Les produits moulés sous vide sont omniprésents. La baignoire que vous utilisez tous les jours, la revêtement intérieur de votre réfrigérateur, le tableau de bord de votre voiture, voire le barquette en plastique qui contient vos fraises : il y a de fortes chances qu’ils aient tous été fabriqués selon le même procédé : le moulage sous vide.
Mais comprenez-vous vraiment ce procédé ? En quoi diffère-t-il du moulage par injection ? Quels types de pièces se prêtent au formage sous vide ? Combien coûte un moule ? Quel est le délai de fabrication ?
Cet article vous apporte des réponses complètes.
Le formage sous vide est une version simplifiée du thermoformage. En substance, on chauffe une feuille de plastique jusqu’à ce qu’elle devienne souple et malléable, puis on utilise une aspiration sous vide pour l’étirer et l’ajuster parfaitement sur un moule à une seule face. Après refroidissement et découpe, on obtient la pièce finale.
En termes simples : on chauffe une feuille de plastique, on la fixe sur un moule à l'aide d'un système à vide, puis on la laisse refroidir et durcir.
Le formage sous vide est le plus simple des trois principaux procédés de thermoformage :
| Processus | Nombre de moules | Idéal pour |
|---|---|---|
| Formage sous vide | 1 (recto) | Pièces ne nécessitant une précision que d'un seul côté |
| Formage sous pression | 2 (des deux côtés) | Pièces nécessitant un usinage de précision des deux côtés |
| Formage à double feuille | 2 feuilles collées ensemble | Pièces creuses ou à double paroi |
Comme ce procédé utilise uniquement un moule simple face, le coût du moule est bien inférieur à celui du moulage par injection – il ne représente généralement qu'une fraction du coût – et le délai de fabrication est environ deux fois plus court que celui d'un moule d'injection.
Le principe de base est d'une simplicité remarquable : il s'agit d'utiliser la pression atmosphérique pour façonner le plastique.
Lorsque l'on recouvre un moule d'une feuille de plastique chauffée et ramollie, puis que l'on aspire l'air présent entre la feuille et le moule, la pression atmosphérique presse fermement la feuille contre chaque contour du moule.
Les moules peuvent être de type « mâle » (le plastique se forme à l'extérieur du moule) ou de type « femelle » (le plastique est aspiré dans la cavité). Les moules de type « femelle » nécessitent le perçage de petits trous d'aspiration dans les renfoncements afin de permettre une évacuation correcte de l'air.
Un cycle complet de formage sous vide comprend six étapes :
La feuille thermoplastique est maintenue dans un cadre de serrage sur la machine de formage. Le serrage doit exercer une force suffisante pour empêcher la feuille de bouger pendant le chauffage et le formage.
Les éléments chauffants à infrarouge amènent la feuille à sa température de formage : elle est alors suffisamment souple pour être malléable, mais sans jamais fondre.
La clé réside ici dans l'uniformité : toute la surface et toute l'épaisseur de la tôle doivent être chauffées de manière homogène. Les machines de pointe utilisent un chauffage par zones pour compenser les pertes de chaleur au niveau des bords. Pour les tôles d'une épaisseur supérieure à 6 mm, un chauffage double face est généralement nécessaire.
Pour les pièces embouties, la tôle peut être pré-étirée avant l'application du vide, ce qui garantit une épaisseur de paroi plus uniforme dans le produit fini.
La feuille chauffée (toujours dans son cadre de serrage) est abaissée sur le moule, et la pompe à vide aspire l'air présent entre la feuille et le moule. La pression atmosphérique plaque fermement la feuille contre la surface du moule, reproduisant ainsi son contour avec précision.
Le vide est maintenu pendant que le plastique refroidit et se solidifie, ce qui lui permet de prendre la forme du moule. Les pièces de grande taille peuvent être refroidies à l'aide de ventilateurs ou de pulvérisateurs de brume.
Une fois refroidie, la pièce moulée est démoulée et l'excédent de matière (les bavures) est éliminé par découpe. Les chutes ainsi obtenues peuvent être recyclées et broyées en vue d'une réutilisation.
La quasi-totalité des thermoplastiques peuvent être transformés en feuilles et moulés sous vide. Voici les matériaux les plus couramment utilisés dans ce secteur :
| Matériau | Caractéristiques principales | Applications typiques |
|---|---|---|
| ABS | Haute résistance aux chocs, durable | Intérieurs automobiles, boîtiers d'équipements |
| HIPS (Polystyrène à haute résistance aux chocs) | Facile à mettre en forme, peu coûteux | Emballages alimentaires, présentoirs |
| PETG | Transparent, bonne résistance aux produits chimiques | Emballages médicaux, housses transparentes |
| PC (Polycarbonate) | Haute résistance, transparence, résistance à la chaleur | Écrans de protection, éclairage |
| PVC | Ignifuge, résistant aux intempéries | Panneaux de chantier, signalétique |
| PMMA (Acrylique) | Finition brillante et cristalline | Présentoirs, caches-lampes |
| PP/PE | Résistance chimique, qualité alimentaire | Récipients alimentaires, plateaux |
Lorsque vous choisissez un matériau, tenez compte des éléments suivants : résistance mécanique, rigidité, résistance aux UV, transparence, coût et aptitude au formage.
