Les services R&D constatent régulièrement les mêmes écarts sur le pliage plastique : variations dimensionnelles après refroidissement, blanchiment sur PMMA, contraintes internes mal réparties et rayons non conformes. Ces défauts apparaissent surtout lors du pliage de plaques PC ou PMMA de 3 à 10 mm, lorsque la zone de chauffe dépasse 110–130 °C ou lorsque le refroidissement n’est pas stabilisé.

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Les tolérances demandées par les bureaux d’études, souvent de l’ordre de ±0,3 mm à ±0,5 mm, imposent un contrôle strict du process. Vous faites face à des contraintes de délai serrées, à la suppression des coûts d’outillage, et à la nécessité d’obtenir une répétabilité stable pour les préséries et les phases de maintenance. Vous devez garantir la tenue mécanique du pli sans créer de zones fragiles, tout en assurant la compatibilité avec vos fichiers CAO et vos protocoles internes.

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Vous devez également anticiper les variations thermiques du PC, plus sensible au marquage, et la rigidité du PMMA, qui génère des tensions résiduelles si la chauffe n’est pas homogène. ESI-3D maîtrise ces paramètres grâce à un parc machine dédié, capable de plier des plaques jusqu’à 1000 mm, avec un contrôle thermique linéaire et un protocole de refroidissement maîtrisé.

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Qu’est-ce que le pliage plastique ? (vue professionnelle)

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Le pliage plastique est un procédé de mise en forme appliqué aux thermoplastiques dont le comportement varie selon leur module de flexion, leur température de transition vitreuse et leur taux d’absorption thermique. Le principe consiste à chauffer une zone précise d’une plaque PMMA, PC ou PETG, puis à exercer une contrainte mécanique contrôlée pour obtenir un rayon de pli conforme au plan CAO.

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Principe : chauffage, déformation, refroidissement

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Le pliage plastique repose sur trois phases maîtrisées : montée en température de la fibre neutre, application d’un moment de flexion contrôlé, puis stabilisation dimensionnelle pendant le refroidissement. La zone chauffée doit atteindre une température comprise entre 105 °C et 140 °C pour le PMMA et entre 120 °C et 155 °C pour le PC, selon l’épaisseur. Une chauffe insuffisante provoque un rayon de pli non conforme. Une surchauffe génère bulles internes, blanchiment ou amorces de fissures.

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Paramètres critiques du procédé

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1. Largeur de zone chauffée (3 à 12 mm selon épaisseur).
2. Profil thermique homogène sur toute la longueur utile.
3. Maintien mécanique pendant 20 à 60 secondes selon matériau.
4. Refroidissement assisté afin de limiter les tensions internes.
5. Rayon minimal respectant les contraintes du matériau (ex. PMMA 5 mm pour 3 mm d’épaisseur).
6. Tolérance dimensionnelle finale mesurée (±0,3 mm à ±0,5 mm selon géométrie).

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Dans notre atelier, le pliage de plaques jusqu’à 1000 mm de longueur est réalisé sur postes thermiques équipés de résistances linéaires pilotées par régulateurs PID afin de garantir une chauffe stable. Un projet récent impliquait des plaques PMMA de 5 mm devant respecter un rayon de pli de 8 mm ; la régulation thermique a permis d’obtenir une variation finale inférieure à ±0,4 mm.

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Différence pliage / cintrage / thermoformage

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Le pliage plastique est souvent confondu avec le cintrage ou le thermoformage, alors qu’il s’agit de procédés distincts. Le pliage applique une déformation locale sur un plan linéaire précis. Le cintrage correspond à une mise en forme courbe continue sur de longues sections, généralement utilisée pour des tubes ou profils. Le thermoformage chauffe l’ensemble de la pièce au-delà de sa température de transition puis utilise un moule pour obtenir une géométrie complète.

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Tableau comparatif (synthèse technique)

1. Pliage : zone chauffée localement, rayon défini, tolérances serrées.
2. Cintrage : déformation continue, faible contrôle du rayon local.
3. Thermoformage : chauffage global, nécessité d’un outillage, forte liberté de forme mais coûts plus élevés.

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Le choix dépend principalement de l’épaisseur, du module du matériau et de la complexité géométrique attendue. Le pliage reste adapté aux plaques planes nécessitant une déformation simple et contrôlée.

