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Caoutchouc de silicone liquide (LSR) Conception et production d'articles minuscules et extrêmement précis

| Rédacteur: Jean-Francois Pillonel

>> Dans le domaine des sciences du vivant, les outils de précision peuvent produire des résultats extraordinaires. Lorsque la membrane du bouchon d’un flacon de médicament ne pèse pas plus de 3 mg, la production d’un million d’exemplaires exige une minutie extrême.

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(Image: Trelleborg)

Les sciences du vivant nous concernent tous. Après tout, c’est notre vie qui peut être en jeu. Ce secteur qui inclut la médecine, l’industrie pharmaceutique, les biotechnologies et les soins nous touche de très près, à des moments où nous avons besoin de toute la protection possible. Il n’est donc pas surprenant que les normes imposées aux produits fabriqués dans cette industrie soient draconiennes. Il peut parfois se passer des années entre la découverte, le développement, la validation, l’homologation et la mise sur le marché d’un produit. Et une entreprise comme Trelleborg, dont les solutions sont très utilisées dans le secteur des sciences du vivant, doit répondre à ces exigences sévères.

Compétences en conception, fabrication et matériaux

Ursula Nollenberger, chef de ligne de produit pour les composants en caoutchouc de silicone liquide (LSR) chez Trelleborg Sealing Solutions, explique que le groupe est en mesure d’offrir son expertise dans trois domaines à l’échelle mondiale : « Nous avons des compétences en matière de conception, de fabrication et de matériaux ». Trelleborg aide les entreprises à concevoir les produits dont elles ont besoin ainsi que les processus de fabrication nécessaires. « Parfois, un client nous soumet un projet purement théorique : il sait ce qu’il veut mais il n’a qu’une vague idée de comment y parvenir. Ensemble, nous trouvons une solution ». Au Centre de compétence LSR de Trelleborg à Stein-am-Rhein, les ingénieurs choisissent le matériau, conçoivent les plans de la solution et développent les outils et les processus qui permettront de réaliser celle-ci. Objectif : un produit de haute qualité, économique, et un processus fiable, en recourant si nécessaire à des salles blanches de classe 7 ou 8. Propreté, pureté du produit et biocompatibilité sont des critères essentiels.

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Résolution d’un problème complexe

Un des problèmes rencontrés par le centre a été celui d’une valve dans un appareil de stérilisation pour instruments chirurgicaux. Son corps était réalisé en thermoplastique et étanchéifié par un joint torique. L’assemblage des deux créait un vide dans lequel des bactéries pouvaient s’accumuler. « L’entreprise nous a contactés pour trouver une solution. Pour optimiser la nouvelle conception, nous avons utilisé notre outil d’analyse non linéaire par éléments finis, le plus avancé qui existe dans notre secteur d’activité ». Décision a été prise d’utiliser un procédé de moulage par injection de liquide en deux temps, avec un outil unique, d’abord le thermoplastique, ensuite les LSR, dans un système automatisé en circuit fermé, pour produire le composite. Un joint simple a été créé pour combler le vide dans l’assemblage. « Le procédé à deux composants exige une précision d’outil maximale tout en évitant une seconde étape d’assemblage ainsi que les risques et les coûts associés pour le client », poursuit Ursula Nollenberger. Le produit est actuellement en cours de validation. La production, à hauteur de plusieurs millions d’exemplaires par an, démarrera en 2014.

Pièces de taille extrêmement réduite

Parmi les pièces fabriquées par Trelleborg pour le secteur des sciences du vivant, beaucoup sont de très petite taille. Les micro-moulages présentent des difficultés spécifiques. La plus petite pièce est un septum, c’est-à-dire la membrane du bouchon d’un flacon de médicament à travers laquelle on fait passer l’aiguille de la seringue. Cette membrane ne pèse que 0,003 g. Une pièce de cette taille est quasiment impossible à saisir et les bavures du moulage sont plus grandes que l’objet lui-même.

La fabrication d’un tel microcomposant exige une minutie extrême dans la construction de l’outil, le contrôle du poids injectable et le moulage. La manipulation automatisée du produit moulé est assurée par un bras préhenseur spécial. Le processus garantit le maintien d’un niveau de précision élevé sur des millions d’injections.

« Nous repoussons sans cesse les limites pour ce qui est de la conception des outils et des processus. L’équipe internationale cherche continuellement à développer des outils de précision infimes, à trouver de nouvelles solutions pour le dosage de poids toujours plus petits et à imaginer de nouveaux outils d’automatisation pour manipuler et surveiller des pièces aussi petites. Stein-am-Rhein est en Suisse, terre d’une longue tradition horlogère, ce qui explique peut-être notre affinité pour les composants complexes de très petite taille ».

Pièces de taille extrêmement réduite

Un capuchon pour sein, destiné aux mères allaitantes aux mamelons sensibles, cela n’a l’air de rien, mais c’est un produit de haute précision en LSR. Ce sont les surfaces sphériques qui posent problème aux fabricants d’outils. Les quatre orifices dans la pointe en dôme sont issus directement du moulage. La forme asymétrique rend la division du moule particulièrement difficile, mais avec un dosage extrêmement précis de l’injection, le résultat est entièrement sans bavures. Aucune finition n’est nécessaire et le produit est fabriqué en une seule étape.

Fabrication en une seule étape

Un capuchon pour sein, destiné aux mères allaitantes aux mamelons sensibles, cela n’a l’air de rien, mais c’est un produit de haute précision en LSR. Ce sont les surfaces sphériques qui posent problème aux fabricants d’outils. Les quatre orifices dans la pointe en dôme sont issus directement du moulage. La forme asymétrique rend la division du moule particulièrement difficile, mais avec un dosage extrêmement précis de l’injection, le résultat est entièrement sans bavures. Aucune finition n’est nécessaire et le produit est fabriqué en une seule étape.

Un centre de fabrication d’outils de haute précision

L’usine de LSR de Trelleborg à Stein-am-Rhein, dispose d’un centre qui conçoit et réalise tous les outils. La précision, la conception sans bavures et sans déchets, la qualité et la robustesse sont des facteurs critiques. En outre, Trelleborg a pour spécialité de concevoir des outils et des processus pour démouler les produits automatiquement, sans finition. Au besoin, les pièces peuvent être testées selon le cahier des charges du client dans le cadre du processus et conditionnées dans une salle blanche. <<

Coordonnées: Trelleborg Sealing Solutions Switzerland, Kaltenbacherstrasse 46, 8260 Stein-am-Rhein, Tél. 052 742 01 00, www.trelleborg.com

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