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Injection Moulding Production Technology for Multi-functional Nano-structured Plastic Components enabled
by NanoImprint Lithography

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Des moules nanostructurés pour les plastiques

Les plastiques constituent la base de composants dans de nombreux secteurs industriels, notamment l'automobile, les luminaires et les jouets. De nouveaux moules et outils, qui créent des motifs nanostructurés directement pendant la fabrication de la pièce en plastique, devraient améliorer la fabrication de façon majeure.

Technologies industrielles

Les composants en plastique sont souvent fabriqués via moulage par injection, une méthode très utilisée, économique et à haut débit. Pour structurer la surface, à l'échelle nanométrique ou micrométrique, on utilise souvent divers procédés chimiques. Grâce au soutien de l'UE au projet PLAST4FUTURE (Injection moulding production technology for multi-functional nano-structured plastic components enabled by nanoimprint lithography), des chercheurs ont développé une méthode de lithographie par nanoimpression afin de structurer les surfaces de forme quelconque de moules pour injection et d’inserts en acier. La lithographie par nanoimpression inscrit les motifs par déformation mécanique. L'utilisation de moules et d'outils avec des surfaces structurées simplifie grandement la fabrication. En outre, le fait d'éliminer l'ajout d'additifs comme des pigments pour la coloration facilite le recyclage et réduit notablement l'énergie associée à la production des matières premières. Les partenaires industriels du projet PLAST4FUTURE, leaders dans leurs champs respectifs, ont développé trois démonstrateurs hautement avancés pour des applications dans l'automobile, l'éclairage et les effets de couleur pour jouets fonctionnels pour présenter la technologie. Inspirée par les ailes de papillon, la technologie PLAST4FUTURE fonctionne par une amélioration de la résolution latérale sur des surfaces à forme quelconque à l'échelle micrométrique et nanométrique. La technologie permet d'établir les fonctionnalités des surfaces plastiques par la topographie plutôt que par la chimie. Cela simplifie de manière significative l'introduction de nouveaux produits sur le marché, avec plus de sécurité dans leur production et leur utilisation. La technologie brevetée permet également de fabriquer des produits plastiques avec des surfaces fonctionnalisées directement dans le processus de moulage par injection, éliminant ainsi les besoins de traitement de surface en post-production. Pour l'un de ses démonstrateurs, l'idée du projet PLAST4FUTURE était d'utiliser la couleur structurelle qui permet de produire du plastique avec moins de matériaux et facilite ainsi le recyclage avec une approche qui évite la formation de déchets. L'équipe de projet a produit un moule en silicone avec un ensemble important de nanotrous, puis moulé le plastique avant de le recouvrir d'une couche mince d'aluminium par dépôt. Cela a permis d'obtenir un plastique coloré sans pigments, dont la couleur pouvait être réglée sur l'ensemble du spectre visible en modifiant le diamètre du nanotrou. Outre les effets de couleur, l'équipe de projet a également étudié comment donner des capacités antibuée et hydrophobes au plastique. Le projet PLAST4FUTURE a développé une chaîne de fabrication de produits en plastique de haute valeur, dotés de surfaces fonctionnalisées et réalisés via un moulage par injection économique. La technologie devrait grandement simplifier la fabrication de composants nanostructurés en plastique, pour divers secteurs, et permettra à l'UE de s'attribuer une part importante d'un marché mondial en croissance.

Mots‑clés

Nanostructuré, composants en plastique, moulage par injection, PLAST4FUTURE, lithographie par nano-impression

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