Le premier schéma représentait un joint simple. Le second comportait deux ergots de positionnement, une lèvre de décharge de pression, trois joints d'étanchéité, une charnière flexible et une languette de préhension utilisable simultanément par le robot. Chaque élément permettait d'économiser au moins une pièce ou une opération. Ensemble, ils mettaient en évidence les difficultés liées au moulage et au contrôle, non prévues dans le devis initial.

Les pièces en caoutchouc aux formes complexes sont de plus en plus utilisées car les ingénieurs souhaitent qu'elles remplissent toutes les fonctions : étanchéité, mobilité, maintien, amortissement, circulation des fluides et support d'assemblage, le tout en une seule pièce. Les nouvelles technologies de moulage permettent de fabriquer ces pièces, mais leur fabricabilité et leur marge fonctionnelle doivent évoluer en fonction des plans.

Les fonctions donnent lieu aux premières courbes

Dans certains cas, un bourrelet profilé répartit la pression uniformément autour de l'orifice sans avoir à solliciter toute la bride. Une section creuse d'une pièce peut réduire la force appliquée. Le déplacement de la pression peut être réalisé à l'aide d'un diaphragme. Avec le moulage, il n'est même pas nécessaire d'attendre les fixations : la pièce peut être positionnée directement à l'aide d'une goupille.

L'utilisation de composants aux fonctionnalités intégrées permet de réduire le nombre de pièces détachées et certaines étapes d'assemblage, mais peut engendrer plusieurs causes de défaillance. La rupture d'une goupille de positionnement peut, dans un premier temps, ne pas affecter l'étanchéité, tandis qu'une légère erreur d'épaisseur du diaphragme peut rapidement entraîner un dysfonctionnement.

L'emballage offre les dernières fonctionnalités

Par manque de place, les joints doivent s'adapter à de multiples orifices et bourrelets de dimensions minimales. Les composants électroniques nécessitent une barrière, des systèmes de refroidissement et des aérations.

La partie du moteur de Parker qui contient l'huile pour refroidir le diesel est un exemple où ces modifications ont conduit à différents types de joints Diamond Seal, allant du simple anneau en caoutchouc à des joints complexes entourant plusieurs orifices. Des composés ont été sélectionnés en fonction de la pièce contenant le liquide de refroidissement et de celle contenant l'huile. Selon Parker, les tests réalisés en plaçant le composant sur le moteur et sur un banc d'essai de cycles avec 3 000 heures de variations de température ont été menés à terme. [2]

La petite échelle amplifie la variation

Le boîtier portable de surveillance du glucose de SIMTEC comprenait des pièces pesant respectivement 0,03, 0,11 et 0,33 gramme, dont deux composants en LSR et polycarbonate. Les tolérances serrées, la petite taille et la manipulation liée à l'électricité statique ont nécessité des outils spécialisés, la séparation des cavités et une cellule de salle blanche personnalisée. [1]

Ce cas illustre comment la complexité de la conception des pièces en caoutchouc ne se limite pas à la cavité. Une minuscule pièce en caoutchouc moulée sur mesure peut être facile à remplir, mais difficile à démouler, à compter ou à orienter. Les surfaces de manipulation et l'emballage doivent être revus tant que la géométrie est susceptible d'évoluer.

Le moule doit se démouler.

Les contre-dépouilles, les nervures fines et les nervures profondes influent sur l'étirement de la pièce lors du démoulage. Une caractéristique peut fonctionner correctement à l'assemblage, mais se déchirer au niveau de la ligne de joint ou rester sur la mauvaise moitié du moule. Il convient de discuter avec le mouleur de la stratégie de dépouille, d'arrêt, de ventilation et d'éjection.

Le moulage de précision du caoutchouc dépend également de l'écoulement. Les zones minces peuvent se figer ou durcir avant que les zones plus éloignées ne soient remplies. Les transitions entre épaisseurs importantes et minces peuvent emprisonner de l'air. La position de l'entrée d'injection peut laisser une ligne de soudure dans la zone la plus sollicitée. La simulation appuie cette analyse, mais ne remplace pas les essais d'outillage.

