Moulage par injection: existe-t-il un paramètre de processus extrêmement important?

On m'a récemment posé une question qui suscitait de ma part une vive réaction émotionnelle du fait de son mépris total pour les principes scientifiques qui sont à la base d'un processus de moulage. Pour moi, la question: «Quel est le paramètre de processus le plus important d'un processus de moulage?» - revient à demander lequel de mes enfants j'ai le plus aimé. Ma première réaction, que j'ai été (heureusement) en mesure d'éviter de verbaliser: "Tu te moques de moi?"

Un peu d’arrière-plan: j’ai rencontré un groupe d’un grand fabricant de produits médicaux pour discuter des validations de processus médicaux de moulage par injection et des principes du moulage scientifique par injection. Alors, se faire demander quel paramètre est le plus important, en particulier de la part d'un membre du secteur médical de notre secteur, était pour le moins surprenant.

Considérant que sur le marché médical, le processus de moulage lui-même est essentiellement une spécification client, aussi importante pour l'expédition du produit que les dimensions de la pièce, je ne m'attendais pas à ce type de question.

Si vous ne pouvez pas remplir les mêmes pièces, vous ne pouvez pas les emballer de la même manière et les valeurs de Cpk peuvent donc devenir extrêmement basses.

Que ce soit médical ou pharmaceutique, le client exige généralement que vous fournissiez la preuve que le produit que vous avez exécuté a été moulé dans les limites de contrôle de processus établies lors de la validation. Je dirais que l'OQ ou la qualification d'opération est l'étape du protocole IQ / OQ / PQ où le processus du mouleur est développé, alors que le PQ (Performance Qualification) définit vos limites de contrôle supérieure et inférieure, mais c'est un article différent.

Cette conversation a été la motivation de cette rubrique, où j’ai pensé que j’arguerais des points pour plusieurs paramètres de processus comme étant «les plus importants», ce qui pourrait peut-être aider à déterminer s’il existe réellement un paramètre de processus «plus important». Quel meilleur endroit pour commencer que la réponse que j’avais réticente donnée à l’époque, après avoir clairement expliqué que tous les résultats d’un processus de moulage par injection étaient importants.

• Balance de remplissage : j'ai clairement expliqué que la balance de remplissage en soi n'est pas techniquement un paramètre mais en réalité une sortie de nombreux paramètres. Cela dit, si je devais choisir quelque chose, l'équilibre de remplissage serait l'un des points de départ du développement des processus.

J'ai presque perdu mon calme lorsque la question suivante a été: «Bon, alors quel est le paramètre le plus important pour contrôler l'équilibre de remplissage?» Ma réponse: «Vraiment?» Des centaines de variables peuvent affecter littéralement l'équilibre de remplissage. Qu'il s'agisse de thermodynamique, de pourcentage de rectification, de dimensions du moule ou de cisaillement, il est impossible de choisir l'un d'eux comme étant plus important que les autres.

Cela dit, on peut débattre de l’importance d’un remplissage équilibré et, ce qui est plus important encore, des effets d’un remplissage non équilibré sur la qualité des pièces et la répétabilité dimensionnelle, notamment en ce qui concerne les exigences médicales imposées aux numéros Cpk et Ppk de 1,33 et 1,67, respectivement. Le Cpk d’une spécification dimensionnelle dans l’industrie du moulage médical est simplement la comparaison d’une cavité à une autre. Cela aide donc à déterminer la variation de Cavity One à, disons Cavity 32 sur un moule à 32 cavités, etc. L'équilibre de remplissage est absolument critique de ce point de vue. Si vous ne pouvez pas remplir les mêmes pièces, vous ne pouvez pas les emballer de la même manière et les valeurs de Cpk peuvent donc devenir extrêmement basses.

Les cavités qui se remplissent au premier étage seront moins tassées car la viscosité dans ces cavités deviendra extrêmement élevée. N'oubliez pas la règle de base du flux de plastique: le plastique coule dans le sens de la moindre résistance. Si nous avons un moule à deux empreintes et qu’une empreinte est pleine au premier étage et que l’autre est remplie à 80%, le chemin de moindre résistance devient l’empreinte qui n’est pas complètement remplie.

Un remplissage équilibré garantit que chaque cavité se remplit et se compresse au même moment; il garantit que chaque cavité connaît des conditions de processus similaires. C'est un principe fondamental sur lequel repose un processus. Son importance est donc évidente, mais l'appeler le paramètre «le plus important» reste difficile.

