Ce rapport est une étude et analyse faite en terme d'un projet académique

1. Université HASSAN II
Ecole Nationale Supérieure d’Electricité et de
Mécanique- CASABLANCA
RAPPORT Conception et simulation d’un
combiné téléphonique en
polycarbonate
Réalisé Par :
LATOUBI Charifa
ERRAGHROUGHI Radia
ZIZI Oumaima
Encadré Par :
Mme. BENHADDOU Mariam
Spécialité : « Procédés Industriels et Plasturgie »

2. Table de matières:
Table de matières:........................................................................................................................................1
Liste des figures :..........................................................................................................................................2
Liste des tableaux :.......................................................................................................................................2
INTRODUCTION : ....................................................................................................................................3
Cahier de charges : .....................................................................................................................................4
1. Conception de la pièce sous CATIA V5 :..........................................................................................5
1.1. Dessin de définition de la pièce :................................................................................................5
1.2. Modèle 3D :..................................................................................................................................6
2. Simulation d’injection : ......................................................................................................................6
2.1. Le Maillage :................................................................................................................................7
2.1.1. Statistiques du maillage :....................................................................................................8
2.1.2. Interprétation :....................................................................................................................9
2.2. Détermination du point d’injection :.......................................................................................10
2.3. Choix de matière « Le Polycarbonate » :................................................................................11
3. Analyse de Remplissage + Compactage +Gauchissement :...........................................................12
3.1. Analyse des déformations :.......................................................................................................13
3.1.1. Evaluation des valeurs d’analyse : ..................................................................................13
3.2. Détermination des causes :.......................................................................................................15
3.3. Optimisation :............................................................................................................................15
4. Analyse de ligne de soudure :...........................................................................................................16
4.1. Evaluation des valeurs d’analyse : ..........................................................................................16
4.2. Détermination des causes :.......................................................................................................16
4.3. Optimisation :............................................................................................................................17
5. Analyse des bulles d’air :..................................................................................................................17
5.1. Evaluation des valeurs d’analyse : ..........................................................................................17
5.2. Détermination des causes :.......................................................................................................17
5.3. Optimisation :............................................................................................................................17
Conclusion :...............................................................................................................................................18

3. Liste des figures :
Figure 1: Dessin de définition de la pièce....................................................................................................5
Figure 2: Modèle 3D de la pièce ..................................................................................................................6
Figure 3: Maillage de la pièce en Dual Domaine.........................................................................................7
Figure 4: les différentes vues du maillage...................................................................................................8
Figure 5: statistiques du maillage................................................................................................................9
Figure 6: valeur du rapport de forme de MOLDFLOW................................................................................9
Figure 7: les zones possibles pour placer le point d'injection ..................................................................10
Figure 8: Emplacement du point d'injection .............................................................................................10
Figure 9: le Polycarbonate choisit sur MOLDFLOW ..................................................................................11
Figure 10: Paramètres du remplissage et du compactage........................................................................12
Figure 11: Plages de variation des variables de plan d’expérience..........................................................13
Figure 12: la représentation du retrait sur MOLDFLOW...........................................................................13
Figure 13 : la représentation des retassures sur MOLDFLOW..................................................................14
Figure 14: la représentation du gauchissement sur MOLDFLOW.............................................................14
Figure 15: Pourcentage des paramètres qui causent du gauchissement.................................................15
Figure 16: pourcentage des pièces qui causent le retrait .........................................................................15
Figure 17: Analyse des paramètres influençant sur la qualité .................................................................15
Figure 18: paramètres influençant sur la qualité......................................................................................16
Figure 19: lignes de soudure sur MOLDFLOW...........................................................................................16
Figure 20: Bulles d'air sur MOLDFLOW......................................................................................................17
Liste des tableaux :
Tableau 1: Les caractéristiques du Polycarbonate....................................................................................12

4. INTRODUCTION :
Pendant plus de trente ans, les outils de simulation basés sur ces méthodes de discrétisation étaient
restreints à des calculs bidimensionnels en espace. Puis les calculs tridimensionnels sont peu à peu
apparus pour, aujourd'hui, devenir parfois incontournables.
Cette chronologie est la conséquence logique de l'amélioration des méthodes numériques
d'une part et de l'extraordinaire augmentation de la « puissance de calcul » des ordinateurs d'autre
part. Parallèlement, la culture scientifique liée à l'utilisation de ces nouveaux
outils de calcul s'est enrichie petit à petit. Les utilisateurs, qu'ils appartiennent au monde
scientifique ou industriel, savent aujourd'hui en tirer pleinement profit et extraire toute
information pertinente d'un résultat de simulation. Ils participent de ce fait à leur développement
en créant une demande pour augmenter le réalisme des simulations. Pour répondre
à cette demande il a fallu le plus souvent passer d'un cadre bidimensionnel à une approche
complétement tridimensionnelle. Aujourd'hui cette demande est assez largement couverte
puisqu'il existe de nombreux logiciels de simulation qui couvrent un large spectre d'applications
(calcul de structures, de mécanique des fluides ou de mise en forme des matériaux).
Mais, en dépit de la croissance exponentielle de la puissance des moyens de calcul,
la maîtrise du coût de calcul nécessaire pour réaliser une simulation reste un enjeu majeur
pour l'ingénieur.

