| Le surmoulage par co-injection est un procédé de moulage par injection permettant de produire, en une seule opération, une structure sandwich bimatière : un noyau en polymère fonctionnel entièrement recouvert d’une enveloppe cosmétique ou protectrice. Le noyau peut être composé à plus de 50 % de résine recyclée ou de résine standard ; l’enveloppe est constituée de matériaux vierges, de qualité alimentaire ou résistants aux UV. La durée du cycle varie de 15 à 60 secondes selon la taille de la pièce et la combinaison des matériaux. |
Cette structure en sandwich est ce qui distingue la co-injection de tous les autres procédés multi-matériaux : le noyau est entièrement dissimulé, la peau est continue et aucun des deux matériaux ne nécessite de moule supplémentaire ni de second cycle d’usinage. Les sections suivantes expliquent son fonctionnement, ses avantages et ses limites par rapport aux autres procédés.
Qu'est-ce que le moulage par co-injection ?
Le surmoulage par co-injection, également appelé surmoulage sandwich, consiste à injecter deux polymères distincts dans une seule cavité de moule grâce à un système de buses coaxiales spécialisé. On obtient ainsi une pièce finie dont la couche extérieure encapsule complètement une couche intérieure, fusionnées lors du moulage sans collage ni assemblage ultérieur.
La structure en couches permet un compromis fondamental en matière de fabrication : utiliser une résine coûteuse, performante ou de qualité alimentaire là où cela compte (la surface visible ou de contact), et utiliser une résine économique, recyclée ou fonctionnellement spécialisée partout ailleurs (l’intérieur en vrac).
Comme les deux matériaux sont injectés en un seul cycle de serrage continu, il n'y a pas de manipulation de pièces entre les injections, pas d'étape de collage secondaire et aucun risque d'assemblage.
Comment fonctionne le moulage par co-injection
Le procédé de co-injection repose sur une unité d'injection à double piston alimentant une buse de précision unique. Chaque piston fond et conditionne un polymère indépendamment. La buse contrôle l'arrivée des deux flux de polymère fondu dans la cavité, soit séquentiellement, soit simultanément.
Co-injection séquentielle
La co-injection séquentielle est la méthode la plus courante. Le matériau de la peau est injecté en premier, s'écoulant le long des parois refroidies du moule et remplissant environ 70 à 75 % du volume de la cavité. Le matériau du noyau est ensuite injecté au centre, repoussant la peau encore fondue vers les parois et remplissant le volume restant. Une dernière petite injection de matériau de peau scelle la zone d'injection, achevant l'encapsulation et empêchant la perforation du noyau au point d'injection.
Cette séquence permet un contrôle précis du placement du noyau et de la distribution des parois, ce qui est important pour les pièces structurelles à parois épaisses où le volume et la position du noyau affectent à la fois les propriétés mécaniques et le poids.
Co-injection simultanée
La co-injection simultanée permet d'injecter les deux matériaux en même temps par une buse coaxiale. La peau forme un flux annulaire externe qui enveloppe le flux central lorsque les deux s'écoulent dans la cavité. Ceci crée la structure sandwich à partir du point d'injection vers l'extérieur, au lieu de la construire en deux phases.
Ce procédé est plus rapide que la co-injection séquentielle et mieux adapté aux pièces à parois minces ou géométriquement symétriques. Les exigences sont plus strictes : les viscosités et les températures de fusion doivent être parfaitement appariées pour éviter le mélange entre les couches. Correctement calibré, il permet d’obtenir des pièces homogènes avec un minimum de déchets, même à des cadences de production élevées.
Cinq avantages du moulage par co-injection
L'utilisation de deux matériaux au sein d'un même cycle de production offre aux fabricants de nombreux avantages stratégiques. Des économies considérables à une durabilité accrue, le surmoulage par co-injection se distingue particulièrement pour la production en grande série.
1. Réduction des coûts des matériaux
Seule la fine couche extérieure est utilisée pour les résines techniques coûteuses, les colorants et les polymères vierges de qualité alimentaire. Le reste de la pièce est réalisé avec des matériaux recyclés économiques, du plastique recyclé ou des résines standard à bas prix. Pour les grandes pièces produites en grande série, cette répartition ciblée des résines permet de réaliser d'importantes économies par pièce sans compromettre la qualité de surface ni les performances.