Le champ d'application est immense : cela va des minuscules encarts d'emballage aux grandes pièces automobiles. Parmi les principaux secteurs, on peut citer :
🚗 Automobile : Tableaux de bord, panneaux de porte, pare-chocs, tapis de sol, revêtements intérieurs
🏥 Médical : Boîtes à comprimés, appareils de contention dentaire, boîtiers de dispositifs médicaux, pièces d'équipement hospitalier
📦 Emballage : Emballages sous blister, barquettes alimentaires (fruits, œufs, chocolat), emballages pour produits électroniques
🏠 Biens de consommation : Baignoires, receveurs de douche, revêtements pour réfrigérateurs, coffres de rangement d'extérieur, coffres à skis
🏪 Présentoirs commerciaux : Signalétique, présentoirs PLV, caissons pour bornes, panneaux pour distributeurs automatiques de billets
✈️ Aérospatiale : Éléments d'intérieur d'avion, compartiments de rangement
💰 Outillage économique : Les coûts liés aux moules sont bien inférieurs à ceux du moulage par injection. Les moules peuvent être fabriqués en bois, en aluminium, voire imprimés en 3D.
⏱️ Délais de livraison courts : La fabrication d'un moule prend environ la moitié du temps nécessaire à la réalisation d'un moule d'injection. Les prototypes peuvent être réalisés en quelques jours.
🎨 Flexibilité de conception : Les pièces vont des petits composants de précision aux grandes formes courbes complexes.
📈 Évolutivité : Convient aussi bien à la fabrication de prototypes uniques qu'à la production en grande série.
♻️ Efficacité dans l'utilisation des matériaux : Les déchets peuvent être recyclés et réutilisés.
🔧 Faible pression d'outillage : Le procédé à basse pression permet d'éviter d'utiliser des matériaux à haute résistance pour les moules.
Tout procédé présente des inconvénients. Les principales limites du thermoformage sous vide sont les suivantes :
❌ Épaisseur de paroi irrégulière : Les pièces embouties en profondeur peuvent subir un étirement et un amincissement au niveau des angles, ce qui rend difficile l'obtention d'une épaisseur de paroi uniforme.
❌ Contraintes géométriques : Les pièces présentant des contre-dépouilles complexes, des glissements multidirectionnels ou des épaisseurs de paroi variables ne sont pas réalisables. La conception de la pièce doit idéalement permettre son démoulage dans une seule direction.
❌ Limites d'épaisseur des tôles : Ce procédé est particulièrement adapté aux matériaux de faible épaisseur.
❌ Rétrécissement et déformation : La chaleur et le froid peuvent entraîner des variations dimensionnelles.
❌ Opérations secondaires : Des opérations de découpe, de perçage et d'autres étapes de finition sont généralement nécessaires.
C'est la question qui nous est le plus souvent posée par nos clients. Voici un petit comparatif :
| Facteur | Formage sous vide | Moulage par injection |
|---|---|---|
| Coût des outillages | Faible (de quelques milliers à quelques dizaines de milliers) | Élevé (de quelques centaines de milliers à plusieurs millions) |
| Délai de fabrication des outillages | 1 à 4 semaines | 4 à 12 semaines et plus |
| Coût de la pièce | Faible à moyen | Très faible (à haut débit) |
| Quantité minimale de commande | Des dizaines de pièces | En général, des dizaines de milliers |
| Taille de la pièce | Peut être très grand | Limité par la capacité de la machine |
| Uniformité de l'épaisseur des parois | Peut varier | Très homogène |
| Complexité de la conception | Limité | Presque illimité |
Une règle empirique simple : Petits volumes, grandes dimensions, itérations rapides → optez pour le thermoformage. Grands volumes, petites dimensions, géométrie complexe → optez pour le moulage par injection.
Q : Quelle est la différence entre le formage sous vide et le thermoformage ?
R : Le formage sous vide est une sous-catégorie du thermoformage. Le thermoformage est le terme générique qui englobe le formage sous vide, le formage sous pression et le formage à double feuille. Le formage sous vide est la technique la plus simple.
Q : Quel niveau de précision permet d'atteindre le formage sous vide ?
R : Avec des outils en aluminium, les tolérances sont généralement de l'ordre de ±0,10 pouce (environ ±0,25 mm). L'usinage CNC permet d'atteindre des tolérances encore plus strictes.
Q : Quelle est la quantité minimale de commande pour le thermoformage sous vide ?
R : C'est là que le formage sous vide prend tout son sens – Vous pouvez commencer avec seulement quelques dizaines de pièces. Les coûts d'outillage étant faibles et les délais de fabrication courts, cette solution est idéale pour les commandes en petites séries et la validation de prototypes.
Q : Depuis combien de temps existe le formage sous vide ?
R : Ce concept remonte aux années 1940, époque à laquelle il était initialement utilisé pour les housses de présentation. La première machine moderne de formage sous vide a été brevetée en 1964. Ce procédé n'a cessé d'être perfectionné depuis près d'un siècle.
Q : Quelle est l'épaisseur maximale d'une feuille que l'on peut thermoformer par aspiration ?
R : Les équipements de chauffage simple face permettent généralement de traiter des tôles d'une épaisseur maximale de 6 mm ; ceux à chauffage double face peuvent aller jusqu'à 10 mm.
Le thermoformage est un procédé éprouvé, vieux de près d'un siècle : peu coûteux, avec des délais de fabrication courts et une grande souplesse de conception, il convient aussi bien à la fabrication de petits prototypes qu'à la production en grande série.
Si votre pièce répond à ces critères, le formage sous vide est la meilleure solution :
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