Besoins en matière de mesure Questions locales

Une tolérance de profil globale peut masquer la caractéristique essentielle. Un joint multipoints peut nécessiter une hauteur et une position locales du cordon de soudure par rapport aux trous de boulons. Un diaphragme peut nécessiter des cartes d'épaisseur plutôt qu'une seule mesure centrale. Une charnière peut nécessiter la mesure de la force en fonction du déplacement.

Les pièces en caoutchouc moulées sur mesure se déforment sous la pression de la sonde et leur forme libre peut différer de leur forme une fois installées. Le plan d'inspection doit préciser le support, le conditionnement, la référence et la force de contact. Les méthodes optiques peuvent s'avérer utiles lorsque le contraste et la réflexion de surface sont maîtrisés.

La modélisation prédit une direction

Le guide de Parker sur les joints d'étanchéité intégrés indique que l'analyse par éléments finis permet de prédire la déformation et la concentration des contraintes à partir de la géométrie de la section transversale et des données relatives aux matériaux. Il précise également que cette prédiction doit être combinée aux connaissances historiques sur les matériaux et à des essais de performance spécifiques. [3]

Cette limite est importante pour une pièce intégrée. Des données hyperélastiques relatives au composé et à la température appropriés sont nécessaires, et les hypothèses concernant le frottement ou le contact peuvent modifier la contrainte de compression prévue. Un graphique de contrainte coloré ne constitue pas un test d'étanchéité.

La complexité nécessite une cartographie des défaillances

Sur le dessin, indiquez pour chaque élément sa fonction, sa charge et les conséquences de sa variation. Reliez-le ensuite à l'élément de processus qui le génère et à la méthode de vérification. Ce schéma révèle les éléments qui engendrent des coûts supplémentaires sans pour autant garantir le respect d'une exigence.

Pour les pièces en caoutchouc de géométrie complexe, les prototypes doivent reproduire au mieux l'épaisseur, la surface et le matériau critiques. Un polymère souple imprimé peut permettre de vérifier l'emballage, mais ne renseigne que peu sur le rebond, la résistance de l'adhérence ou la fatigue.

Libération par fonction

Valider la précision du moulage du caoutchouc par cavité et après toutes les opérations secondaires. Mesurer la géométrie locale critique, inspecter les points d'injection et les évents, et tester chaque fonction prévue sur un matériel représentatif. Intégrer des cycles thermiques, de fluide, de pression et de mouvement dans l'ordre auquel l'équipement sera soumis.

Après les tests, repérez les dommages par rapport au schéma d'origine. Une fuite près d'un orifice, une déchirure à la base d'une charnière ou une marque de manipulation sur un bourrelet nécessitent une correction différente. Ainsi, la complexité de la conception des pièces en caoutchouc devient diagnostiquable et non plus un mystère.

Le recours à des pièces moulées en caoutchouc sur mesure se justifie lorsque leur intégration permet de supprimer un assemblage complexe ou un risque de fuite. Si la pièce masque simplement plusieurs tolérances non maîtrisées au sein d'un même composant, la simplification peut constituer un choix technique plus judicieux.

L'examen des tolérances doit également inclure la maintenance de l'outillage. Les joints d'étanchéité fins et les petits évents peuvent se modifier avec l'usure ou le nettoyage du moule. Il convient de définir les dimensions et les caractéristiques de surface à contrôler après la maintenance et de conserver un échantillon de référence avant la remise en production de l'outillage.

Yida peut analyser des pièces en caoutchouc multifonctionnelles lorsque le client fournit le modèle 3D, les fonctionnalités, les éléments de fixation, les matériaux, les charges, la méthode d'assemblage et les limites de test. Cela permet de décomposer la forme complexe en problématiques d'ingénierie moulables et mesurables.