5. Cahier de charges :
PROJET : « Conception et simulation d’injection d’une combinée téléphonique en
Polycarbonate »
Travail demandé :
o Conception de la pièce sous CATIA V5
o Maillage
o Détermination du point d’injection
o Choix de matière
o Analyse des paramètres
o Analyse et optimisation des défauts et du temps de cycle
o Interprétations

6. 1. Conception de la pièce sous CATIA V5 :
1.1. Dessin de définition de la pièce :
Figure 1: Dessin de définition de la pièce

7. 1.2. Modèle 3D :
A l’aide du logiciel CATIA V5, nous avons pu réaliser la conception de notre pièce en 3D :
2. Simulation d’injection :
Les calculs de simulation effectuée par les logiciels sont réalisés avec précision en tenant compte
des phénomènes mécaniques comme l’écoulement du fluide, la variation de température et de
pression etc. ces calculs sont basés sur des hypothèses très simplificatrices qui sont liés aux
conditions limites et la surface de contact de la pièce avec le moule.
Le logiciel MOLDFLOW utilisé est basé sur ces hypothèses, par exemple il considère que la
température du flux de remplissage est égale à la température à la surface de refroidissement, donc
il se réfère dans le calcul à la méthode des éléments finis.
Figure 2: Modèle 3D de la pièce

8. 2.1. Le Maillage :
Le but du maillage est de rapprocher adéquatement la géométrie du modèle, sa qualité dépend de
la forme des éléments finis, elle dépend aussi de la densité du maillage, mais pas un maillage très
fin car il prend beaucoup de temps
Pour le maillage de notre pièce, on a utilisé le maillage Daul Domain car la pièce est très mince
son épaisseur est de l’ordre de 1mm, on l’a estimée plus adaptée à ce type de maillage.
Remarque :
Avant de passer au maillage, il faut positionner la pièce de tel sorte que l’axe Z+ soit dans la direction et
le sens de l’ouverture de moule, c’est pour avoir une force de fermeture exacte.
Figure 3: Maillage de la pièce en Dual Domaine

9. 2.1.1. Statistiques du maillage :
Figure 4: les différentes vues du maillage

10. 2.1.2. Interprétation :
• Le maillage réalisé pour l’analyse Dual Domaine a donné un rapport de forme inférieur à
20 qui est la valeur minimale prédéfinit par MOLDFLOW, étant donné une valeur égale à
14.96
• On remarque aussi que ce maillage ne représente aucune intersection c’est à dire qu’il n’y
aucun chevauchement entre les éléments.
• On a obtenu ainsi un pourcentage de corrélation très élevé de l’ordre de 90%, cela veut dire
que le maillage Dual Domaine choisit est le plus adapté à la pièce.
Figure 6: valeur du rapport de forme de MOLDFLOW
Figure 5: statistiques du maillage

11. 2.2. Détermination du point d’injection :
Pour déterminer l’emplacement du point d’injection on a utilisé l’analyse « GATE
LOCATION », celle-ci nous a permis de déterminer toutes les zones possibles où on peut placer
le point d’injection et puis le positionner comme montré sur les figures ci-dessous :
Figure 7: les zones possibles pour placer le point d'injection
Figure 8: Emplacement du point d'injection

12. 2.3. Choix de matière « Le Polycarbonate » :
Notre pièce est fabriquée du polycarbonate, qui est un thermoplastique amorphe disposant
d'excellentes propriétés mécaniques et d'une résistance thermique permettant une utilisation entre
−100 °C et 120 °C.
Figure 9: le Polycarbonate choisit sur MOLDFLOW
Fiche Matière :
Densité 1,2
Retrait 0,70%
T° de Moulage 270°à 320° C
T° du moule 85°à 120°
Temps d'étuvage de 2 à 6 h
T° d'étuvage 120°
Avantages particuliers
· Excellentes propriétés mécaniques (incassables)
· Ténacité, dureté, résistance aux chocs
· Excellentes propriétés électriques
· Conservation des caractéristiques sur un large intervalle de températures
· Stabilité dimensionnelle
· Tenue aux U.V (ultraviolet), bonne transparence
· Autoextinguible, imperméabilité à la vapeur d'eau

