Moulage par injection LSR : surmoulage en silicone à 2 cavités pour l'électronique grand public
Fecision a conçu un moule à deux cavités en caoutchouc de silicone liquide pour un client du secteur de l'électronique grand public. Ce moule utilise de l'acier inoxydable S136 pour les cavités, trois canaux d'injection froids de 0.08 mm et un système d'éjection assistée par coulisseau. Il est conçu pour une durée de vie de 300 000 cycles sous une force de fermeture de 120 tonnes, avec une bavure de joint inférieure ou égale à 0.05 mm.
Moulage par injection de caoutchouc de silicone liquide
Électronique grand public (3C)
Département d'ingénierie
Contexte du projet
Conception d'un surmoulage LSR
Notre client a fourni les géométries 3D de deux pièces en silicone apparentées — un joint de connecteur et une variante de passe-câble — destinées à une presse LSR de 120 tonnes. Ces deux pièces nécessitent un surmoulage sur un substrat plastique, ce qui implique que le moule doit s'adapter simultanément aux deux comportements de retrait différents des matériaux au sein d'une même cavité.
La géométrie présentait huit points de risque distincts liés à la fabricabilité avant même la génération de la moindre ligne de code de trajectoire d'outil. L'équipe d'ingénierie de Fecision a réalisé une analyse complète de la fabricabilité le 3 avril 2025 (DFM Rev V01) et a effectué des simulations d'écoulement dans le moule pour trois configurations d'injection avant de retenir la configuration finale des vannes et des obturateurs du canal froid.
Gestion du retrait double : les zones en silicone nécessitent une compensation de retrait standard tandis que les régions en plastique surmoulé n’en acceptent aucune.
Contre-dépouilles à 12 emplacements de trous circulaires — la profondeur d'enclenchement originale de 1.0 mm rendait le démoulage manuel impraticable.
Risque d'éclatement à l'interface du substrat plastique nécessitant une conicité de 10° ou un débordement contrôlé délibéré de 0.1 mm.
Géométrie à arêtes vives sur toute la surface — risque d'abrasion des pièces lors du démoulage en l'absence de rayons de courbure.
Une erreur de structure potentielle dans la géométrie du client a été identifiée dans une zone lors de l'examen DFM.
Pour en savoir plus sur le processus sous-jacent, consultez notre Capacités de moulage par injection LSR→
Fiche technique du moule
| Type de moule | Silicone liquide (LSR) |
| Nombre de caries | 2 cavités |
| Acier à cavité / à noyau | Acier inoxydable S136 |
| Matériau de base du moule | A50 |
| Système de porte | Canal froid, 3×0.08 mm |
| Marque de porte (vanne) | Ø1.0 × 0.3 mm de profondeur |
| Nombre de curseurs | 2 curseurs (S136) |
| Méthode d'éjection | Barre de levage + curseur, manuel |
| Poids du coureur | ~ 5 g |
| Durée de vie cible du moule | cycles 300,000 |
| Taille de machine | 120 T |
| Tolérance au flash PL | ≤ 0.05 mm |
| Tolérance de pas PL | ≤ 0.03 mm |
Processus d'ingénierie
Reçu de géométrie 3D
Fichiers 3D du client reçus. Aucun dessin 2D fourni à ce stade ; la conception pour la fabrication (DFM) se base uniquement sur la géométrie du modèle.
Analyse DFM (Rév. V01)
L'analyse complète de la conception en vue de la fabrication a été réalisée. Huit points de risque ont été identifiés dans l'analyse préliminaire, la conception de la porte d'injection, la définition des lignes de production, l'éjection et le retrait.
Simulation d'écoulement de moule
Trois configurations de point d'injection ont été simulées. Le temps de fusion, la position du piège à air, la résistance de la ligne de soudure, la pression de remplissage et la force de serrage ont tous été évalués pour chaque configuration.
