On décrit souvent le moulage par transfert de silicone comme un processus équilibré.
De notre côté de l'usine, STM est moins une question d'équilibre que de contrôle.
Nous avons généralement recours au moulage par transfert lorsque le moulage par compression devient imprévisible et que le moulage par injection semble inutile ou trop coûteux pour les volumes de production. La plupart des projets STM qui nous sont confiés ont une exigence claire : la pièce doit être parfaite du premier coup, sans avoir à effectuer de multiples étapes d’assemblage ou de correction.
Cet article n'explique pas le STM comme le font les manuels scolaires. Il explique comment le STM se comporte réellement lors des essais de moulage, de la production en petites séries et des projets clients concrets.
Qu'est-ce que le moulage par transfert de silicone ?
Le moulage par transfert de silicone (STM) est un procédé dans lequel du silicone non polymérisé est poussé d'un pot de transfert dans un moule fermé et chauffé sous pression, puis polymérisé pour prendre sa forme finale.
En pratique, on choisit rarement la technologie STM simplement parce qu'une pièce est complexe.
Elle est choisie car la pièce ne peut tolérer ni remplissage irrégulier, ni mouvement de l'insert, ni dérive dimensionnelle.
On observe fréquemment l'utilisation du moulage par injection de silicone (STM) pour les poignées médicales, les encapsulations électroniques et les pièces en silicone moulées directement sur des inserts métalliques ou plastiques. Dans ce type de cas, le moulage par compression peine à obtenir un remplissage homogène, et le moulage par injection engendre des coûts et une complexité supplémentaires sans avantages évidents.
Comment fonctionne le moulage par transfert de silicone en atelier
Préparation du moule
Si une pièce moulée par transfert échoue à l'inspection, la cause première est souvent découverte des semaines plus tôt, lors de la conception du moule.
Nous travaillons avec des moules en acier et en aluminium. L'acier est privilégié lorsque la stabilité à long terme est primordiale. L'aluminium est couramment utilisé pour les premiers essais d'échantillonnage car il réduit les délais de production. Quel que soit le matériau, les moules STM doivent être conçus différemment des moules en plastique.
Nous avons vu des projets où tout semblait correct sur le papier, mais où les tolérances du moule étaient tout simplement trop serrées pour le silicone. Il en résultait des bavures excessives à certains endroits et des pièces incomplètes à d'autres. Depuis, nous avons cessé de considérer les moules STM comme de simples moules d'injection. Ils ne le sont pas.
Avant la production, les moules sont nettoyés et enduits d'agents de démoulage. Cette étape peut paraître anodine, mais la négliger ou utiliser un enduit inadapté entraîne souvent des problèmes d'adhérence et des défauts de surface qui n'apparaissent qu'après plusieurs cycles.
Préparation du matériel
STM utilise principalement du caoutchouc à haute consistance (HCR). Une des raisons est simple : le HCR se comporte de manière plus prévisible sous pression de transfert, notamment en présence d’inserts.
Les proportions de mélange se situent généralement entre 10:1 et 20:1, selon le composé. Sur le papier, un léger écart ne paraît pas problématique. En réalité, les erreurs de proportion ne sont souvent pas immédiatement visibles.
Nous avons déjà produit un lot où le ratio était légèrement incorrect. Les pièces se sont démoulées sans problème et semblaient acceptables. Ce n'est que lors du contrôle final que nous avons constaté une variation de dureté au sein d'une même cavité. Cela a suffi à invalider le lot.
Depuis, nous considérons le mélange des matériaux comme un processus contrôlé, et non comme une étape de préparation. Si le ratio est incorrect, aucun ajustement ultérieur ne peut le corriger entièrement.
Après mélange, le silicone est placé dans le récipient de transfert. Le préchauffage à cette étape fait toute la différence. Un matériau froid nous oblige à augmenter la pression, ce qui crée généralement de nouveaux problèmes au lieu de résoudre les problèmes d'écoulement.