13. Utilisations les plus courantes
· Appareillage électrique et électronique
· Luminaires, signaux lumineux, lentilles optiques
· Cartes de protection, guichets
· Matériel stérilisable (bacs chirurgicaux, biberon)
Tableau 1: Les caractéristiques du Polycarbonate
3. Analyse de Remplissage + Compactage +Gauchissement :
Paramètres de processus :
Pour commencer l’analyse, on a choisi les paramètres suivants : Le choix est effectué pour
correspondre aux paramètres favorables du transformation d’une pièce en polycarbonates et de
plus pour que notre pièce résiste au choc T(moule)< T(matière) :
L’objectif de cette étude est de trouver les paramètres optimums de transformation pour assurer la
bonne qualité de la pièce (éliminer les défauts de déformation, les ligne de soudure et les bulles
d’air). Pour ce faire on a effectué une analyse d’optimisation à l’aide de plan d’expériences (DOE)
qui démarre avec l’influence des variables pour réduire ensuite le nombre de variables aux plus
Figure 10: Paramètres du remplissage et du compactage

14. influentes et nous permettra par la suite de varier ces paramètres (les plus influençant) pour avoir
une pièce de bonne qualité. Plages de variation des variables de plan d’expérience :
3.1. Analyse des déformations :
3.1.1. Evaluation des valeurs d’analyse :
La pièce se déforme à cause du retrait, le gauchissement et le défaut de retassure.
a. Retrait volumique :
Figure 11: Plages de variation des variables de plan d’expérience
Figure 12: la représentation du retrait sur MOLDFLOW

15. Commentaire :
Notre pièce subit généralement à un retrait maximal de 6% dans la zone où il y a un changement
d’orientation d’écoulement.
b. Retassures :
Le défaut de retassure est faible sur la pièce, on peut dire que l’épaisseur n’est pas si variable pour
causer de retassure.
c. Le gauchissement :
Commentaire :
Une déformation maximale de 0.3653 mm est observée à l’extrémité de la pièce.
Figure 13 : la représentation des retassures sur MOLDFLOW
Figure 14: la représentation du gauchissement sur MOLDFLOW

16. Figure 15: Pourcentage des paramètres qui causent du gauchissement
3.2. Détermination des causes :
Pourcentage des paramètres qui causent le gauchissement de la pièce :
Pourcentage des paramètres qui causent le retrait volumique de la pièce :
3.3. Optimisation :
Afin d’avoir une qualité optimum de la pièce une analyse a été réalisé pour déterminer les 3
paramètres majeurs qui influence cette qualité qui sont : la pression de remplissage, la température
de matière et la température de moule. Après avoir varier ces trois paramètres on a obtenu les
valeurs optimales suivantes :
Figure 16: pourcentage des pièces qui causent le retrait
Figure 17: Analyse des paramètres influençant sur la qualité

17. 4. Analyse de ligne de soudure :
4.1. Evaluation des valeurs d’analyse :
Les lignes de soudures montrent les zones de faiblesse sur notre pièce qui se situent généralement
à côté des trous, où la géométrie de la pièce change.
4.2. Détermination des causes :
Les principales causes de ces lignes de soudure sont :
• Température d’injection insuffisant
• Vitesse de remplissage trop faible
Figure 18: paramètres influençant sur la qualité
Figure 19: lignes de soudure sur MOLDFLOW

18. • Température de moule insuffisante
4.3. Optimisation :
• Une augmentation de température d’injection
• Une augmentation de Vitesse de remplissage
• Une augmentation de Température de moule
5. Analyse des bulles d’air :
5.1. Evaluation des valeurs d’analyse :
Il y a des bulles d'air qui causent un problème d’aspect sur la surface de la pièce
5.2. Détermination des causes :
Température de matière trop élevée et température de moule trop faible
5.3. Optimisation :
Les bulles d’air peuvent-être atténuer par :
- Une augmentation de température de moule
- Une diminution de température de matière
- Une augmentation des pressions d’injection et de maintien
- Une augmentation de la contre-pression et la température de moule
- Augmentation de diamètre de point d’injection
Figure 20: Bulles d'air sur MOLDFLOW

19. Conclusion :
Pour optimiser les défauts de déformation les valeurs des variables doivent être comme suit :
• % Pression d’injection =1%
• Température de moule = 115°C
• Température matière = [294,141 ; 312] °C
Pour optimiser les lignes de soudure les valeurs des variables doivent être comme suit :
• Température de moule >95°C
• Température matière > 300°C
Pour optimiser les bulles d’air les valeurs des variables doivent être comme suit :
• Température de moule >95°C
• Température matière < 300°C