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Plexiglass vs Polycarbonate : quel matériau pour quel usage ?

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Les matériaux PMMA (plexiglass) et PC (polycarbonate) présentent des comportements mécaniques et thermiques différents. Leurs propriétés influencent directement la qualité des plis, les contraintes internes résiduelles et la tenue mécanique en service. Le choix doit intégrer l’environnement d’utilisation, les charges appliquées, la transparence nécessaire et le rayon minimal acceptable.

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Résistance / transparence / rigidité

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Le PMMA offre une excellente transmission lumineuse (>90 %) et une rigidité élevée, ce qui favorise un pli net mais augmente les risques de fissures si le rayon minimal n’est pas respecté. Le polycarbonate, plus ductile et doté d’une résistance choc élevée, accepte des rayons plus serrés mais marque plus facilement lors de la déformation.

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Comparatif des propriétés mécaniques utiles au choix matériau

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1. PMMA : rigidité élevée, pli esthétique, sensibilité au choc.
2. PC : haute résistance choc, moindre rigidité, marque plus facilement.
3. PETG : bonne résistance, pliage propre, transparence inférieure au PMMA.
4. ASA/ABS : matériaux techniques non transparents, adaptés aux pièces fonctionnelles.
5. PC-ABS : compromis résistance/rigidité pour environnements techniques.

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Un pli PMMA de 4 mm exige un rayon minimal d’environ 6 à 8 mm. Un pli PC de même épaisseur tolère un rayon de 3 à 5 mm. Ces valeurs évoluent selon les contraintes mécaniques prévues dans votre cahier des charges.

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Comportement au pli : casses, microfissures, blanchiment

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Les défauts courants observés sur PMMA et PC proviennent d’une mauvaise gestion de la zone neutre lors de la déformation. Le PMMA présente un risque de microfissures ou de blanchiment lorsque la fibre extérieure dépasse sa limite d’allongement. Le PC, plus ductile, supporte un allongement plus important mais marque la zone de pli si la chauffe est irrégulière. Le PETG offre un compromis intéressant grâce à une transition vitreuse plus basse et un comportement élastique plus stable.

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Paramètres influençant l'apparition de défauts

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1. Température insuffisante ou non homogène.
2. Vitesse de pliage trop élevée.
3. Refroidissement non maîtrisé créant des tensions internes.
4. Épaisseur importante générant un gradient thermique excessif.
5. Mauvaise préparation de surface avant pliage.

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Une plaque PC de 6 mm pliée à une température inférieure à 120 °C génère systématiquement un marquage visible. À l’inverse, une surchauffe PMMA au-delà de 140 °C provoque des bulles internes difficilement rattrapables lors des finitions.

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Épaisseurs compatibles

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Le pliage plastique s’applique généralement aux plaques comprises entre 2 mm et 12 mm, selon la longueur utile et la stabilité recherchée. Au-delà de 12 mm, le gradient thermique devient difficile à maîtriser sans générer de tensions internes, surtout sur le PMMA. Le PC reste plus tolérant sur les fortes épaisseurs, mais nécessite un maintien prolongé en refroidissement.

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Épaisseurs courantes observées en production

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1. 2–3 mm : pli rapide, rayon serré, faible tension interne.
2. 4–6 mm : compromis rigidité / facilité de mise en forme.
3. 8–10 mm : risque accru de gradients thermiques.
4. ≥12 mm : procédé possible mais nécessite un contrôle thermique renforcé.

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Protocole de validation d’un pli (méthodologie)

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1. Vérification du fichier STEP et calcul du rayon minimal.
2. Choix matériau selon contraintes mécaniques et thermiques.
3. Définition des paramètres de chauffe (largeur, température, durée).
4. Pliage sur gabarit calibré.
5. Refroidissement sous maintien jusqu’à stabilisation.
6. Contrôle dimensionnel (±0,3 mm à ±0,5 mm).
7. Contrôle visuel de surface (absence de marquage, tension interne).

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Le process industriel de pliage plastique chez ESI-3D

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Le pliage plastique industriel consiste à déformer localement une plaque thermoplastique après un chauffage contrôlé de sa zone neutre. Ce procédé impose une maîtrise thermique stable, un contrôle mécanique précis et un maintien dimensionnel strict jusqu’au refroidissement complet.

