Principes de dimensionnement
Dimensionner une presse à injection hybride suppose d’abord de caractériser l’ensemble du portefeuille moules : chaque pièce est évaluée selon sa surface projetée, son poids, son polymère et son temps de cycle cible. Les pièces les plus critiques — celles combinant forte pression d’injection et grande surface — dictent la force de fermeture minimale. La nature hybride de l’équipement introduit une contrainte supplémentaire : la partie hydraulique gouverne la force de fermeture et le maintien, tandis que la motorisation électrique assure la précision et la répétabilité de l’injection. Ces deux sous-systèmes doivent être dimensionnés de façon cohérente pour éviter tout déséquilibre entre capacité de verrouillage et puissance d’injection disponible.
Formules de calcul essentielles
Force de fermeture
F = S × P × K
Cette formule détermine la force de verrouillage nécessaire pour maintenir le moule fermé pendant l’injection, en fonction de la pression exercée par la matière fondue. Le coefficient de sécurité K (généralement 1,3 à 1,5) prend en compte les pics de pression liés à la viscosité du polymère et aux pertes de charge dans le moule.
Volume d’injection requis
V = (P / ρ) × 1,1
Le volume d’injection doit couvrir le volume de la pièce à produire, augmenté d’une marge pour la carotte de fixation et les pertes liées à la thermorégulation. La marge de 10% constitue un standard industriel pour les productions courantes.
Capacité de production annuelle
Q = (3 600 / T) × H × U
Cette formule permet d’estimer le nombre de pièces produites annuellement en fonction du temps de cycle (incluant l’injection, le refroidissement et l’éjection) et du temps de fonctionnement réel de l’équipement. Le taux d’utilisation U intègre les temps d’arrêt planifiés (maintenance, changement de moules) et non planifiés (pannes, aléas).
Abaques de dimensionnement
Force de fermeture selon surface projetée
| Surface projetée (cm²) | Force 1 000 bars | Force 1 500 bars | Force 2 000 bars |
|---|---|---|---|
| < 50 | 65 - 80 T | 80 - 100 T | 100 - 130 T |
| 50 - 100 | 80 - 130 T | 100 - 150 T | 130 - 200 T |
| 100 - 200 | 130 - 200 T | 150 - 300 T | 200 - 400 T |
| 200 - 400 | 200 - 400 T | 300 - 500 T | 400 - 600 T |
| 400 - 800 | 400 - 600 T | 500 - 800 T | 600 - 1 000 T |
| > 800 | > 600 T | > 800 T | > 1 000 T |
Volume d’injection selon polymère
| Poids pièce (g) | PS densité 1,05 | PEHD densité 0,95 | PP densité 0,90 | ABS densité 1,04 |
|---|---|---|---|---|
| < 50 | 50 - 80 cm³ | 55 - 85 cm³ | 60 - 90 cm³ | 50 - 80 cm³ |
| 50 - 200 | 80 - 250 cm³ | 85 - 265 cm³ | 90 - 280 cm³ | 80 - 250 cm³ |
| 200 - 500 | 250 - 550 cm³ | 265 - 580 cm³ | 280 - 610 cm³ | 250 - 550 cm³ |
| > 500 | > 550 cm³ | > 580 cm³ | > 610 cm³ | > 550 cm³ |
La densité du polymère influence directement le volume d’injection requis pour produire une pièce de poids donné.
Exemples de dimensionnement concrets
Cas 1 : Boîtier électronique (ABS, 180 g)
- Surface projetée : 85 cm²
- Pression d’injection : 1 500 bars
- Force requise : 85 × 1 500 × 0,0001 × 1,4 = 180 T
- Volume matière : (180 / 1,04) × 1,1 = 190 cm³
- Presse recommandée : 200T, volume 250 cm³
Cas 2 : Réservoir automobile (PP, 850 g)
- Surface projetée : 320 cm²
- Pression d’injection : 1 200 bars
- Force requise : 320 × 1 200 × 0,0001 × 1,4 = 540 T
- Volume matière : (850 / 0,90) × 1,1 = 1 040 cm³
- Presse recommandée : 600T, volume 1 200 cm³
Cas 3 : Bac de stockage (PEHD, 2 500 g)
- Surface projetée : 1 100 cm²
- Pression d’injection : 1 000 bars
- Force requise : 1 100 × 1 000 × 0,0001 × 1,3 = 1 430 T
- Volume matière : (2 500 / 0,95) × 1,1 = 2 900 cm³
- Presse recommandée : 1 500T, volume 3 500 cm³
Ces cas concrets montrent comment la technologie hybride modifie le profil de consommation par rapport à une presse tout-hydraulique équivalente : la puissance crête absorbée est réduite de 30 à 50 % grâce à la motorisation électrique à vitesse variable, ce qui diminue directement l’énergie consommée intégrée dans le calcul CEE. Ce gain sur la puissance appelée est l’un des critères pris en compte dans la fiche IND-UT-129 pour estimer les kWh cumac et, par conséquent, le montant de la prime. Un dimensionnement serré — ni trop juste pour préserver la qualité, ni excessif pour ne pas gonfler artificiellement la puissance de base — maximise donc à la fois la rentabilité opérationnelle et le bénéfice de la prime CEE.