• Temps de remplissage : Le paramètre de processus le plus important est peut-être le temps de remplissage. Soyons clairs: il s’agit d’une sortie et non d’un point de consigne. Le mot paramètre est défini comme «une quantité dont la valeur est sélectionnée pour des circonstances particulières». Nous sélectionnons un temps de remplissage, mais en ajustant les paramètres de la machine. Les principes fondamentaux du moulage que beaucoup d'entre nous ont adoptés sont axés sur les résultats du processus.

Le principe même de «quel est le paramètre le plus important» est discutable, étant donné que de nombreux paramètres contribuent aux résultats du processus. Il y a beaucoup de mouleurs qui diraient que le temps de remplissage est la base de votre processus et de nombreuses expériences ont été utilisées pour l'établir.

Je réalise généralement une étude sur la rhéologie, la linéarité de la viscosité, la balance de remplissage et la variation de la machine avant d'identifier le temps de remplissage d'un processus. Ai-je dit remplir l'équilibre? J'ai fait. Le taux de remplissage influe beaucoup sur le bilan de suffisance et il changera en fonction de la rapidité ou de la lenteur de l'injection.

Un processus de moulage par injection est un processus connecté, ce qui signifie que plusieurs variables et paramètres auront un impact direct ou indirect les uns sur les autres. Très peu de choses sur un processus de moulage par injection sont isolées et n'auront pas d'impact sur autre chose.

Avec le temps de remplissage, certains processeurs effectuent moins d’expériences et d’autres peuvent même s’ajouter à la liste. Quelle que soit la manière dont les temps de remplissage sont identifiés, il est essentiel de veiller à maintenir le même temps de remplissage tout au long de la vie de ce moule ou de cette pièce. Si nous maintenons un temps de remplissage, nous assurons une équivalence d'orientation moléculaire, ce qui permet d'obtenir un remplissage constant. Si nous remplissons de manière constante, cela contribuera à un rétrécissement, un taux de cisaillement et un équilibre de remplissage constants.

Encore une fois, plusieurs variables affectent la réduction d'une pièce, et je n'en signale qu'une. Il existe de nombreux experts de notre secteur qui diraient que le temps de remplissage est la base d'un processus robuste, mais est-ce vraiment le plus important?

Maintenant, si nous demandons: «De quoi ai-je besoin pour assurer un temps de remplissage reproductible?», La réponse est la bonne pression d'injection. Alors. cela signifie-t-il que la pression d'injection est le paramètre le plus important?

• Pression d'injection : la pression d'injection est essentielle à un processus reproductible. Bien que vous attendiez certaines variations dans cette sortie, si vous ne disposez pas d'une pression suffisante, cela peut être catastrophique pour la qualité de la pièce.

Les processus à pression limitée ne sont pas en mesure de s'ajuster en fonction de la variation de la viscosité du matériau. Si la viscosité du matériau augmente au-delà de la pression machine disponible, notre courbe de pression s’aplatira brusquement et notre temps de remplissage augmentera. La machine mettra plus de temps à atteindre le point de transfert V / P, voire pas du tout. Cela peut entraîner plusieurs défauts, notamment des coups courts ou des remplissages insuffisants.

Le principe même de «quel est le paramètre le plus important» est discutable, étant donné que de nombreux paramètres contribuent aux résultats du processus.

Lorsque nous nous référons à Scientific Moulding ou Découpled Moulding, nous nous référons en réalité à un premier étage à vitesse contrôlée, mais nous sommes totalement incapables de contrôler cette vitesse si nous avons une limite sur la quantité de pression nécessaire pour l'atteindre.

Je connais plusieurs processeurs qui ignorent en quelque sorte la pression d'injection lors de la surveillance de processus, affirmant que «tant que cela n'est pas limité, il ne s'agit pas d'une sortie de processus critique» et que nous nous attendons à voir des variations.

Je conviens que nous nous attendons à voir des variations, mais combien est trop et pourquoi est-ce important? Je dirais que trop de variation est tout ce qui est en dehors de la variation «normale» établie lors des cycles de validation. Selon le produit et les spécifications du client, il est important de contester le processus lors de la validation et de mimer les changements de viscosité. Par exemple, si votre spécification autorise l'ajout de rebroyé en production, vous devez inclure une exécution avec re-broyé lors de la validation de votre processus.

Une fois que vous avez une base de référence et que vous avez identifié la variation normale de votre processus, lorsque la variation maximale de la pression d'injection dépasse cette valeur de base, il est important de comprendre pourquoi. Je ne dis pas que vous devriez immédiatement rejeter ce produit, je dis que ce produit doit être examiné et, ce qui est plus important encore, le mouleur doit identifier d'où provient la variation ajoutée.