Conception d'outillage verrouillée
Vanne d'injection à canal froid de 3 × 0.08 mm sélectionnée. S136 pour cavité/noyau/glissière. Base de moule A50. Configuration à 2 cavités confirmée. Retour d'information client (ECN) intégré.
Approvisionnement et usinage de l'acier
Des billettes en acier inoxydable S136 ont été commandées pour garantir la résistance à la corrosion par la chimie des catalyseurs en silicone sur 300 000 cycles d'injection.
Échantillon T1 et PPAP
Inspection du premier article, rapport dimensionnel complet et validation du processus de production avant l'approbation de la production en série.
Évaluation des risques : Projet LSR
Fecision réalise une évaluation formelle des risques liés aux produits au début de chaque nouveau programme. Cette évaluation porte sur la conformité environnementale, la classification des applications et le contact avec le corps ; ces trois facteurs déterminent les certifications de matériaux, les contrôles de processus et les exigences de traçabilité applicables.
Conformité environnementale et des matériaux
Question : Les matières premières et les auxiliaires de fabrication répondent-ils aux exigences environnementales du client (RoHS, REACH, sans halogène, etc.) ?
Réponse : Oui, c’est confirmé. Les grades LSR spécifiés pour ce projet sont disponibles dans des formulations conformes à la directive RoHS 2011/65/UE et aux seuils SVHC du règlement REACH. La documentation relative à la conformité des matériaux (fiche de données de sécurité et certificat de conformité) est incluse dans le dossier de production.
Classement des applications
Question : À quoi servent ces pièces en fin de compte ?
Réponse : Électronique grand public (secteur 3C). Les pièces sont des composants structurels/d'étanchéité d'un appareil électronique, soumis à des conditions normales d'utilisation mais ne faisant pas l'objet d'un contrôle réglementaire renforcé (hors secteur médical et automobile). Cette classification implique que les contrôles de processus sont conformes au référentiel ISO 9001 de Fecision ; aucun contrôle supplémentaire spécifique à une certification (ISO 13485, IATF 16949) n'est requis.
Classification des contacts corporels
Question : Les pièces finies entrent-elles en contact avec la peau ou les muqueuses humaines lors de leur utilisation ?
Réponse : Non confirmé. Ces pièces sont des composants internes d’un appareil électronique grand public ; elles sont intégrées à l’appareil et n’entrent pas en contact avec l’utilisateur. Par conséquent, aucun test de biocompatibilité ISO 10993 n’est requis et aucune spécification particulière d’additifs sans danger pour la peau ne s’applique à la sélection du composé LSR.
Constatations des risques liés à la fabrication et solutions d'ingénierie
L'analyse de fabricabilité (DFM) des pièces LSR a permis de déceler huit problèmes avant même la commande d'acier. Chaque problème a été documenté avec une solution proposée, puis soumis au client pour validation. Ce processus d'analyse préalable à l'outillage est une pratique courante chez Fecision et permet généralement d'éviter 2 à 3 modifications techniques coûteuses après la production du prototype T1.
Risque d'abrasion des angles vifs
Les multiples arêtes vives à l'intérieur des pièces créent deux problèmes : elles endommagent la surface souple du LSR lors de l'éjection et elles imposent des concentrations de contraintes dans l'acier qui réduisent la durée de vie du moule en dessous de l'objectif de 300 000 cycles.
RésolutionFecision a recommandé d'ajouter des rayons de courbure de 0.3 mm à tous les angles vifs des deux pièces. Le client a été invité à confirmer ces ajouts pour les deux variantes géométriques avant la découpe de l'acier.
Sous-dépouille excessive aux emplacements des trous
Le joint du connecteur comporte 12 emplacements de trous circulaires avec une profondeur d'encliquetage unilatérale de 1.0 mm. Pour une pièce en silicone de cette taille, cette force de contre-dépouille rend le démoulage manuel propre difficile et risque d'endommager le caoutchouc vulcanisé à chaque cycle.