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Étape 1 : Découpe (CNC + laser)

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La première phase consiste à obtenir des pièces aux dimensions nominales avant pliage. La découpe CNC assure une précision stable sur les plaques PMMA, PC, PETG et ABS, avec une tolérance dimensionnelle typique de ±0,2 mm sur des longueurs inférieures à 500 mm. La découpe laser CO₂ est utilisée pour le PMMA et le PETG afin d’obtenir des chants nets sans ébavurage. Le PVC est exclu du laser pour éviter la libération de HCl et la dégradation des optiques.

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Paramètres critiques de la découpe initiale

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1. Tolérance sur longueur et largeur (±0,2 mm).
2. Rugosité du chant après coupe selon matériau.
3. Orientation du sens de structure pour limiter les tensions.
4. Compensation des retraits thermiques selon température future du pli.
5. Absence de micro-fissures sur PMMA après laser.

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Étape 2 : Chauffage contrôlé

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Le chauffage localisé stabilise le comportement mécanique avant déformation. Il est réalisé via un fil chaud ou une résistance linéaire pilotée par régulation PID. La zone chauffée varie entre 3 mm et 12 mm selon l’épaisseur de la plaque. Les températures typiques se situent entre 105 °C et 130 °C pour le PMMA et entre 120 °C et 155 °C pour le polycarbonate. Une chauffe insuffisante génère des rayons non conformes. Une chauffe excessive crée un blanchiment ou un affaissement local.

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Points de contrôle du chauffage

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1. Largeur de la ligne chauffante.
2. Homogénéité thermique mesurée par thermocouple.
3. Durée de chauffe sous seuil ±3 °C.
4. Positionnement longitudinal du pli.
5. Stabilisation avant manipulation.

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Étape 3 : Pliage sur gabarit

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Le pliage est réalisé sur gabarit mécanique ajusté aux dimensions nominales. Le moment appliqué doit rester constant sur toute la longueur du pli. Les gabarits sont usinés CNC pour garantir un angle précis, généralement 45°, 60° ou 90°. Les contraintes appliquées influencent directement la qualité du rayon et la stabilité post-refroidissement. Un pli mal maintenu entraîne un retour élastique variable entre PMMA et PC.

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Protocole de pliage (séquence opératoire)

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1. Positionnement de la plaque chauffée sur le gabarit.
2. Déformation progressive jusqu’à l’angle nominal.
3. Maintien mécanique pendant 20 à 60 secondes.
4. Contrôle immédiat du rayon.
5. Dépose sur fixture dédiée au refroidissement.

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Étape 4 : Refroidissement

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Le refroidissement stabilise les contraintes internes. La durée varie selon l’épaisseur, le matériau et la longueur. Sur PMMA 4 mm, un maintien minimal de 45 secondes est recommandé. Sur PC 6 mm, la durée peut atteindre 90 secondes afin de limiter les retours élastiques. Un refroidissement hétérogène provoque une déformation résiduelle ou un angle hors tolérances.

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Paramètres influençant la stabilité dimensionnelle

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1. Température ambiante de l’atelier.
2. Symétrie du maintien mécanique.
3. Matériau (PC plus sensible au marquage).
4. Longueur totale du pli.

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Étape 5 : Finitions (polissage, perçage, collage)

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Les finitions assurent l’intégration mécanique ou visuelle de la pièce. Le polissage mécanique ou au feu est appliqué au PMMA lorsque des chants optiques sont nécessaires. Le perçage se fait sur support rigide afin de limiter la propagation des contraintes internes. Les collages PMMA utilisent des solvants spécifiques générant une soudure fine et durable. Le contrôle final inclut une vérification géométrique et un contrôle visuel.

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Applications industrielles du pliage plastique

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Le pliage plastique est utilisé dans des environnements nécessitant des pièces fonctionnelles, transparentes ou légères. Les applications concernent principalement la protection machine, les habillages techniques, les coffrets, les guides de flux ou les éléments structurels légers. Les matériaux thermoplastiques comme le PMMA, le PC, le PETG et l’ABS sont utilisés selon les exigences mécaniques, thermiques ou optiques.

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Capots de protection / carters

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Les capots et carters en PMMA ou PC sont utilisés pour la protection machine, la sécurité opérateur ou la visibilité des mécanismes internes. Le PMMA offre une excellente transmission lumineuse (>90 %), tandis que le PC assure une résistance au choc pour les environnements sollicitants. Les capots pliés permettent de réduire les opérations d’assemblage par rapport à des pièces multi-éléments.