2. Durabilité grâce au recyclage du contenu de base
Le surmoulage par co-injection est un outil performant pour atteindre les objectifs ESG des entreprises. Les matériaux recyclés post-consommation (PCR) ou les résidus de production peuvent constituer 50 % ou plus du volume du noyau d'une pièce co-injectée. La couche externe est composée de polymère vierge afin de garantir la sécurité alimentaire, la résistance aux UV et les exigences esthétiques. On obtient ainsi un produit conforme aux objectifs de contenu recyclé, tout en ayant l'apparence et les performances d'une pièce entièrement fabriquée à partir de matériaux vierges. [1]
3. Évaluation fonctionnelle en une seule prise
Le surmoulage par co-injection permet à une seule pièce de présenter deux profils de propriétés distincts. Les revêtements en TPE doux au toucher sur des âmes rigides en PP éliminent le besoin de composants de préhension séparés. Les âmes en mousse réduisent le poids et améliorent l'amortissement acoustique par rapport aux sections pleines. Ces deux avantages sont obtenus en un seul cycle machine, sans assemblage.
4. Efficacité de production en cycle unique
L'assemblage de deux matériaux en un seul cycle de serrage élimine les opérations secondaires liées au surmoulage ou au collage. Il n'y a pas de transfert de pièces entre moules, ni de défauts de manutention, ni d'accumulation de produits en cours de fabrication entre les postes. Cela réduit les délais et augmente directement la productivité.
5. Liberté de conception pour les géométries complexes
Les sections à épaisseur variable permettent d'intégrer le matériau de noyau précisément là où des propriétés mécaniques ou une réduction de poids sont nécessaires. Le procédé en cycle unique élimine également le soudage ou l'assemblage après moulage. Les concepteurs peuvent ainsi créer des géométries qui nécessiteraient plusieurs composants en moulage conventionnel, et les fabricants les produisent en une seule étape.
Exemples et applications industrielles du moulage par co-injection
Le surmoulage par co-injection est un procédé polyvalent, utilisé dans presque tous les secteurs industriels produisant des pièces en plastique. Son équilibre entre coût, performance et durabilité en fait une solution idéale pour la production en grande série où la qualité de surface et la fonctionnalité interne sont essentielles.
Enceintes industrielles et boîtiers d'équipement
Les boîtiers électriques, les boîtes de jonction et les carters de machines utilisent des âmes en polymère technique résistant aux chocs (PA66 ou ABS chargé de fibres de verre) recouvertes de peaux en PP ou PC vierge, stables aux UV et résistantes aux produits chimiques. L'âme assure la rigidité structurelle et la stabilité dimensionnelle ; la peau résiste à la dégradation par les UV et aux projections chimiques sans nécessiter d'étape de revêtement supplémentaire. La co-injection permet d'obtenir ces deux propriétés à un coût avantageux par rapport aux résines standard pour la majeure partie du volume de la pièce.
Emballages pour aliments et boissons
Les bouteilles, barquettes et contenants utilisent du PET ou du PP vierge pour la couche extérieure en contact avec les aliments, conformément aux exigences de sécurité alimentaire de la norme FDA 21 CFR. La couche centrale est composée de PET ou de PP recyclé post-consommation. Cette structure favorise les objectifs de développement durable en maximisant la part de matériaux recyclés sans exposer ces derniers au contact alimentaire.
Boîtiers pour dispositifs médicaux
Les poignées d'instruments chirurgicaux et les boîtiers d'équipements de diagnostic utilisent des noyaux en polymère rigide stérilisable (ABS ou PC) recouverts d'un revêtement souple en TPE offrant une prise en main ergonomique et une étanchéité optimale. Le procédé en cycle unique permet d'obtenir des pièces parfaitement étanches, sans aucun jeu d'assemblage – une exigence essentielle en milieu médical stérile. Les matériaux de revêtement biocompatibles conformes à la norme ISO 10993 garantissent la conformité réglementaire au niveau de la surface de contact.
