Développement de produits et de processus: Là où les idées se concrétisent

Les initiatives de recherche et développement de Drake se concentrent sur les polymères à ultra-haute performance, et notre travail englobe de multiples domaines technologiques. La technologie des procédés de fusion est le facteur clé – et l’épine dorsale de notre entreprise. Nous nous concentrons sur le développement de conditions idéales pour le moulage par injection et l’extrusion de nouvelles configurations de formes de stock à partir des matériaux de notre portefeuille ainsi que de nouvelles formulations de plastiques à haute performance. L’objectif : préserver les propriétés optimales de chaque polymère que nous traitons afin de livrer non seulement des pièces à imprimer, mais aussi des matériaux qui donnent toute leur mesure dans ces pièces.

L’équipe d’ingénierie de Drake utilise le savoir-faire en matière de science des polymères, les derniers progiciels de CAO/FAO, les logiciels de simulation, l’automatisation et les contrôles avancés, l’expertise en conception mécanique et des années d’expérience dans le traitement des plastiques à très hautes performances pour concevoir, développer et construire des machines et des outils de moulage et de matriçage uniques pour ces matériaux. Cette approche d’équipement spécialisé sans excuses conduit à des processus qui produisent des matériaux aux propriétés optimisées et d’une qualité inégalée. Il établit également une méthodologie de processus pour l’extrusion de nouvelles configurations de forme de stock qui étendent la gamme d’applications des plastiques à ultra-hautes performances. Les résultats comprennent le Seamless Tube® unique de Drake et les plus grands diamètres de tiges extrudées et épaisseurs de plaques disponibles dans le commerce.

L’équipe d’ingénierie des plastiques de Drake travaille également en collaboration avec les clients pour développer leurs propres formulations de polymères dans des formes standard pour leurs propres utilisations. Cela englobe souvent plusieurs capacités que Drake possède sur place. Les projets clés en main peuvent impliquer la conversion de plusieurs formulations de polymères, la validation des performances des matériaux dans notre laboratoire d’essais thermomécaniques et la production de pièces prototypes dans notre atelier d’usinage CNC de précision pour évaluation par le client.

Notre travail avec les clients comprend également le développement d’applications. Nous mettons à profit plus de deux décennies d’expérience pour les aider à optimiser la conception de leurs pièces, à choisir le polymère et le grade optimaux en fonction des performances requises dans les conditions d’utilisation finale, et à choisir la bonne méthode de production pour chaque pièce.

Dans tous les cas, nous mesurons le succès en fabriquant des produits qui offrent systématiquement tout le potentiel des propriétés de chaque polymère au niveau de qualité et de cohérence le plus élevé possible.

DSC (Differential Scanning Calorimetry) analysis conducted in Drake’s testing lab characterizes thermal properties of high-performance polymers.

Extrusion : Une technologie révolutionnaire dictée par les besoins des clients

Des percées dans la technologie et la conception d’équipements pour l’extrusion de thermoplastiques à très haute performance caractérisent l’histoire de Drake. L’inventivité aussi. Le moteur de tout cela : chaque produit Drake shapes est né de la réponse aux besoins et aux défis posés par les clients.

Plus de deux décennies de “premières” technologiques Drake comprennent les plus grands diamètres de barre et les plus grandes épaisseurs de plaque au monde en Torlon PAI, PEEK et Ryton PPS. Depuis le premier jour, nos investissements continus dans le développement – tous basés sur les demandes des clients – ont permis à Drake’s d’offrir la plus large gamme de grades et de formes de stock efficaces, de tailles et de configurations dans tous nos matériaux plastiques à ultra-hautes performances.

Notre équipe technologique collabore avec les clients pour développer des produits extrudés uniques qui étendent le potentiel de résolution des problèmes de ces polymères haute performance à des domaines entièrement nouveaux. La feuille et le film minces de Drake PAI, par exemple, permettent maintenant d’obtenir un substrat mince collable unique, dur, durable, résistant aux hautes températures et aux produits chimiques, avec des propriétés électriques et d’usure exceptionnelles, sans qu’il soit nécessaire de partir d’une plaque plus épaisse et de la fraiser pour obtenir les dimensions minces nécessaires.

L’investissement continu de Drake dans le développement assure à nos clients l’accès à la plus large gamme de formes, de tailles et de configurations de stock efficaces dans tous nos matériaux plastiques à ultra-hautes performances. Outre les travaux de développement, nos investissements importants et continus dans la capacité d’extrusion nous permettent de maintenir un service à la clientèle fiable et réactif depuis des décennies.