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Caractéristiques recherchées

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1. Résistance mécanique stable.
2. Transparence ou visibilité machine.
3. Tenue dimensionnelle sur longue durée.
4. Intégration simple sur structure existante.

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Boîtiers techniques / coffrets / habillages

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Les boîtiers et coffrets nécessitent un maintien rigide et une géométrie stable. Les plis doivent respecter les tolérances du bureau d’études afin de garantir l’intégration d’éléments électroniques, optiques ou mécaniques. Les plaques PC-ABS ou ABS assurent une résistance mécanique élevée, tandis que le PMMA est utilisé pour les éléments visuels ou optiques.

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Paramètres influençant la conception

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1. Épaisseur sélectionnée selon rigidité souhaitée.
2. Rayon minimal selon matériau.
3. Compatibilité visserie ou inserts.
4. Déformation thermique selon environnement.

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Gabarits de montage et outillages

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Les gabarits de montage sont réalisés en ABS, PC ou PETG selon la résistance souhaitée. Les plis permettent d’obtenir des pentes précises nécessaires au positionnement de composants ou à la stabilisation de pièces en série. Les outillages légers en thermoplastique remplacent des solutions métalliques lorsque la masse doit rester faible.

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Avantages du pliage pour les outillages

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1. Rapidité de fabrication.
2. Masse réduite.
3. Adaptabilité de géométrie.
4. Précision dimensionnelle stable.

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Prototypes et préséries

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Les prototypes pliés permettent de valider l’ergonomie, la visibilité machine, les trajectoires ou l’intégration mécanique avant fabrication série. L’absence d’outillages lourds réduit les délais. Une présérie est généralement produite avec une tolérance comprise entre ±0,3 mm et ±0,6 mm selon la géométrie.

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Limites techniques et contraintes à connaître

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Les limites du pliage plastique proviennent principalement des propriétés mécaniques des thermoplastiques, de la distribution thermique lors du chauffage et des contraintes internes générées durant la déformation. La maîtrise dimensionnelle dépend de l’épaisseur, de la longueur utile, du rayon imposé et de la stabilité thermique du matériau.

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Longueur maximale

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La longueur maximale d’un pli dépend de la capacité physique du poste de chauffe et du gabarit utilisé pour la déformation. Dans le parc d’ESI-3D, les postes permettent de plier des plaques jusqu’à 1000 mm avec une régularité thermique stabilisée. Au-delà, la distribution thermique devient hétérogène, ce qui génère des variations d’angle supérieures à ±1°. Les thermoplastiques transparents comme le PMMA exigent une chauffe uniforme afin d’éviter les variations optiques sur toute la longueur.

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Points de vigilance pour les grandes longueurs

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1. Stabilité thermique linéaire sur toute la zone.
2. Risque de flèche centrale lors du maintien.
3. Maintien mécanique insuffisant au-delà de 1 mètre.
4. Retour élastique accentué sur PC et PETG.
5. Torsion résiduelle suivant orientation du pli.

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Rayons minimaux selon épaisseur

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Le rayon minimal acceptable dépend du module du matériau, de son allongement à rupture et de son épaisseur. Le PMMA requiert des rayons plus élevés en raison de sa faible ductilité. Le polycarbonate accepte des rayons serrés, mais sa sensibilité au marquage exige un profil thermique uniforme. Les rayons imposés doivent être cohérents avec la résistance attendue en service.

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Rayons minimaux recommandés (valeurs typiques)

1. PMMA 3 mm : rayon 5–7 mm.
2. PMMA 5 mm : rayon 8–12 mm.
3. PC 3 mm : rayon 3–5 mm.
4. PC 5 mm : rayon 4–7 mm.
5. PETG 4 mm : rayon 4–6 mm.

Ces valeurs garantissent une répartition correcte des contraintes mécaniques et limitent les amorces de rupture.

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Tensions internes et risque de casse

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Les tensions internes proviennent de gradients thermiques ou d’un pliage trop rapide. Elles augmentent le risque de fissures, de blanchiment ou de déformation en service. Les matériaux rigides comme le PMMA sont particulièrement sensibles à ces phénomènes. Le PC, plus ductile, accumule également des tensions internes si le refroidissement est irrégulier.