Poignées d'outils grand public
Les outils à main (tournevis, pinces, outils de jardin) sont dotés d'un noyau en nylon renforcé de fibres de verre pour une résistance au couple et une rigidité optimales, et d'un revêtement souple en TPU qui réduit les vibrations et améliore la prise en main lors d'une utilisation prolongée. La structure co-injectée permet d'obtenir ces deux propriétés en une seule pièce, sans nécessiter d'assemblage ni de collage secondaire.
Équipement marin et extérieur
Les gilets de sauvetage, les bouées et les équipements de secours utilisent des âmes en mousse à cellules fermées flottantes recouvertes d'une enveloppe dense et imperméable en PEHD ou PVC. Cette enveloppe empêche la saturation en eau et la dégradation par les UV ; l'âme assure la flottabilité. La structure sandwich préserve ces propriétés indépendamment les unes des autres, de sorte que la dégradation de l'enveloppe n'affecte pas les performances de flottaison.
Composants de l'appareil
Les cuves de lave-linge, les intérieurs de lave-vaisselle et les parois de réfrigérateur sont constitués d'un noyau en polymère structurel résistant aux chocs, recouvert d'un revêtement antitache et résistant aux produits chimiques. Ce revêtement résiste aux détergents agressifs et aux marques, tandis que le noyau assure la robustesse nécessaire à une utilisation intensive pendant des milliers d'heures.
Moulage par co-injection vs. autres procédés multi-matériaux
Le choix du procédé de moulage multi-matériaux le plus adapté dépend de vos objectifs de conception, du volume de production et de votre budget. Vous trouverez ci-dessous une comparaison directe du surmoulage par co-injection et du surmoulage bi-injection, les deux solutions les plus courantes.
Co-injection vs surmoulage
Le surmoulage consiste à fixer un second matériau sur un substrat solide préformé. Il nécessite deux phases de moulage distinctes et un positionnement précis du substrat afin d'éviter les défauts. La manipulation des pièces entre les injections requiert également une main-d'œuvre supplémentaire.
Le surmoulage par co-injection consiste à introduire les deux polymères dans la même cavité du moule lors d'un cycle de serrage continu, fusionnant ainsi les couches avant que l'un ou l'autre matériau ne se solidifie. Ce procédé élimine la mise en place de moules secondaires et la manutention des pièces, optimisant la productivité et réduisant les stocks.
Le surmoulage est idéal pour les petites séries ou le dépôt sélectif de matière. Le surmoulage par co-injection est supérieur pour la production en grande série de pièces à structure sandwich entièrement encapsulées.
Co-injection vs. moulage bi-injection
Le surmoulage bi-injection utilise un moule rotatif ou un système de noyau coulissant pour déplacer les pièces entre deux cavités. Il permet un placement précis du matériau dans chaque zone, avec des limites visibles entre les deux matériaux.
Ce procédé permet également de traiter des résines nécessitant des températures de transformation très différentes, les matériaux étant injectés dans des cavités séparées. En contrepartie, il requiert un outillage plus complexe, notamment au niveau des mécanismes de rotation.
Le surmoulage par co-injection utilise un outillage fixe, formant des structures multicouches concentriques dont le noyau est dissimulé sous la couche superficielle. Il requiert des résines compatibles, mais offre des cycles de production plus rapides, un outillage simplifié et une finition de surface uniforme et sans défaut.
Co-injection, surmoulage et moulage bi-injection : comparaison rapide
Les trois principaux procédés d'injection multi-matériaux répondent chacun à une géométrie et un profil volumétrique de pièce différents. Le tableau ci-dessous récapitule les principales différences.
