Comment atteindre un équilibre entre « haute efficacité » et « stabilité » dans un moule à préformes PET à 24 empreintes

— Rapport sur un projet de production en série de préformes PET d’eau minérale de 1,5 L pour une certaine marque

Le mois dernier, nous avons livré un moule à préformes PET à 24 empreintes à une grande entreprise d’emballage de boissons dans l’est de la Chine, en le couplant à notre machine à injecter à haute vitesse. Ce système permet désormais une production en série stable dépassant le million de préformes par jour. Ce projet est représentatif, et certains des problèmes rencontrés et résolus méritent d’être partagés à des fins de discussion.

I. Besoins fondamentaux du client : non pas simplement « plusieurs empreintes », mais « chaque empreinte est identique »

Les besoins du client étaient très clairs :

1. Efficacité extrême : afin de répondre à la forte demande de bouteilles d’eau de 1,5 L pendant la période de pointe, il est essentiel d’augmenter la production par moule.

2. Stabilité absolue : avec 24 empreintes, toute fluctuation (différences de poids, de dimensions ou de cristallinité) entraînerait une baisse du rendement lors du soufflage et des alarmes fréquentes lors des contrôles en ligne, ce qui est inacceptable pour la chaîne de production.

3. Coûts maîtrisés : tout en garantissant les deux premières exigences, la maintenance doit être pratique et la durée de vie du moule, longue.

Autrement dit, ce qu’ils recherchaient n’était pas simplement 24 empreintes « fonctionnelles », mais 24 empreintes « identiques », « fonctionnant de façon synchrone et stable ».

II. Notre solution : atteindre « l’équilibre » dans chaque détail

Face aux défis classiques liés aux grandes différences de longueur d’écoulement et à la répartition inégale de la chaleur induites par 24 empreintes, nous avons collaboré avec l’équipe chargée du moule afin de finaliser plusieurs décisions clés en matière de conception :

1. Système de distributeur chauffé : la sélection et la disposition constituent l’élément vital

• Adoption d’un système « à plusieurs pointes de tige de vanne + ouverture simultanée des buses chauffées ». Il s’agissait d’une décision cruciale. Par rapport aux tiges de vanne à simple pointe, ce système garantit que la matière fondue remplit simultanément toutes les cavités, avec une pression et une température plus uniformes, réduisant ainsi fondamentalement les différences dues à des séquences de remplissage variables.

• Contrôle précis de la température par couches et par zones. La plaque du distributeur chauffé est divisée en zones de régulation thermique indépendantes, permettant une compensation thermique des canaux « plus faibles », situés plus loin de l’entrée principale, afin d’assurer un état homogène de la matière fondue à l’extrémité de chaque buse.

2. Système de refroidissement : refroidissement « conformal » et disposition efficace

• Le refroidissement est au cœur d’un moule pour préformes. Nous avons utilisé un noyau de moule en matériau à haute conductivité thermique et conçu un canal interne de refroidissement turbulent en spirale afin de garantir un refroidissement rapide et uniforme de chaque préforme. Un refroidissement non uniforme entraîne directement des différences de retrait et de cristallinité des préformes.

• L’agencement des canaux d’eau a été optimisé à plusieurs reprises grâce à une analyse de l’écoulement dans le moule, afin de limiter l’écart d’efficacité de refroidissement entre les 24 empreintes à moins de 5 %.

3. Structure et précision du moule : garantie de rigidité et de réglage fin

• Conception de grandes plaques de moule offrant une rigidité extrêmement élevée. La forte pression d’injection générée par les 24 empreintes exige que les plaques de moule présentent une résistance à la déformation très élevée, ce qui constitue la base d’une stabilité à long terme.

• Les composants clés (tels que les noyaux et les empreintes du moule) sont fabriqués en acier importé à très haute dureté et usinés avec une grande précision dans un atelier sous contrôle thermique, afin d’assurer une cohérence parfaite des empreintes.

• Un mécanisme simple de réglage fin est prévu. Lors de la phase d’essai de moulage, le remplissage peut être équilibré par un réglage fin des cales individuelles des buses chaudes, ce qui est essentiel pour l’étalonnage final des moules multicavités.

III. Collaboration avec les machines à injecter : « Un bon cheval a besoin d’une bonne selle » Peu importe la qualité de la conception du moule, celui-ci doit inévitablement fonctionner sur la machine. Notre machine à injecter haute vitesse a joué un rôle crucial :

• Vitesse d’injection et réactivité extrêmement élevées : garantissent un remplissage rapide de la matière PET en fusion dans des conditions optimales, évitant ainsi la dégradation du matériau et les performances inégales causées par un échauffement excessif dû au cisaillement ou par un refroidissement prématuré.

• Commande fermée stable : le contrôle précis, par la machine, de la pression d’injection et de la pression de maintien constitue la dernière ligne de défense contre les différences microscopiques présentes dans le moule, assurant ainsi que les paramètres de procédure pour chaque moule soient strictement maintenus dans une plage étroite et optimale.

• Temps de cycle rapide : Couplé à un moule à refroidissement très efficace, le temps d’ouverture et de fermeture du moule ainsi que le temps d’éjection sont optimisés à l’extrême, permettant d’atteindre un temps de cycle stable inférieur à 11 secondes, tirant pleinement parti de l’avantage en efficacité offert par les 24 empreintes.

IV. Résultats du projet et valeur apportée au client Après trois semaines de moulage d’essai et d’optimisation des paramètres, le projet a atteint ses objectifs :

• Efficacité de production : Le temps de cycle s’est stabilisé à 10,8 secondes, avec une capacité de production journalière théorique dépassant 1,1 million de préformes, répondant pleinement aux besoins du client.

• Cohérence du produit : Des préformes sélectionnées au hasard dans n’importe quelle empreinte présentaient une tolérance de poids stable de ±0,15 gramme, la dimension de l’embouchure et le taux de cristallinité étant entièrement conformes aux normes.

• Stabilité de la production : Une vérification continue de la production sur 72 heures n’a révélé aucune panne ni aucune fluctuation de qualité attribuable au moule, le taux de rendement de la ligne de soufflage dépassant 99,7 %.

V. Leçons tirées et réflexions : Ce projet confirme une fois encore un principe : la concurrence dans le domaine des moules à cavités multiples ne réside pas dans la « quantité », mais dans l’« uniformité ». Il met à l’épreuve les capacités d’intégration systémique, depuis le choix du système de distribution chaude, la conception du refroidissement et la précision usinage jusqu’aux procédés de moulage par injection. Une faiblesse à n’importe quelle étape sera multipliée exponentiellement par le nombre 24.

Pour nous, la livraison réussie ne marque pas la fin du processus. Ce moule est désormais intégré à notre système de surveillance à distance ; son fonctionnement stable continu constitue la véritable incarnation de la valeur partagée entre nous et notre client.