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Facteurs favorisant les tensions internes

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1. Chauffage insuffisamment homogène.
2. Déformation trop rapide sur matériaux rigides.
3. Refroidissement non symétrique ou trop court.
4. Épaisseurs élevées (>10 mm).
5. Rayons inférieurs aux valeurs recommandées.

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Un contrôle géométrique est réalisé en fin de cycle pour confirmer la stabilité dimensionnelle dans la tolérance cible (±0,3 mm à ±0,5 mm selon géométrie).

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Pliage simultané et séries répétables

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La répétabilité série nécessite un pilotage constant du profil thermique et un maintien mécanique identique sur chaque pièce. Les thermoplastiques présentent des variations de comportement selon la température ambiante, la durée de chauffe ou l’historique mécanique de la plaque.

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Paramètres déterminants pour la répétabilité

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1. Profil thermique verrouillé (variation < ±3 °C).
2. Gabarits CNC calibrés et stables.
3. Séquence opératoire strictement répétée.
4. Temps de maintien identique sur chaque pièce.
5. Contrôle géométrique en ligne pour dérives éventuelles.

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Les tolérances obtenues dans le parc ESI-3D restent comprises entre ±0,3 mm et ±0,5 mm pour les préséries et la production répétable.

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Méthodologie : protocole de validation d’un pli

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1. Analyse du fichier CAO et validation des rayons minimaux.
2. Vérification de l’épaisseur, du matériau et des contraintes mécaniques.
3. Définition de la largeur de chauffe et de la température nominale.
4. Déformation sur gabarit mécanique calibré.
5. Maintien et refroidissement jusqu’à stabilisation du matériau.
6. Contrôle dimensionnel (rayon, angle, longueur) selon tolérance cible.
7. Inspection visuelle pour détecter blanchiment, marquage ou fissures.

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Pourquoi choisir ESI-3D comme sous-traitant industriel ?

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Les procédés appliqués s’intègrent dans un environnement industriel structuré comprenant plusieurs technologies complémentaires. Cette organisation permet de garantir la précision, la répétabilité et la stabilité dimensionnelle demandées par les bureaux d’études. Les protocoles internes assurent une compatibilité directe avec les exigences CAO, les tolérances géométriques et les contraintes d’assemblage.

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Atelier 1000 m²

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L’atelier regroupe des équipements dédiés à la découpe, au pliage et aux opérations de finition. Les postes thermiques permettent de plier des plaques jusqu’à 1000 mm. Les zones sont organisées par flux afin d’assurer une traçabilité complète, depuis la découpe initiale jusqu’au contrôle géométrique final. L’environnement thermique de l’atelier est stabilisé pour limiter les variations dimensionnelles.

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Parc machines polyvalent (découpe + pliage + CNC)

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La complémentarité des équipements permet de traiter PMMA, PC, PETG, ABS et PC-ABS. La découpe CNC garantit une précision stable, tandis que la découpe laser produit des chants nets sur PMMA et PETG. Les postes de pliage sont pilotés par régulation PID afin de maintenir un profil thermique constant. Cette diversité facilite l’exécution de géométries complexes nécessitant plusieurs procédés successifs.

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Série, répétabilité et qualité visuelle

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Les profils machine verrouillés assurent une répétabilité adaptée aux préséries et aux productions régulières. Les contrôles dimensionnels sont réalisés après refroidissement afin de vérifier l’angle, le rayon et la stabilité de la pièce. Les pièces transparentes reçoivent, si nécessaire, un polissage mécanique ou thermique pour garantir un rendu optique uniforme.

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Collaboration CAO & bureau d’études

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Les fichiers STEP, IGES et DXF sont intégrés directement dans le flux de production. Les bureaux d’études peuvent valider les rayons, épaisseurs et tolérances à l’aide d’un protocole de pré-analyse. Les gabarits de pliage sont usinés selon les valeurs nominales définies par la CAO, ce qui garantit une conformité géométrique dès les premières pièces.

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Le pliage plastique exige une maîtrise thermique, une stabilité dimensionnelle et un contrôle mécanique strict

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Le procédé garantit une répétabilité fiable lorsqu’il est appliqué dans un environnement machine adapté et selon un protocole rigoureux. Les bureaux d’études obtiennent ainsi des pièces conformes aux tolérances, aux rayons et aux contraintes mécaniques exigées.

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