| Moulage par co-injection | Surmoulage | Moulage en deux temps | |
| Cavités de moule | Simple (fixe) | Deux (séquentiels, standard) | Deux (rotatifs/coulissants, spécialisés) |
| structure du cycle | Une prise de vue continue — cycle de serrage unique | Deux prises de vue distinctes — deux cycles de serrage | Deux prises de vue successives — un seul cycle machine |
| Placement de matériel | Encapsulation complète en sandwich peau/noyau | Superposition sélective sur un substrat préformé | Placement par zone avec limites visibles |
| Complexité de l'outillage | Modéré — buse coaxiale spécialisée | Basse — presses standard mono-matériau | Haut — mécanismes de moule rotatifs ou coulissants |
| Exigences matérielles | Températures de fusion et viscosité correspondantes requises | Minimal — large compatibilité avec les matériaux | Minimal — large compatibilité avec les matériaux |
| Contrôle du rapport peau/noyau | Précis — contrôlé par le calage de l'injection | N/A — le substrat est fixé | N/A — les zones sont fixées par la géométrie de la cavité |
| Visibilité du noyau | Noyau entièrement dissimulé — surface uniforme | Le bord du substrat peut être visible. | Ligne de démarcation visible entre les zones |
| Volume de production adapté | Volume élevé : plus de 100 000 unités | Faible à moyenne : 1 000 à 100 000 unités | Moyen à élevé : plus de 50 000 unités |
| Meilleur pour | Pièces sandwich entièrement encapsulées et axées sur les coûts | Adhérence/superposition sélectives, production en petite série | Matériaux multiples spécifiques à une zone avec limites visibles |
Quand choisir la co-injection : La pièce nécessite une structure sandwich entièrement encapsulée, le noyau doit être complètement dissimulé et le volume de production justifie l'équipement spécialisé.
Quand choisir le surmoulage: un placement sélectif du matériau est nécessaire, le volume est faible à moyen, ou la compatibilité de la résine est trop limitée pour la co-injection.
Quand choisir un shot double: des limites visibles entre les zones sont acceptables ou souhaitables, et l'investissement dans l'outillage est justifié par le volume.
Limites à évaluer avant de choisir la co-injection
Ces contraintes déterminent si la co-injection est le procédé approprié pour un programme donné. Évaluez chacune d'elles en fonction de la conception spécifique de la pièce et du volume de production.
Contraintes de compatibilité des matériaux
Les polymères de la peau et du noyau doivent être compatibles chimiquement et lors de leur mise en œuvre. Ils doivent présenter des températures de fusion, des viscosités et des taux de retrait identiques, ainsi qu'une bonne adhérence intercouche.
Des viscosités très différentes risquent de provoquer un délaminage ou une rupture du noyau. Des résines chimiquement incompatibles peuvent entraîner des déformations, des fissures ou une mauvaise adhérence. Des essais et des appariements rigoureux des matériaux sont indispensables pour éviter les défauts.
Contraintes géométriques
Le surmoulage par co-injection crée une structure sandwich complète ; la couche de revêtement doit donc recouvrir toute la surface extérieure de la pièce. Le placement sélectif de matière sur des faces ou des zones spécifiques n’est pas envisageable.
Si votre projet nécessite une distribution de matériau par zone (par exemple, une poignée souple sur un seul côté d'un manche d'outil), le surmoulage ou le moulage bi-injection sont mieux adaptés.
Complexité du processus
La gestion de deux flux de matière fondue dans un seul moule est bien plus complexe que le moulage standard. Elle exige une séquencement sophistiquée, une surveillance en temps réel et un étalonnage précis des débits, des températures et des pressions.
L'équipement est également plus complexe à installer et à entretenir. La formation des opérateurs est plus exigeante que pour le moulage conventionnel et nécessite un personnel technique hautement qualifié.
Risque de percée fondamentale
La percée du noyau — l'infiltration du matériau du noyau à travers la couche superficielle — constitue un risque persistant. Elle est causée par un mauvais timing d'injection, une pression déséquilibrée, une viscosité inadaptée ou une conception de moule défectueuse.
Cela crée des défauts visuels disgracieux, quasiment impossibles à corriger. Même avec un contrôle précis du processus, il faut tenir compte d'un faible pourcentage de rebuts, notamment lors de la préparation et du calibrage.
Co-moulage par injection à Fecision
Fecision exploite des cellules de production par co-injection pour des programmes industriels, médicaux, de consommation et d'emballage.
- Types de processus : Co-injection séquentielle pour les pièces structurelles à parois épaisses ; co-injection simultanée pour les géométries à parois minces et symétriques.
- Capacité matérielle : Paires peau/âme thermoplastiques techniques, combinaisons TPE/polymère rigide, âme recyclée avec peau vierge et programmes d'âme en mousse.
- Capacité de tolérance : Précision de ±0.025 mm sur les dimensions critiques. Temps de cycle de 15 à 60 secondes selon la géométrie de la pièce et la combinaison de matériaux.