RésolutionLe service d'ingénierie a demandé que la profondeur de la contre-dépouille soit réduite de 1.0 mm à 0.5 mm de chaque côté, soit une réduction de 50 % qui maintient la fonction de rétention mécanique tout en ramenant la force de démoulage dans des limites sûres pour le LSR.
Risque d'éclair à l'interface du substrat plastique
Là où le LSR surmoule sur l'insert en plastique, la surface latérale en plastique est verticale, ce qui donne au silicone fondu un chemin pour se propager sous la pression de serrage et créer des bavures qu'il est presque impossible d'éliminer proprement après la cuisson.
Deux options ont été présentées au client :
Option A : Postuler 10° de dépouille par rapport à la face latérale en plastique, créant un angle auto-scellant sous la pression du moule. Option B : Concevoir un système délibéré Canal de trop-plein unilatéral de 0.1 mm qui contrôle la destination du flash plutôt que d'essayer de l'empêcher totalement.
Retrait différentiel — Zones de surmoulage
Dans un surmoulage LSR, le composant plastique encapsulé a des dimensions fixes ; il ne peut pas se rétracter. Le silicone environnant se rétracte de 2 à 3 % lors du refroidissement. Si le moule applique un retrait uniforme sur les deux zones, les dimensions finales de la pièce seront incorrectes dans les zones contenant uniquement du silicone, ou la limite du surmoulage se fissurera.
RésolutionFecision a signalé que les zones collées au plastique (en rouge) ne nécessitent aucune compensation de retrait, tandis que les zones en silicone pur (en bleu) requièrent une compensation de retrait LSR standard. Une dimension présente déjà une valeur de −0.7 mm ; un nouveau paramétrage est nécessaire avant l’usinage de la cavité.
Conception du système de portail
Conception de l'orifice d'entrée du canal froid pour LSR : 3 × 0.08 mm
Pour cet outil à deux cavités en caoutchouc de silicone liquide, Fecision a opté pour un système à canaux froids avec vannes plutôt qu'un système à canaux chauds classique. Le LSR est un thermodurcissable à polymérisation platine : il polymérise à haute température du moule (160–200 °C) et s'écoule à froid. Un système à canaux froids maintient le matériau non polymérisé à température ambiante dans les canaux d'alimentation, évitant ainsi toute prépolymérisation lors du remplissage.
▲ Les dimensions de l'orifice d'injection (3 × 0.08 mm, largeur × hauteur) ont été déterminées par simulation. Un orifice plus large allonge le temps de remplissage et risque de provoquer des hésitations dans les zones à parois fines ; un orifice plus étroit génère de la chaleur de cisaillement dans le canal d'alimentation, ce qui augmente la viscosité du matériau avant que la cavité ne soit pleine. La hauteur de 0.08 mm maintient le taux de cisaillement dans la plage de traitement recommandée par Momentive pour les grades LSR standard.
▲ L'aiguille du système de remplissage entre directement en contact avec la surface supérieure de la pièce, y laissant une marque de Ø1.0 mm à une profondeur de 0.3 mm. Cette méthode évite les résidus de matériau collés à la pièce : l'aiguille se rétracte proprement en fin de remplissage et la marque du système de remplissage polymérisé est le seul défaut. Pour une application en électronique grand public, cette solution a été jugée acceptable par le client.
Entrée par la porte: le canal d'alimentation froid alimente simultanément les deux cavités pour un remplissage équilibré.
Sortie de la porte: Fente de 3×0.08 mm à l'entrée de la cavité, dimensionnée pour un flux LSR laminaire.
cicatrice de la vanne: Ø1.0 mm × 0.3 mm sur la face supérieure — le client a confirmé que c'était acceptable.
Température du moule à 180°C, le cycle de polymérisation du platine est amorcé ; le canal reste froid.