Étape de transfert
Une fois le moule fermé, le piston injecte le silicone dans les cavités. Les pressions typiques varient de 500 à 2 000 psi.
On suppose généralement qu'une pression plus élevée améliore le remplissage. En STM, cela n'est que partiellement vrai. Lorsque la pression est utilisée pour compenser une mauvaise ventilation, il en résulte souvent plus de bavures et des inserts mal positionnés.
Nous accordons une grande importance à la conception des vannes et des évents. Lorsque des bulles d'air apparaissent au même endroit à chaque cycle, la cause est presque toujours indépendante du matériau. Il s'agit généralement d'air emprisonné qui ne peut s'échapper.
Un bon écoulement s'obtient grâce à la maîtrise de la température et à la conception du moule, et non par la force brute.
Guérison
Les températures de polymérisation se situent généralement entre 150 °C et 200 °C, les temps de cycle variant en fonction de l'épaisseur de la pièce.
Pour les pièces fines, le durcissement est rapide et simple. Pour les pièces plus épaisses ou structurelles, le temps de durcissement devient crucial. Nous recommandons souvent une post-cuisson à environ 200 °C pendant plusieurs heures, notamment pour les applications médicales ou à haute température.
Omettre la post-cuisson permet de gagner du temps en production, mais entraîne souvent des problèmes de déformation permanente ou des défauts mécaniques quelques mois plus tard. Ces problèmes sont bien plus difficiles à expliquer à un client qu'un cycle de cuisson plus long en amont.
Démoulage
Le démoulage est une de ces étapes auxquelles on ne prête guère attention jusqu'à ce qu'un problème survienne.
Les broches d'éjection doivent être positionnées avec précaution. Une force excessive ou un mauvais positionnement peuvent déformer le silicone souple ou laisser des marques visibles. Pour les pièces fragiles, nous utilisons parfois un démoulage sous vide afin de réduire les contraintes lors du retrait.
Si une pièce est endommagée à ce stade, aucune qualité de moulage en amont ne pourra la réparer.
Post-traitement
Les bavures sont fréquentes en STM. Leur épaisseur typique varie de 0,05 mm à 0,2 mm, selon l'ajustement du moule et la force de serrage.
Pour les pièces produites en grande série, nous utilisons souvent l'ébavurage cryogénique. Pour les pièces visibles ou produites en petite série, l'ébavurage manuel offre un meilleur contrôle. Des traitements de surface tels que l'activation plasma sont ajoutés lorsque le collage ou le revêtement est nécessaire.
Ces étapes sont souvent sous-estimées lors de l'établissement des devis, mais elles jouent un rôle majeur dans l'aspect final et la cohérence.
Choix des matériaux : pourquoi le HCR reste la référence
L'HCR reste le matériau principal pour le STM car il offre une meilleure résistance à la déchirure et une meilleure stabilité dimensionnelle sous pression.
La dureté se situe généralement entre 30 et 80 Shore A. Les matériaux plus tendres s'écoulent facilement mais nécessitent une meilleure ventilation. Les matériaux plus durs conservent mieux leur forme mais requièrent un contrôle plus précis de la température et de la pression.
Pour les applications médicales et alimentaires, l'utilisation de composés certifiés est la norme. Nous vérifions systématiquement le comportement de polymérisation lors d'essais concrets, et non pas seulement à partir des fiches techniques.
Paramètres de processus qui affectent le rendement
D'après nos données de production, les paramètres les plus sensibles sont :
- Pression de transfert : 500 à 2 000 psi
- Température du moule : 150–200 °C
- Vitesse de transfert : Une vitesse trop élevée emprisonne l'air, une vitesse trop faible risque un durcissement prématuré.
- Temps de séchage : Un temps insuffisant conduit souvent à des noyaux mous.
Lorsque ces paramètres dérivent, des défauts apparaissent rapidement.
