Injection Insights #2

Surmoulage d'un thermocouple : concevoir un capteur robuste dès la phase de moulage

Le surmoulage est une solution particulièrement adaptée lorsqu’il s’agit de protéger des composants sensibles tout en garantissant leur maintien mécanique. C’est précisément le cas de ce projet de thermocouple, où plusieurs contraintes de fabrication devaient être prises en compte dès la conception.

Le besoin

L’objectif était de réaliser un boîtier injecté directement autour d’un thermocouple de type K, après assemblage et soudure des différents éléments métalliques.

Une version avec un thermocouple de type J, présentant un diamètre plus important, est également envisagée et fera l’objet d’une validation complémentaire.

thermocouple

Les principaux défis techniques

Le premier enjeu concernait le maintien des deux tiges métalliques pendant l’injection.

Afin d’assurer leur positionnement précis, un insert spécifique a été intégré directement dans le moule. Celui-ci permet de maintenir les éléments durant le remplissage tout en limitant les efforts mécaniques appliqués sur les tiges.

Le second défi était d’éviter toute rupture des composants métalliques sous l’effet des pressions d’injection. L’étude du positionnement des inserts, du sens d’injection et des épaisseurs de matière a permis de sécuriser cette étape critique.

Enfin, le surmoulage devait assurer une excellente protection mécanique de la zone de soudure tout en conservant une géométrie compacte.

Le moule

Le moule et l’insert de maintien ont été fabriqué en résine Rigid 10K (de Formlabs).

Cette approche permet de produire rapidement un outillage fonctionnel pour valider le procédé de surmoulage avant un éventuel passage sur un moule métallique de série.

Choix de matériaux

Plusieurs polymères ont été étudiés afin de répondre aux différents environnements d’utilisation :

Thermocouple en PP

Thermocouple en  PP chargé 30% de fibre de verre

Thermocouple en PA

Thermocouple en PE

ASA connecteur

Thermocouple en ASA (Geloy)

PEEK connecteur

Thermocouple en PEEK

Cette diversité de matériaux permet d’adapter les performances mécaniques, thermiques et chimiques aux besoins du client.

Caractéristiques de la pièce

Paramètre

Valeur

Volume injecté

1,8 cm³

Dimensions du moule

70 x 50 x 24 mm

Dimensions de la pièce

18 x 16 x 8 mm

Procédé

Surmoulage après soudure complète

Outillage

Moule imprimé en Rigid 10K avec insert intégré

Ce qu'il faut retenir

Le succès d’un projet de surmoulage repose autant sur la conception de la pièce que sur celle de l’outillage.

Le maintien des inserts, la maîtrise des contraintes pendant l’injection et le choix du matériau sont autant de paramètres qui conditionnent la qualité finale de la pièce.

Grâce à un moule imprimé en 3D intégrant directement les fonctions de maintien, il est possible de valider rapidement un procédé de fabrication complexe avant son industrialisation.

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