Conception du système de portail
Résultats de l'analyse de l'écoulement du moule pour les pièces LSR
Trois simulations indépendantes d'écoulement dans le moule ont été réalisées — une pour chaque configuration de canal d'injection candidate — en utilisant les courbes de viscosité réelles du matériau LSR. La conception retenue (configuration C, canal d'injection à vanne de 3 × 0.08 mm) a permis d'obtenir le front de fusion le plus équilibré, la contrainte de cisaillement maximale la plus faible et une force de serrage largement inférieure à la capacité de la presse de 120 tonnes.
| Paramètre d'analyse | La valeur de mesure | Unité | Statut |
| Pression maximale de la carotte de coulée (fin de remplissage) | <80 | MPa | PASS |
| Force de serrage requise | 68 | tonnes | RÉUSSI (57 % de 120T) |
| Déséquilibre du temps de remplissage (cavité gauche vs droite) | ± 2 | % | ÉQUILIBRÉ |
| Gradient de température de fusion | ± 8 | ° C | CONFORME AUX SPÉCIFICATIONS |
| Nombre de pièges à air (prévention) | 2 | restaurants | RÉSOLU (ventilateurs PL) |
| Emplacements des lignes de soudure | Derrière 12 boss | - | ACCEPTABLE |
| Retrait volumétrique LSR (zones pures) | 2.8 | % | PLAGE NORMALE |
| Taux de cisaillement à la porte (max) | Dans la fenêtre OEM | - | PASS |
Temps de fonte du front
La progression du front de fusion a confirmé un remplissage équilibré des deux cavités. Aucune zone d'hésitation n'a été observée dans les zones à parois fines entre les contre-dépouilles. Le temps de remplissage était symétrique à ±2 % près entre les cavités gauche et droite.
Emplacement du piège à air
L'analyse des pièges à air a identifié deux sites potentiels de piégeage dans la zone de fin de remplissage, près de l'interface du curseur. Ces deux problèmes ont été résolus par l'ajout de rainures d'aération de 0.02 mm le long de la ligne de joint, aux coordonnées identifiées.
Résistance de la ligne de soudure
Cartographie des lignes de soudure au niveau des zones de jonction derrière les 12 bossages en contre-dépouille. L'analyse colorimétrique (intensité des lignes de soudure) indique un impact structurel modéré, suffisant pour une application d'étanchéité statique ne nécessitant aucune charge de flexion cyclique.
Pression de remplissage
La pression de remplissage maximale au niveau du canal d'alimentation est restée inférieure à 80 MPa dans les deux cavités, la chute de pression dans le canal d'alimentation étant équilibrée entre les points d'injection. Aucun signe de surremplissage n'a été observé au périmètre des cavités.
Distribution de la température de fusion
Le gradient de température global à travers la cavité est resté inférieur à ±8 °C en fin de remplissage. La température de la couche centrale (ligne de séparation) est restée supérieure à la température minimale d'écoulement tout au long de l'opération, confirmant l'absence d'hésitation dans les zones de paroi les plus fines (1.5 mm).
Retrait volumétrique
Le retrait volumétrique maximal prévu est de 2.8 % dans les zones en silicone pur, ce qui est normal pour le LSR. Les zones surmoulées en plastique ont présenté un retrait volumétrique quasi nul, comme prévu, validant ainsi la stratégie de double compensation du retrait.
Résultats du projet
Résultats de l'analyse DFM + Mold Flow
La phase d'ingénierie préalable à l'outillage — revue DFM et trois cycles de simulation — a permis d'éliminer tous les risques avant la commande de l'acier. Cette méthode évite généralement 2 à 3 modifications techniques après la première étape (T1), chacune engendrant des coûts de reprise et des retards sur le calendrier de production d'un outillage LSR.
Les points de risque DFM ont été identifiés et résolus avant le début de l'outillage.
Configurations de grille simulées avant la sélection de la conception finale 3×0.08 mm
Durée de vie cible du moule atteinte grâce à la sélection de l'acier S136 + A50
Capacité de presse utilisée (68 T réelle contre 120 T machine) — marge de sécurité généreuse
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