Procédé d’injection plastique bi-matière : fonctionnement et avantages

Quand deux polymères se rencontrent dans un même moule, cela donne bien plus qu’une pièce plastique : c’est une pièce fonctionnelle, durable et esthétiquement maîtrisée. L’injection bi-matière s’impose aujourd’hui comme une technologie clé pour les industriels en quête de fiabilité, ergonomie et différenciation produit.

Définition et principe

L’injection bi-matière consiste à mouler deux matériaux thermoplastiques différents dans un même cycle de production, sans manipulation intermédiaire. Contrairement au surmoulage, qui enchaîne deux opérations successives, la bi-matière fusionne tout en une seule étape. La bi-injection plastique est réalisée en utilisant une machine d’injection spéciale équipée de deux unités d’injection distinctes.

La bi-injection plastique est un procédé de moulage par injection qui intègre deux résines plastiques distinctes dans une pièce unique lors d'un cycle de moulage. Ces deux matériaux sont généralement des polymères thermoplastiques, mais ils peuvent avoir des propriétés différentes, telles que la rigidité, la souplesse, la transparence ou encore la résistance chimique.

Fonctionnement d’une presse bi-matière

Les presses bi-matière sont équipées de deux unités d’injection indépendantes. En bi-injection nous allons utiliser une presse à injecter équipée d’une seconde vis et trémie pour venir injecter en même temps la matière complémentaire. Les différents matériaux sont intégrés simultanément ou successivement dans le moule en fonction de la conception de la pièce.

Selon la configuration : le plateau rotatif tourne à 180° pour amener la première matière vers la seconde zone d’injection ; ou le noyau mobile crée un espace libéré pour accueillir le second matériau. Dans le moulage bi-matière, les deux résines sont injectées dans le moule. Pour cela un espace doit être créé dans ce dernier pour accueillir la résine supplémentaire.

La machine d’injection thermoplastique permet de réguler avec précision les paramètres du processus. Parmi ces paramètres figurent notamment la température de chauffage des deux différents plastiques, la pression d’injection, la vitesse d’injection et le temps de refroidissement. Ces paramètres doivent être ajustés en fonction des caractéristiques spécifiques de chacun des plastiques utilisés et des spécifications de la pièce à fabriquer.

Étapes clés du processus

Conception 3D et DFM : En amont, les ingénieurs conçoivent leurs pièces dans leur logiciel de conception 3D. Une fois le projet validé, le fichier est transmis dans un logiciel spécialisé en Design For Manufacture (DFM).
Usinage du moule : L’usinage du moule est probablement l’étape la plus importante dans l’injection plastique. Le moule est conçu de manière à être parfaitement compatible avec la presse bi-injection et à reproduire fidèlement la géométrie de la pièce à fabriquer.
Préparation des matières : Les granulés de plastique sont placés dans la machine à injecter, où ils sont chauffés jusqu’à ce qu’ils fondent. Le plastique fondu est injecté sous pression dans un moule fermé.
Injection et refroidissement : Au moment même où le matériau est injecté dans le moule, il commence à refroidir. La diffusivité thermique, la densité et la chaleur spécifique sont les variables à prendre en compte pour estimer le temps de refroidissement.
Démoulage et éjection : Une fois le plastique complètement refroidi et solidifié, le moule est ouvert et la pièce finie est éjectée. Cela se fait souvent automatiquement.

Avant d’inclure la solution de bi-injection dans votre cahier des charges, n’hésitez pas à nous contacter pour en déterminer la faisabilité et la rentabilité.

Compatibilité des matériaux et combinaisons courantes

La réussite d’un projet d'injection bi matière repose sur la compatibilité chimique et thermique des polymères utilisés. De manière générale tous les polymères thermoplastiques sont compatibles avec le procédé de bi- injection, des plus simples aux plus techniques.

ABS / TPE : excellente adhésion et confort au toucher.
PC / TPE : transparence et résistance aux chocs.
PA / TPU : haute performance mécanique.
PP / TPE : nécessitant parfois un traitement de surface pour une meilleure accroche.

Pour les matières souples, la matière surmoulée est généralement du SEBS/TPE (Styrene-ethylene-butylene-styrene) ou du TPU (Thermoplastique polyuréthane) avec différents niveaux de shore et textures possibles. Chez Sagaert Plasturgie, nous réalisons des essais matière et des tests d’adhésion dès la phase de développement, afin de garantir la stabilité et la répétabilité du process.

Applications industrielles

La bi-injection plastique offre une multitude d’applications dans de nombreux secteurs industriels. Elle est particulièrement adaptée pour la fabrication de pièces nécessitant des propriétés spécifiques comme la résistance aux chocs, la flexibilité ou encore la conductivité électrique.

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Automobile : composants d’habitacle, commandes, joints intégrés, éléments de sécurité. Objectif : réduire le poids, intégrer des fonctions et renforcer la sécurité.
Médical : pièces injectées en salle blanche (ISO 7) comme les dispositifs ergonomiques, seringues, embouts ou boîtiers. Nos presses électriques Demag Sumitomo assurent une production propre et conforme aux normes ISO 13485.
Électronique : télécommandes, claviers, connecteurs : la bi-matière garantit étanchéité, toucher et durabilité.
Bâtiment et industriel : composants d’étanchéité, connecteurs techniques, accessoires soumis à contraintes mécaniques ou climatiques.
Grand public et cosmétique : produits au toucher “soft touch”, boîtiers esthétiques, graphismes colorés intégrés.

