ces pièces ne peuvent pas être injectées avec des moules en acier.
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De old tooling 