Propriétés et lois de comportement des matières plastiques

Globalement, les principales étapes du cycle d’injection sont la plastification, le remplissage, le maintien et le refroidissement.

Afin d’être optimisée, la phase d’injection de matière plastique fondue nécessite des calculs rigoureux, car elle influe directement sur les caractéristiques de la pièce finie et le mode de fabrication utilisé. C’est ainsi que l’étude des contraintes thermiques, mécaniques, morphologiques ou encore rhéologiques exercées sur une matière permet de prévoir les forces et les faiblesses d’une pièce polymère lors de sa phase de conception.

Aborder les lois de comportement de la matière, étudiées en science des matériaux et notamment en mécanique des milieux continus, afin de modéliser le comportement des fluides ou solides par des lois empiriques lors de leur déformation est donc incontournable. S’il peut sembler incongru de parler de mécanique des fluides pour décrire la relationentre contraintes et déformations mécaniques des matériaux solides, il est important de ne pas oublier que les matériaux réels peuvent, suivant leur nature et les circonstances, présenter certains aspects de comportement fluide.

Fluide parfait et fluide visqueux,compressibles ou incompressibles, ces phénomènes de comportement élastique,réversible et instantané, régis par la loi de Hooke, font donc partie, au moins comme cas limite, de l'univers des calculs de structures réalisés au sein du bureau d’études d’EDELTAMP. Mais en tant que matériaux organiques, les polymères et les plastiques ont, à quelques exceptions près, une stabilité thermique bien plus faible que celle des métaux, surtout au contact de l'oxygène. Il est alors opportun de rappeler que les polymères n'obéissent pasà la loi de Hooke et ont un comportement dit viscoélastique.

Ainsi, lorsqu'ils sont chauffés à des températures de plus en plus élevées, les matériaux thermoplastiques passent lentement de l'état solide plus ou moins rigide à l'état de liquide trèsvisqueux. C’est alors que la déformation élastique, qui se traduit par undéplacement collectif des atomes par rapport à leur position d’équilibre dansle cas du métal, conduit dans le cas des polymères, lors de la déformation élastique, à une augmentation de l’ordre structural généré par un arrangement des chaînes macromoléculaires. Thermodynamiquement, cela se traduit par une diminution entropique.

En fin de compte, la géométrie finale de la pièce est donc une combinaison de tous les phénomènes de comportement décritsci-dessus. Grâce à des mécanismes d’optimisation numérique évolués, le bureau d’EDELTAMP détermine les meilleures configurations de processus en explorant de manière intelligente l’espace de conception de la pièce souhaitée.

‍