Avantages du procédé

Combiner les propriétés de deux matériaux différents au sein d’une seule pièce, offrant ainsi des fonctionnalités et des caractéristiques uniques.
Gain de temps et réduction des coûts en évitant l’assemblage de plusieurs composants distincts.
Possibilités esthétiques : intégrer des contrastes de couleur ou de texture directement dans le moule, sans étape de peinture ni collage.
Plus grande durabilité et amélioration de l'efficacité énergétique des pièces.
Réduction des déchets grâce à une production optimisée ; il est possible de mettre de la matière recyclée dans les couches intérieures de la pièce.
Grande productivité : réduction des étapes de fabrication et production en une seule opération.

Points de vigilance et limites

L’un des principaux défis de la bi-injection est le coût élevé de l'outillage. La conception du moule est également un point critique lors de l'utilisation de la bi-injection. La complexité du procédé implique une expertise technique ainsi qu’une compréhension approfondie des matériaux. Par ailleurs, la compatibilité des matériaux reste un point de vigilance important.

Pour les petites séries, l'impression 3D vous permet de concevoir pratiquement toutes les formes ou géométries dont vous avez besoin. Grâce à l'utilisation de moules en aluminium plus abordables et à des délais d'exécution rapides, notre service à la demande permet de réduire le coût par pièce.

Conception de l’outillage et choix du moule

L’outillage, également connu sous le nom de moule pour bi-injection, joue un rôle indispensable dans la fabrication de pièces en plastique bi-matière. Fabriqué en acier et usiné avec précision, ce moule est chargé de donner à votre pièce la forme souhaitée. La majorité du temps, l’outillage est réalisé en acier, bien qu’il puisse également être fabriqué en aluminium pour des productions plus réduites ou des prototypes.

Le processus de fabrication du moule nécessite de prendre en compte divers aspects tels que les cinématiques, la précision des dimensions, les systèmes de refroidissement, les canaux d’injection et d’éjection, ainsi que les mécanismes de fermeture et d’ouverture. Un moule bien conçu et fabriqué avec précision est essentiel pour garantir des résultats de haute qualité dans la fabrication de pièces plastiques en bi-matière.

Cas pratique : maîtrise intégrée chez Sagaert Plasturgie

Chez Sagaert Plasturgie, membre du Groupe Sagaert, nous exploitons pleinement cette technologie grâce à un parc de presses de 22 à 1200 tonnes - dont plusieurs machines bi-injection 110 et 220 T dédiées à cette spécialité. Mais au-delà de la machine, c’est la maîtrise de tout le processus intégré (outillage, conception, moulage, maintenance) qui fait la différence.

Atout	Description
Intégration complète	De la conception du moule à la production série, tout est internalisé.
Parc machines moderne	Presses électriques jusqu’à 1200T, robotisées et connectées.
Production en salle blanche	Pour les applications médicales et électroniques sensibles.
Flexibilité	De la petite série au grand volume, avec des pièces jusqu’à 6 kg.
Démarche RSE	Utilisation de matériaux recyclés et gestion optimisée des déchets.
Support technique	Accompagnement sur la conception, la faisabilité et le choix matière.

La bi-injection représente une avancée significative dans les domaines de l’usinage et la plasturgie. Utilisée pour créer des pièces plastiques composées de deux matériaux différents, cette technique complexe permet d’offrir des caractéristiques spécifiques aux produits finis.

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Applications concrètes du quotidien

L’injection bi-matière est souvent sous-estimée dans notre vie quotidienne. Pourtant, elle joue un rôle essentiel dans de nombreux produits que nous utilisons quotidiennement. Par exemple, nous la retrouvons dans de nombreux objets du quotidien tels que les claviers d’ordinateur et les télécommandes. Fabriqués grâce à la bi-injection, elle permet d’obtenir des touches souples et résistantes ainsi que des motifs en relief pour une meilleure adhérence.

De même, dans l’industrie automobile, la bi-injection permet de créer des pare-chocs et des rétroviseurs avec des zones absorbant les chocs et des surfaces esthétiques. Enfin, dans le domaine de la santé, la bi-injection est utilisée pour produire des dispositifs médicaux ergonomiques et fonctionnels.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre bi-injection et injection bi-matière ? Les deux termes désignent le même procédé : l’injection de deux matières dans un seul moule.
Quels types de plastiques peut-on combiner ? Les combinaisons les plus stables sont ABS/TPE, PC/TPE et PA/TPU. D’autres associations nécessitent un traitement de surface ou un promoteur d’adhésion.
L’injection bi-matière est-elle adaptée au secteur médical ? Oui. Sagaert Plasturgie dispose de presses électriques en salle blanche et d’une production conforme aux exigences ISO 13485 pour les dispositifs médicaux.
Peut-on utiliser des matériaux recyclés en bi-injection ? Oui, sous réserve de compatibilité thermique et chimique.

La bi-injection va également permettre de produire une pièce transparente comportant une zone opaque (colorée ou non) ; des graphiques colorés et des finitions élégantes qui améliorent la fonctionnalité de votre produit et sa valeur ajoutée.

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