Qu'est-ce qu'une charnière vivante?
Une charnière vivante, parfois appelée roulement à flexion ou roulement à flexion, est un segment de matériau flexible, généralement fabriqué à partir d’un type de plastique, qui relie deux surfaces rigides. La charnière est flexible, ce qui lui permet de se plier. Ce type de charnière est le plus souvent utilisé pour joindre un couvercle à un récipient dans un emballage jetable.
Des charnières similaires peuvent être fabriquées à partir de matériaux tels que le tissu ou le cuir, mais le terme "charnière vivante" s’applique spécifiquement à celles fabriquées dans un certain type de plastique. De telles charnières sont généralement moulées par injection, ce qui signifie que le plastique est injecté dans un moule dur, puis retiré une fois fixé. Le moulage par injection est rapide et peu coûteux, et la quantité de matériau nécessaire pour une charnière vivante est relativement minime, de sorte que ces charnières constituent généralement une option peu coûteuse.
Malgré leur faible coût, ces charnières ont une force inattendue et peuvent durer beaucoup plus longtemps que prévu. Les charnières standard génèrent des frictions entre les pièces mobiles, entraînant leur usure. Constituées d'une seule pièce de plastique, les charnières vivantes n'interagissent pas physiquement avec d'autres pièces. Aucune friction n'est générée, ce qui augmente la durée de vie de la charnière.
Différents types de plastiques sont utilisés pour différents scénarios. Les résines de polyéthylène et de polypropylène sont des matériaux populaires car elles ont un faible taux de fatigue. Cela signifie qu'ils peuvent être pliés plusieurs fois sans se fissurer ou se détériorer. Les charnières dont la flexion est peu probable sont parfois constituées de matériaux moins résistants à la fatigue, tels que la résine de nylon.
Les emballages jetables sont l’utilisation la plus courante des charnières vivantes. On peut voir de telles charnières sur les emballages d'articles allant des produits de nettoyage aux lingettes pour bébés en passant par les produits alimentaires. Les étuis de transport en plastique, tels que les récipients de savon ou les boîtes à crayons, utilisent également fréquemment des charnières actives. Une autre utilisation courante, peut-être moins évidente pour le grand public, est la fabrication de systèmes microélectromécaniques tels que les circuits utilisés dans les dispositifs électroniques courants, y compris les téléphones, les ordinateurs et les téléviseurs.
Une charnière vivante capable de fléchir plusieurs milliers de fois avant la rupture est connue sous le nom de charnière totalement élastique. Les charnières entièrement en plastique ne peuvent fléchir qu'une poignée de fois. Les charnières en plastique élastique peuvent cependant fléchir des centaines de fois ou plus.
Concevoir une charnière vivante qui durera aussi longtemps que nécessaire nécessite des calculs minutieux et une solide connaissance de la physique. L'angle d'ouverture de la charnière, ainsi que l'élasticité des fibres plastiques utilisées, sont des facteurs déterminants pour la durée de vie de la charnière. Les ingénieurs-concepteurs doivent comprendre avec précision le niveau de contrainte qui sera appliqué à la charnière afin de déterminer l’épaisseur et le matériau appropriés.