Les moules et matrices sont des pièces essentielles des chaînes de production en série. Ils ont de multiples applications en construction métallique pour la fabrication de pièces, mais sont aussi utilisés dans d'autres industries comme l'agroalimentaire. Mais comment usine-t-on les moules et les matrices ?
Les usages des moules et matrices
Dans les processus de production, les moules et matrices jouent un rôle essentiel dans la fabrication des pièces. Par exemple, les moules servent au moulage par injection pour mettre en forme la résine, mais aussi en fonderie pour créer des pièces de formes diverses. Les moules sont extrêmement variés : pour réaliser des têtes de vis, fabriquer des boîtes pour la conserverie ou créer des bagues en joaillerie.
Les matrices servent notamment à l'emboutissage et à la mise en forme des tôles ou plaques de métal, ainsi qu'à d'autres formes dans ce matériau. Elles sont aussi utilisées pour fabriquer des pièces automobiles.
Grâce aux technologies actuelles, il est possible de créer des moules et des matrices d'une grande précision, ce qui facilite grandement la fabrication en série de pièces destinées à différentes industries.
Caractéristiques des moules et matrices
Les moules et matrices se caractérisent par des formes spécifiques et très précises, une excellente finition et des matériaux de grande qualité. Il est important que les matériaux utilisés pour fabriquer les moules et matrices supportent les températures élevées comme basses, car on peut par exemple couler des métaux en fusion à haute température dans un moule. Il est donc essentiel que les moules et matrices ne se déforment pas.
Ces pièces sont généralement fabriquées en acier à haute dureté. La dureté influe non seulement sur la résistance des moules et matrices, mais aussi sur la géométrie de coupe.
Côté forme, ces outillages présentent un profil tridimensionnel : les machines utilisées pour les usiner doivent donc pouvoir travailler des surfaces en 3D.
Qu'est-ce que l'outillage de presse ?
L'outillage de presse (ou matriçage) est une branche de la construction métallique qui, comme son nom l'indique, consiste à développer les techniques de fabrication des moules et matrices (outillage) nécessaires à la production de pièces en série. Les pièces y sont généralement fabriquées à partir de tôles ou de plaques de métal, et l'usinage se fait sans enlèvement de copeaux.
On appelle aussi matriçage les travaux de découpe et de déformation des tôles, sans enlèvement de copeaux, au moyen d'outillages appelés moules et matrices. La fabrication de ces outillages et la déformation des tôles exigent un opérateur spécialisé, appelé outilleur.
En raison de son coût de production élevé, le matriçage n'est conseillé que pour la fabrication de moules et matrices destinés à la production en série, car c'est le seul moyen d'amortir le coût de ces outillages. Il faut toutefois souligner que les outillages produisent très rapidement, puisque les machines qui réalisent ces opérations peuvent fabriquer de 12 à 1 200 pièces par minute.
Le matriçage se caractérise par le faible volume de déchets générés, puisqu'il ne procède pas par enlèvement de copeaux. Cela permet une utilisation optimale de la matière : on exploite entre 75 et 80 % de la tôle.
Usinage de moules et matrices
Différentes techniques d'usinage sont utilisées pour créer des moules et matrices : tournage, fraisage, perçage, etc. ; la plus courante est le fraisage, car les pièces ont des formes très complexes, avec plusieurs cavités et plis qui exigent un travail très précis. C'est pourquoi ces opérations sont de plus en plus souvent réalisées sur des machines-outils multifonctions, capables de combiner plusieurs techniques d'usinage.
En raison de la complexité de cet outillage, le matriçage a été l'un des premiers domaines à adopter les nouvelles technologies, avec des logiciels avancés et des procédés d'usinage à commande numérique ; citons le fraisage à grande vitesse et à grande avance. C'est pourquoi on utilise les machines-outils les plus récentes pour fabriquer ces pièces.
Pour la réparation des moules et matrices qui s'usent et s'endommagent avec le temps, on fait appel à différentes techniques. Cet outillage peut être réparé par soudage, par traitement laser ou par projection thermique de métal ; toutes ces méthodes s'appliquent directement sur la surface de la pièce endommagée. Les machines utilisées tant pour la fabrication des moules et matrices que pour leur réparation doivent être des outils de coupe avancés, capables de traiter des couches de matériau très dures comme d'autres plus tendres.