La technologie de moulage des pièces automobiles en PPE permet une production simple de composants de différentes densités. Cette technologie permet de produire en un seul processus des pièces dont les paramètres de résistance mécanique varient en fonction de l'emplacement.
Pourquoi la densité du plastique est-elle importante ?
La densité, qui mesure la quantité de poids par unité de volume d'un matériau, est une propriété physique fondamentale qui a un impact direct sur ses autres caractéristiques de performance, telles que la résistance aux chocs, la rigidité, l'isolation thermique et électrique et la capacité d'absorption d'énergie, entre autres. Ce paramètre est généralement exprimé en unités de poids par unité de volume, comme le kilogramme par mètre cube (kg/m3) ou le gramme par centimètre cube (g/cm3). D'une manière générale, plus la densité du plastique utilisé dans la construction automobile est élevée, meilleure est la protection offerte aux utilisateurs par les pièces automobiles qui en sont constituées, par exemple en cas de collision.
Toutefois, une densité élevée est généralement associée à un poids plus important et donc à une augmentation du poids de la voiture et des émissions de CO2. Ce problème est résolu par la technologie de moulage sous pression du polypropylène expansé (PPE) qui, d'une part, confère à ce matériau une résistance aux chocs comparable à celle des pièces traditionnelles en plastique dur et, d'autre part, permet d'obtenir un poids réduit impressionnant grâce à sa structure cellulaire contenant 95 % d'air. Cela contribue à ses nombreux autres avantages liés aux propriétés d'isolation thermique et acoustique. Au cours du processus de moulage, la densité de PPE peut être ajustée avec précision en fonction de l'utilisation prévue du composant, et il est même possible d'obtenir des pièces de densités variables qui remplacent les composants multi-matériaux traditionnels.
Densité des propriétés plastiques et mécaniques
La densité du plastique affecte directement ses caractéristiques mécaniques, c'est-à-dire sa résistance, sa dureté et sa résilience (résistance à un certain facteur). Selon le type de forces agissant sur le composant, on distingue la résistance à la traction, à la compression, au flambage, au cisaillement, à la flexion et à la torsion. En règle générale, les matériaux plus denses ont tendance à mieux résister aux forces extérieures que les matériaux moins denses. La densité influence également la dureté du matériau. En règle générale, plus la densité est élevée, plus la susceptibilité à la déformation permanente sous l'effet de forces extérieures est faible. Cette propriété est essentielle, en particulier dans les applications structurelles où le matériau doit rester stable et supporter toutes sortes de charges. Les pièces de différentes densités ont des capacités d'absorption de l'énergie d'impact différentes selon l'endroit où elles se trouvent. Les matériaux de faible densité peuvent être plus flexibles et mieux absorber l'énergie d'impact, ce qui est bénéfique lorsqu'il s'agit d'amortir les chocs. Les matériaux plus denses, en revanche, peuvent mieux dissiper l'énergie, ce qui est important dans le contexte de la protection contre les dommages. C'est pourquoi, par exemple, un PPE plus dur peut être utilisé dans la partie centrale des pare-chocs de voiture, qui reçoit la plus grande force d'impact lors d'un accident, et un matériau plus léger avec une densité plus faible peut être utilisé sur ses parties latérales, qui auront également une fonction d'absorption des chocs.
Utilisation de composants de différentes densités
La possibilité d'utiliser des matériaux de différentes densités donne aux ingénieurs une plus grande liberté dans la conception des composants. Il est ainsi possible de créer des solutions plus avancées et plus innovantes qui remplissent simultanément plusieurs fonctions et répondent mieux aux exigences des utilisateurs. Les composants de différentes densités peuvent être utilisés pour optimiser les zones de déformation et d'autres éléments de protection des véhicules. Par exemple, les pare-chocs fabriqués à partir de matériaux plus denses peuvent mieux absorber l'énergie de l'impact, ce qui accroît la sécurité des passagers. Outre le remplissage des pare-chocs, les matériaux de différentes densités peuvent trouver une excellente application dans la fabrication des sièges, des dossiers et des appuie-têtes. Par exemple, le dossier et les côtés du dossier et des sièges peuvent être fabriqués en PPE de densité et de résistance aux chocs plus élevées, de manière à former un “squelette” solide qui protégera le corps en cas d'accident. En revanche, la partie centrale de l'appui-tête, du dossier et de l'assise peut être fabriquée dans un matériau plus souple et de plus faible densité afin d'offrir un soutien confortable à la tête et à la colonne vertébrale. Les différentes densités de matériaux permettent également d'adapter les propriétés chimiques à des besoins spécifiques. En règle générale, plus la densité du plastique est faible et plus la teneur en air est élevée, meilleure est l'isolation thermique. Par conséquent, un boîtier de batterie de voiture en PPE peut être composé d'une couche extérieure de matériau d'une densité et d'une résistance aux chocs plus élevées et d'une couche intérieure caractérisée par une structure plus poreuse pour une meilleure protection thermique.
Densité du plastique – processus de fabrication de composants de différentes densités
Il existe de nombreuses méthodes de production de pièces de densité différente. La méthode la plus traditionnelle consiste à utiliser des matériaux qui se distinguent par leur résistance aux chocs et leurs propriétés d'isolation thermique, tels que le plastique ABS rigide et le polystyrène expansé (PSE). Toutefois, cette solution présente des inconvénients en termes d'augmentation du poids et de recyclabilité, et implique une empreinte carbone de production relativement élevée. Certains fabricants utilisent une technologie de moulage multicouche. Celle-ci consiste à mouler séparément plusieurs couches de PPE de densité différente, qui sont ensuite combinées mécaniquement en un seul composant. La méthode innovante de moulage de PPE que nous utilisons permet de fabriquer des composants avec des zones de différentes densités dans un seul moule et en un seul cycle de production. La densité du plastique dans les différentes parties du composant est contrôlée avec précision grâce à une conception spéciale du moule, qui est rempli de PPE de différentes densités dans des zones isolées. Lors de l'étape finale du moulage, les zones de densité différente sont combinées en un seul composant permanent. Il en résulte des économies de temps et d'argent, ainsi qu'une meilleure recyclabilité de ces composants automobiles PPE en mono-matériau.
La densité différente, clé de l'innovation automobile
La technologie de fabrication de composants en PPE de différentes densités, offre des possibilités entièrement nouvelles dans les domaines de l'innovation, de l'efficacité et de la sécurité des véhicules. En outre, elle s'inscrit parfaitement dans la tendance à fabriquer des véhicules plus efficaces et plus respectueux de l'environnement et à utiliser des pièces automobiles recyclées. Premièrement, il contribue à l'optimisation du poids des véhicules. Le PPE, dont la densité et la résistance aux chocs et à la déformation sont accrues, ne peut être utilisé que dans les zones qui subissent la plus grande force d'impact, ce qui accroît la sécurité sans ajouter trop de poids aux véhicules. L'utilisation de composants mono-matériaux légers permet de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2, ce qui est bénéfique à la fois pour l'environnement et du point de vue des coûts d'exploitation des véhicules. Les voitures plus légères ont besoin de moins d'énergie pour se déplacer, ce qui se traduit par un meilleur rendement énergétique. En résumé, une stratégie de variation de la densité des composants est un élément clé dans les efforts visant à produire des véhicules plus efficaces et plus écologiques. Elle peut se traduire par une amélioration des performances, de la sécurité et de l'environnement à un faible coût.