The world’s largest rod diameters and plate thicknesses are part of Drake’s unparalled range of ultra high-performance stock shape sizes and configurations.

Tube sans soudure

Une approche inventive de l’extrusion des tubes a conduit au développement du Seamless Tube® unique de Drake, fabriqué à partir de Torlon® PAI et d’UltemTM 2300. Comme son nom l’indique, Drake extrude des tubes dans ces plastiques à ultra-hautes performances, sans aucune couture, également appelée ligne de soudure. Les lignes de soudure sont sujettes aux fissures, à la porosité et aux problèmes de stabilité dimensionnelle. En fait, une ligne de soudure dans le PAI peut n’avoir que la moitié de la résistance du matériau homogène qui l’entoure. L’uniformité du polymère dans tout le tube contribue également à une performance constante des pièces finies en cours d’utilisation. Le tube sans soudure permet également de réaliser des économies substantielles dans les applications de pièces de grand volume OD/ID par rapport à l’usinage de l’ID à partir d’une barre, en réduisant la consommation de matériau, le temps d’usinage et l’usure des outils.

Seamless Tube developed by Drake Plastics eliminates weld lines for uniformly high strength under internal or external pressure.

Les efforts intenses de Drake en matière de méthodes de production allégée ont également conduit au développement de Seal Segments®. Ces arcs extrudés uniques sont disponibles pour atteindre n’importe quel diamètre supérieur à 16″/400 mm. Des tailles personnalisées et illimitées sont disponibles avec un outillage très économique grâce à la conception modulaire des matrices Drake.

Les segments de joints peuvent être usinés selon les tolérances de finition requises pour les joints fendus et les joints et roulements segmentés. La réduction de la perte de matériau qui en résulte permet de réduire les coûts de 50 % ou plus par rapport à la fabrication de la même pièce à partir d’un tube moulé par compression, et l’économie est quatre fois supérieure ou plus par rapport à l’usinage de pièces à partir de plaques. En outre, Drake fournit des segments d’étanchéité dans des arcs qui dépassent la longueur de la pièce requise, de sorte que les moitiés ou les segments correspondants peuvent être constitués rapidement et facilement. Il n’est donc plus nécessaire de diviser les tubes moulés par compression, de brocher et de bander les sections ensemble et d’usiner l’ensemble pour obtenir une configuration ronde adaptée à l’usinage final des pièces finies.

Les Seal Segments® de Drake sont disponibles dans tous les grades de Torlon PAI et PEEK. Contrairement aux tubes moulés par compression, les segments d’étanchéité sont fournis avec des propriétés de traitement à l’état fondu et des certifications du fabricant de résine conformes aux normes AMS, ASTM et Mil-P.

Seal Segments - another Drake exclusive - are arc-shaped extrusions used to make split or segmented seals and bearings in any diameter over 16” (400mm).

Les formes personnalisées représentent une autre possibilité offerte par Drake en fonction des besoins du client. Il s’agit notamment de formes pour des pièces de grand volume dans des dimensions très proches de celles de la pièce finale. Cela améliore l’efficacité et réduit les pertes de matière lors de l’usinage. Drake extrude également des longueurs personnalisées rentables, idéales pour les applications de machines à vis à grand volume. Certaines machines nécessitent près de 300 mm de matériel de serrage, ce qui a un impact considérable sur le rendement d’une barre standard d’un mètre ou 1,22 m. Pour pallier à cette perte importante de matériau, Drake propose des longueurs personnalisées allant jusqu’à 3 mètres. (3.0M) sur demande.

Drake extrude également des formes personnalisées pour les clients qui fournissent leurs propres formulations de résine et souhaitent proposer leurs produits sous forme de formes extrudées ou de pièces usinées pour leurs propres besoins spécialisés.

Tous ces services personnalisés soutiennent notre volonté de soutenir les clients avec des produits, des tailles et des services qui ne sont pas disponibles ailleurs dans l’industrie de fabrication de formes extrudées.

Coordinate Measuring Machines (CMM) verify precision CNC-machined tolerances for components like this this electrical block as part of Drake’s rigorous quality assurance protocol.

Les capacités et l’expertise de Drake en matière d’usinage de précision sont entièrement consacrées à la production de pièces de haute qualité constante à partir de formes de stock de plastiques à très hautes performances. Cela comprend les formes produites par Drake et extrudées à partir de Torlon PAI, Victrex et KetaSpire PEEK, y compris le PEEK XT-920 haute température, Ultem PEI, AvaSpire PAEK, Ryton R4 PPS et Drake PAI, ainsi que Vespel, Meldin (PI), Celazole PBI et d’autres polymères à ultra-hautes performances.