Des conseils de conception qui vous feront gagner du temps plus tard
Une épaisseur de paroi uniforme reste la règle la plus fiable. Les variations brusques d'épaisseur entraînent souvent un remplissage incomplet ou des contraintes internes.
Le positionnement des canaux d'injection et des conduits doit favoriser un écoulement régulier, et non se limiter aux trajets les plus courts. Les inserts doivent être fixés mécaniquement autant que possible. Le maintien des inserts par la seule fluidité du silicone entraîne généralement des problèmes d'alignement.
Une bonne conception permet de réduire les rebuts plus efficacement que des ajustements agressifs des paramètres.
Contrôle qualité : Détecter les problèmes au plus tôt
Les défauts courants des procédés STM incluent les bulles d'air, les injections incomplètes, les flashs excessifs et la sous-cuisson.
Nous contrôlons systématiquement la dureté, la résistance à la traction et les dimensions. Pour les composants médicaux et électroniques, une validation supplémentaire garantit leur performance à long terme.
La plupart des défauts sont imputables à la conception du système de ventilation ou à l'instabilité des paramètres, et non à la qualité des matériaux.
Avantages et limites en situation réelle
Ce que STM fait bien
- Remplissage uniforme pour les géométries complexes
- Moulage par insertion fiable sans assemblage secondaire
- Coût d'outillage raisonnable pour les volumes moyens
Là où la STM a ses limites
- Temps de durcissement plus longs qu'avec le moulage par injection
- Déchets de matériaux provenant des plants et des pots de transfert
- Recours accru à l'expertise en matière de moules et de procédés
La technologie STM fonctionne de manière optimale lorsque la précision et la fiabilité priment sur la vitesse brute.
Applications typiques que nous traitons
La STM est couramment utilisée pour :
- Composants de dispositifs médicaux
- encapsulations électroniques
- Joints industriels avec inserts
- Produits de consommation spécialisés
Sa force réside dans la production de pièces qui doivent avoir des performances constantes, et pas seulement une apparence correcte.
Moulage par transfert comparé aux autres méthodes de moulage du silicone
Transfert vs Moulage par compression
Le moulage par compression est économique pour les pièces simples et épaisses. Le moulage par transfert offre un meilleur contrôle du flux et une meilleure intégration des inserts pour les composants de précision.
Transfert vs Moulage par injection
Le moulage par injection excelle dans l'automatisation à grande échelle. Le moulage par transfert est plus flexible et plus économique pour les volumes moyens utilisant des matériaux HCR.
Questions fréquemment posées
Combien coûte STM ?
Les coûts dépendent de la complexité et du volume des pièces. Le procédé STM se situe généralement entre le moulage par compression et le moulage par injection en termes de coût global.
Quelle est la durée d'un cycle STM ?
Le transfert en lui-même est rapide, mais le durcissement prend généralement de 1 à 15 minutes, selon l'épaisseur et le matériau.
Le STM est-il adapté aux dispositifs médicaux ?
Oui. Le procédé STM est largement utilisé pour les composants médicaux en raison de la stabilité du matériau et de sa capacité de surmoulage.
En quoi le STM est-il différent du moulage par injection ?
Le procédé STM fonctionne à basse pression et convient aux pièces complexes produites en moyennes séries. Le moulage par injection est quant à lui préférable pour une production automatisée en grande série.
Conclusion
Le moulage par transfert de silicone n'est pas choisi pour son aspect tendance ou sa simplicité. Il est choisi parce qu'il résout des problèmes spécifiques auxquels les autres méthodes de moulage peinent à faire face.
Lorsque la conception du moule, le choix des matériaux et le contrôle du processus sont correctement réalisés, STM fournit des pièces performantes et homogènes, avec moins de mauvaises surprises en aval.
Nous travaillons avec le moulage silicone dans de nombreux secteurs depuis des années. Si vous évaluez la technologie STM pour votre produit ou comparez différentes options de moulage, nous serons ravis d'en discuter avec vous en nous basant sur des conditions de production réelles, et non sur des suppositions.