- Soutien au programme : Analyse DFM, simulation d'écoulement de moule, tests de compatibilité des matériaux et conception d'outillage, du prototype à la production en série.
- Qualité: Certifié ISO 9001:2015. Inspection du premier article, surveillance en cours de production et vérification de l'encapsulation du noyau dans les programmes de production.
Conclusion
Le principal atout du surmoulage par co-injection réside dans sa précision : utiliser le matériau adéquat à l'emplacement précis de chaque pièce, sans opérations secondaires ni assemblage. La couche extérieure assure les performances de surface requises, tandis que le noyau garantit la rentabilité, l'intégration de matériaux recyclés ou des propriétés fonctionnelles telles que la densité de la mousse. En un seul cycle de serrage, le procédé permet d'obtenir le résultat qui nécessiterait autrement deux opérations de moulage distinctes et une étape d'assemblage.
Le choix du procédé approprié dépend du volume, de la géométrie et de la compatibilité des matériaux – trois contraintes que la co-injection gère différemment du surmoulage ou du moulage bi-injection.
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Questions fréquemment posées
Quels matériaux sont compatibles en co-moulage par injection ?
Les polymères de la peau et de l'âme doivent présenter des températures de fusion similaires (à environ 30 °C près) et des viscosités à l'état fondu compatibles afin d'éviter le délaminage ou la perforation de l'âme. Les couples courants comprennent une peau en PP vierge sur une âme en PP recyclé, une peau en PC sur une âme en ABS et une peau en TPE sur une âme rigide en PP ou PA.
Comment le surmoulage par co-injection permet-il de réduire les coûts des matériaux ?
Le noyau, qui représente 50 à 70 % du volume d'une pièce standard, est composé de résine recyclée, broyée ou d'un polymère courant à moindre coût. Seule la fine couche extérieure est fabriquée à partir de matériaux vierges, aptes au contact alimentaire ou résistants aux UV. Pour les pièces de grande taille produites en grande série, cette répartition ciblée des matériaux permet de réduire le coût de la résine par pièce sans altérer la qualité de surface.
Quelle est la principale avancée dans le moulage par co-injection ?
La pénétration du noyau se produit lorsque le matériau de noyau traverse la couche superficielle et devient visible à la surface de la pièce. Les causes principales incluent un timing d'injection inadéquat, un déséquilibre de pression entre la couche superficielle et le noyau, une viscosité inadaptée ou une épaisseur de couche superficielle insuffisante au niveau des zones fines.
Quand dois-je choisir la co-injection plutôt que le surmoulage ?
Optez pour la co-injection lorsque le noyau doit être entièrement dissimulé, que le volume de production dépasse environ 100 000 unités et que la réduction du coût des matériaux ou l'utilisation de matériaux recyclés constituent un objectif de conception primordial. Privilégiez le surmoulage lorsque le placement sélectif du matériau est nécessaire (adhérence souple sur une zone uniquement), que le volume de production est inférieur ou que les exigences de compatibilité de la résine sont trop strictes pour la contrainte de viscosité identique imposée par la co-injection.
Quels sont les temps de cycle obtenus par le moulage par co-injection ?
Les temps de cycle typiques d'une co-injection varient de 15 à 60 secondes selon la taille de la pièce, l'épaisseur de paroi et la combinaison de matériaux. La co-injection simultanée permet généralement des temps de cycle plus courts que la co-injection séquentielle pour une géométrie de pièce équivalente. Ceci est comparable au moulage par injection standard d'un seul matériau à épaisseur de paroi égale : le surcoût lié à l'équipement de co-injection n'augmente pas sensiblement le temps de cycle.
Références
Consulté en mai 2026.
[1] Society of Plastics Engineers (SPE). 'Sandwich Injection Molding: Processing and Applications.' SPE Technical Papers. https://www.4spe.org/
[2] Michaeli, W. et Brockmann, C. « Co-injection molding: skin/noyau distribution and process stase. » Polymer Engineering and Science, 2001.
[3] Rosato, DV & Rosato, MG Manuel de moulage par injection, 3e édition. Kluwer Academic Publishers, 2000.