• Pression dans la cavité : étant donné les millions de dollars que les mouleurs dépensent chaque année pour ajouter des transducteurs de pression dans la cavité et du matériel leur permettant de surveiller et de contrôler leur processus, la pression dans la cavité doit être un produit essentiel. Avoir la capacité de tasser chaque cavité en fonction de la pression de la cavité, ou même de contrôler le transfert V-à-P par pression de la cavité, offre une stabilité dimensionnelle d'une pièce à l'autre et d'une balle à l'autre. Bien que l'investissement puisse être substantiel, les avantages sont prouvés. Cela dit, ma position n'est pas que chaque produit a besoin de cette technologie.

Si vous êtes un mouleur automobile et que vous fabriquez des produits de surface de classe «A», même des pièces dont les limites de contrôle de la pression dans l'empreinte sont respectées peuvent ne pas être acceptables en raison de défauts visuels.

En fin de compte, la qualité du produit envoyé à votre client dépendra de la qualité de votre personnel qualifié, motivé et bien formé.

Les transducteurs de pression d'empreinte ne vont pas vous laisser savoir si les pièces ont une égratignure ou une tache de rouille sur votre texture. S'ils sont correctement configurés, ils peuvent surveiller les courts-circuits et les flashs; mais les transducteurs de pression de cavité peuvent ne pas attraper les défauts visuels qui ne sont pas liés au flux de matière.

Si les transducteurs de pression dans la cavité sont installés aux emplacements appropriés, la pression de cavité maximale peut fournir un niveau élevé de contrôle et de surveillance. Cependant, je dirais que le principal avantage des transducteurs de pression à cavité n'est même pas la sortie de pression à cavité. La vitesse de refroidissement fournie par un transducteur à pression d'empreinte indique la vitesse à laquelle le plastique s'éloigne du transducteur. Cela peut rassurer les mouleurs sur le fait que l'eau refroidit au même rythme à chaque cycle. Alors peut-être que l'argument de la pression dans la cavité est en réalité un argument pour les transducteurs de pression dans la cavité.

Ce serait toutefois une position difficile à prendre, car il y a tellement de mouleurs performants qui n'investissent pas dans cette technologie, mais qui sont toujours fondés sur des données scientifiques.

• Les personnes en tant que paramètre : il est absolument impossible d'essayer d'identifier le «paramètre le plus important» pour un processus connecté comme le nôtre. Il n'y a pas de paramètre essentiel ni d'équipement essentiel. Il existe cependant une ressource essentielle qui est «la plus importante» et qui est les membres de votre équipe.

Votre personnel, des techniciens aux opérateurs en passant par tous les autres, est le plus important. Qu'il s'agisse de développement de processus, de contrôles de processus ou de technologies, la personne qui installe ce travail a le plus d'influence sur son succès. En fin de compte, la qualité du produit envoyé à votre client dépendra de la qualité de votre personnel qualifié, motivé et bien formé.

Il est essentiel d’investir autant dans les personnes, sinon plus, que dans l’équipement, pour un processus de moulage par injection sûr et efficace. Pensez-y de cette façon: si vous décidez de dire que le temps de remplissage est le paramètre de processus le plus important et que vous appliquez des limites de contrôle strictes, il vous reste à activer ces contrôles.

Quelqu'un doit comprendre non seulement comment activer les commandes, mais également comment les résoudre lorsque l'équipement ne fonctionne pas correctement. Une grande partie de la formation de notre industrie est axée sur les compétences en ingénierie et en développement de processus. Cependant, nous ne proposons toujours pas de stages de formation pour les techniciens en moulage et configuration, ni même les opérateurs.

Nous avons besoin de normes similaires à celles des autres métiers spécialisés et d'un plan de carrière clair pour les membres de notre équipe technique. J'ai passé de nombreuses années dans le moulage par injection, travaillant avec tous types d'équipements et développant des processus et des systèmes pour les surveiller. Je peux vous dire que ces systèmes ne peuvent jamais remplacer un technicien bien formé. Au lieu de cela, ils leur fournissent les outils nécessaires pour offrir à nos clients une efficacité et une qualité des pièces optimales. L'un n'est pas indépendant de l'autre. Comme un processus de moulage par injection, nos ressources (équipement et membres d’équipe) constituent un processus connecté et les mouleurs ne peuvent réussir à les isoler.