Les composants usinés dans ces plastiques à ultra-hautes performances doivent résister à long terme à des environnements d’application extrêmement sévères. Obtenir une performance maximale de chaque matériau et s’assurer que les pièces finies fonctionnent de manière constante dépend fortement de l’expérience et de l’expertise en matière de traitement et d’usinage, ainsi que de machines de première qualité dans un environnement contrôlé. Drake offre un niveau de savoir-faire unique en combinant la production de formes et l’usinage de précision. Elle s’appuie sur des décennies d’expérience réussie dans l’extrusion, puis la dissection et l’analyse de formes et le développement de techniques et de méthodes d’usinage CNC de plastiques à ultra-hautes performances pour des clients du monde entier.

Les ingénieurs travaillent régulièrement avec Drake sur les multiples facteurs connexes nécessaires à la production de composants usinés optimaux. Notre expertise des polymères et de leurs propriétés, des formes et de la fabrication des pièces, de l’orientation des fibres, des tolérances, des finitions de surface et des opérations de recuit et de post-cuisson, tout cela entre en jeu pour maximiser les performances de chaque composant que nous usinons.

De nombreuses applications nécessitent également des prototypes pour assurer l’ajustement et la finition et souvent pour valider que les matériaux et la conception des pièces fonctionnent dans des conditions d’utilisation finale rigoureuses. Drake s’engage à investir en permanence dans des machines CNC à 5 axes et des tours à outils dynamiques de pointe pour garantir la qualité et la conformité des pièces, ainsi que la capacité nécessaire à la rotation rapide des pièces prototypes, et à la livraison fiable des pièces de production, quelle que soit leur destination dans le monde.

Injection-molded parts produced under Drake’s tightly controlled process conditions demonstrate consistently high quality and performance.

Le traitement par fusion des plastiques à ultra-hautes performances exige une solide compréhension du comportement de chaque polymère pour obtenir des performances optimales. C’est particulièrement vrai pour le moulage par injection. Les températures élevées de la matière fondue, la géométrie de la cavité du moule et les conditions de traitement ont un effet spectaculaire sur les propriétés physiques. Chaque polymère est également unique, et sa stabilité à l’état fondu, l’orientation des fibres et le comportement d’écoulement doivent être pris en compte dans les conditions de traitement et le matériel.

Nous commençons chaque projet de moulage en développant une compréhension approfondie des exigences de la pièce du client et de la performance attendue de la résine spécifiée. Ensuite, nous utilisons une combinaison d’expérience, de logiciel de simulation de l’écoulement du moule et d’analyse FEA pour obtenir un moule bien conçu pour le matériau spécifique, la conception de la pièce et les volumes de production. Ensuite, nous construisons le moule à partir d’alliages spéciaux pour une durée de vie longue et fiable et nous l’accompagnons de notre garantie Drake, généralement de 10 ans.

Pour réduire le temps nécessaire à la construction, à l’entretien et à la réparation des moules à injection, Drake a investi dans son propre atelier de fabrication de moules au sein de son département d’ingénierie. Les capacités internes comprennent le meulage et l’usinage de précision ainsi que l’électroérosion pour obtenir des détails et des finitions fins, comme l’exigent les cavités des moules à injection.

Drake Plastics apporte une expertise inégalée dans ce domaine, avec plus de deux décennies de résultats prouvés dans le traitement des polymères à ultra-hautes performances. Notre expérience du moulage par injection couvre une large gamme de formulations de Torlon® PAI, Victrex® et KetaSpire® PEEK, PEEK XT-920 haute température, Ryton® R4 PPS, AvaSpire® PAEK et UltemTM PEI. Elle comprend également des composés polymères spécialisés à haute performance provenant de sociétés telles que RTP et Foster Corp. ainsi que des formulations exclusives des clients.

Lean manufacturing principles at Drake often yield cost savings for customers, as is the case with this part that transitioned from machining to injection molding as volume increased.

