Considerações de design de peças e moldes de plástico, parte 1

Michael Paloian

Os plásticos moldados por injeção revolucionaram o design, a inovação e a fabricação no século XX. Antes de 1950, a maioria dos produtos era fabricada em aço estampado, alumínio fundido, zinco e madeira. Os produtos plásticos limitavam-se principalmente a compostos fenólicos, poliestireno e outros termofixos. No entanto, a economia em expansão pós-Segunda Guerra Mundial gerou um renascimento da pesquisa e desenvolvimento de novos materiais plásticos e inovações de processamento, levando às centenas de milhares de plásticos que temos hoje. Ao longo dos últimos 70 anos, a moldagem por injeção amadureceu e se tornou mais sofisticada, versátil e complicada, permitindo dominar a fabricação da maioria dos produtos produzidos em massa atualmente. Infelizmente, a maioria dos projetistas de produtos é inexperiente em projetar peças moldadas por injeção devido à longa curva de aprendizado necessária para desenvolver habilmente uma peça que pode ser facilmente moldada por injeção, atendendo a centenas de outros requisitos. O conhecimento mais fundamental necessário para qualquer projetista que se depara com o projeto de uma peça moldada por injeção é entender os fundamentos do projeto do molde (também conhecido como ferramenta). O restante deste artigo discutirá as inter-relações entre o projeto de ferramentas de moldagem por injeção e o projeto de peças.

Embora a moldagem por injeção seja uma das opções de fabricação mais econômicas, ela tem uma desvantagem. Requer um investimento de capital significativo e um tempo de espera relativamente longo para usinar as ferramentas. Após a usinagem dos moldes, as alterações de projeto podem ser muito caras ou, às vezes, impossíveis sem a substituição completa do molde. É por isso que o projeto deve estar quase perfeito antes que os arquivos CAD sejam liberados para usinagem. Uma compreensão abrangente dos princípios básicos do projeto de ferramentas é, portanto, muito benéfica para evitar problemas dispendiosos e atrasos no projeto. Vamos agora examinar os fundamentos de um molde de injeção.

A razão para começar com o próprio molde de injeção é porque ele pode afetar o design da peça. A resina plástica fundida é injetada no molde pelo lado direito (placa fixa) no molde fechado, onde é mantida sob pressão até que esfrie até o estado sólido. Após o resfriamento, o molde é aberto enquanto a placa esquerda se move para trás. Durante este ciclo de abertura, a chapa batente atinge um poste estacionário que move os pinos batentes, ejetando a peça. Os pinos vazados sempre deixam uma impressão indesejável na peça (geralmente circular), e é por isso que eles geralmente estão localizados na parte traseira não cosmética ou dentro da peça. Além disso, os plásticos sempre encolhem durante o ciclo de resfriamento. Eles encolhem para longe da cavidade ou das superfícies externas e ao redor do núcleo ou dentro da peça. Isso requer força para ejetar a peça do núcleo, que é liberada pelos pinos ejetores. Por que isso é importante para os designers entenderem? Porque requer pensar onde e como a peça será bloqueada. A porta é definida como o ponto de entrada em um molde. Existem muitos tipos diferentes de portões, mas todos eles deixam alguma marca vestigial na superfície de uma peça. Como a superfície cosmética externa geralmente está voltada para a placa fixa onde a resina é injetada, os projetistas devem decidir onde e como lidar com esse problema. Examinemos alguns exemplos.

O exemplo acima mostra a localização de um portão localizado centralmente para um fluxo de material uniforme e oculto por uma tampa de bateria removível. Este é um método de localização de entradas em superfícies cosméticas que resolve dois problemas — otimizando o fluxo de material e fornecendo uma localização de entrada que não afetará adversamente a aparência da peça.

Os portões de borda, como mostrado acima, são outro meio de fornecer um ponto de entrada para a resina plástica fluir para a cavidade do molde convencionalmente. Esta opção é adequada se a espessura da parede permitir um fluxo fácil em toda a peça sem marcas de fluxo indesejáveis, empenamento, folga ou encolhimento indesejável. A superfície irregular na área do portão, que normalmente é removida por tosquiadeiras, também deve ser considerada. Às vezes, as superfícies ao longo da borda da peça devem se encaixar com precisão em uma peça correspondente. Nesses casos, a área do portão deve ser pós-usinada para encaixar corretamente.