Nos machines de moulage par injection Toyo vont de 35 à 300 tonnes et fournissent une gamme polyvalente de pièces à tolérance de précision de 0,85 à 570 grammes). Les machines entièrement électriques sont équipées du système eDART® de RJG qui surveille et contrôle les conditions dans l’empreinte pour fournir des pièces moulées par injection très cohérentes, coup par coup, course par course année après année. En dimensionnant les barils et les profils de vis appropriés à chaque polymère, à chaque formulation, et à la taille du jet, nos spécialistes du moulage minimisent le temps de séjour de chaque matériau à des températures de fusion élevées pour éviter la dégradation et préserver ses propriétés optimales dans chaque pièce que nous moulons. Nos machines sont également configurées pour permettre le moulage par compression des pièces dans la cavité du moule après l’étape d’injection. Cette capacité nous permet d’offrir des pièces moulées par injection à partir de polymères à ultra-hautes performances avec des sections allant jusqu’à 50 mm sans fissures ni porosité.

Grâce à ses capacités de moulage par injection et d’usinage de précision des pièces en interne, Drake peut mouler par injection des pièces présentant des tolérances ou des caractéristiques qui ne peuvent pas être moulées efficacement mais qui peuvent être obtenues par un usinage de finition après le moulage.

Drake propose également des formes moulées par injection quasi nettes qui peuvent être usinées en pièces avec des tolérances précises. Il s’agit d’une étape rentable pour les clients dont les volumes de pièces usinées augmentent jusqu’à un niveau qui permet d’investir dans un outillage de forme quasi définitive à faible coût, mais pas dans une pièce entièrement moulée par injection.

Les compétences uniques de Drake en matière de moulage de pièces sans dépouille et à fortes sections transversales, notre capacité à gérer l’orientation des fibres et nos capacités de moulage d’inserts complètent notre capacité à fournir régulièrement des pièces moulées à partir de thermoplastiques à ultra-hautes performances aux niveaux de qualité et de performance les plus élevés possibles.

Capacités de finition et de dimensionnement sur mesure

Les opérations secondaires que nous avons ajoutées en réponse aux demandes des clients viennent compléter les capacités primaires de Drake. Ces services offrent des solutions lorsque les produits nécessitent des dimensions précises prêtes pour la production, des dimensions et des tolérances plus exactes, des finitions de surface exceptionnellement fines, ou toute combinaison de ces capacités.

Découpe au jet d’eau

Drake fournit des flans découpés à partir de nos feuilles ou plaques, ce qui permet d’économiser de la main-d’œuvre et du rendement. Ce service élimine le découpage à la scie et permet aux machinistes de nos clients de se concentrer sur les travaux à forte valeur ajoutée. Qu’il s’agisse d’ébauches complexes de type “near-net” ou de formes simples telles que des cercles, des carrés ou des rectangles, nous avons ce qu’il vous faut. Ces formes sont coupées avec un trait de scie étroit (0,03″/0,0762 mm), une grande précision de position (,003″/0,0762 mm) et une répétabilité CNC. À 345 MPa (50 000 PSI), le jet d’eau de Drake peut découper des formes d’une épaisseur maximale de 100 mm.

CNC water-jet cutting produces precision 2-D parts even in complex geometries that save Drake’s machining customers time and material.

Rodage et polissage de précision

Le nouvel équipement de rodage double face de Drake Plastics utilise des commandes CNC pour roder les flans avec efficacité et précision. Notre entreprise est capable de roder et de polir avec précision des surfaces de pièces planes et parallèles en respectant des exigences strictes en matière d’épaisseur et de finition. La capacité de dimensionnement des ébauches ou des pièces couvre des diamètres de barre jusqu’à 203 mm et des pièces jusqu’à 158,75 mm de côté.

Les pièces typiques où ces opérations sont bénéfiques sont les suivantes :

  • Pièces nécessitant une planéité et un parallélisme extrêmes avec des finitions de surface polies.
  • Douilles, nids et ébauches de contacteurs utilisés dans l’industrie des semi-conducteurs à partir de matériaux tels que le Torlon 5030 et 4203 PAI, le PEEK chargé de céramique, le Vespel SP-1 et autres.
  • Vannes et composants utilisés en HPLC (chromatographie liquide à haute performance)
  • Plaques de soupape du compresseur
Precision-lapping at Drake yields blanks with flatness and parallelism unachievable with traditional milling equipment, enabling customers to machine tighter tolerance parts in less time.

Rectification sans centre

Drake fournit des barres rectifiées sans centre pour les opérations d’usinage CNC à vis sans fin de ses clients, pour le maintien des pinces de serrage ou pour les clients qui ont besoin de longues pièces cylindriques dont le diamètre extérieur est rectifié à des dimensions et des finitions précises. Notre capacité de rectification sans centre s’étend de 3,0 à 50 mm de diamètre de barre.

Centerless ground rod helps Drake customers reduce machining time and achieve high-precision parts consistently. It also enables collet work-holding for lights-out manufacturing.