Moldes de Injeção para Termoplásticos

Transformação

Conhecer os fundamentos dos moldes de injeção e saber interpretar seus projetos construtivos é muito importante para a maioria dos profissionais que trabalham na área de injeção, seja para quem faz pequenas manutenções preventivas e corretivas nos moldes, para quem efetua try-outs, preparadores de máquinas, ferramenteiros, líderes, encarregados, supervisores e gerentes, e até para quem vende essas ferramentas e componentes como porta-moldes, câmaras quentes, molas, extratores, etc.

Muitos moldes quebram durante a produção, principalmente no terceiro turno, quando, na maioria das vezes, a quantidade de colaboradores é reduzida e menos qualificada, provocando paradas indesejadas por longos períodos e paralisando a produção simplesmente pelo fato de ninguém ao menos tentar desmontar a ferramenta avariada. Perde-se muitas vezes tempos enormes e deixa-se de produzir por conta dessa falta de conhecimento.

Os moldes de injeção são ferramentas que têm o objetivo de produzir peças compactas de plásticos, sejam elas em materiais termoplásticos ou termofixos. São utilizados na produção em larga escala, a fim de garantir a repetibilidade do produto idealizado.

Sua estrutura permite a construção de uma ou várias cavidades, o que definirá a quantidade de peças por hora, associado ao tempo de ciclo.

Quanto maior o número de cavidades e menor o tempo de fabricação dos produtos, maior será a produção, reduzindo assim o custo dos mesmos.

Cavidade ou Matriz – Moldes

A cavidade é a parte negativa do molde.

É ela que confere ao produto moldado sua forma externa. Sua principal função é formar a parte externa (visível) da peça, juntamente com o macho, é a peça mais importante do molde. As cavidades são construídas em aços de excelente qualidade, são eles: P-20 (aço beneficiado), H-13 temperado e revenido com dureza entre 48-50 HRc.

Macho ou Cavidade Macho – Moldes

O macho é a parte positiva do molde, com a função de formar a parte interna do produto. Quando o produto moldado apresentar furos ou rasgos normais à direção de injeção, essas formas são modeladas sobre o macho. Os machos, a exemplo das cavidades, são construídos com os aços de excelente qualidade anteriormente citados.

Plástico Moderno, Cavidades extraídas do software pelos alunos do curso de Projetos de Moldes 3D. Verde: cavidade Matriz, Azul: Produto e Vermelho: cavidade macho.
Cavidades extraídas do software pelos alunos do curso de Projetos de Moldes 3D. Verde: cavidade Matriz, Azul: Produto e Vermelho: cavidade macho.

Nos machos, devem existir ângulos de extração (ângulo de saída do produto). A existência desse ângulo é de máxima importância para que seja possível a desmoldagem do produto dentro da cavidade e também em torno do macho. Os softwares especializados em projeto para moldes possuem e disponibilizam ferramentas para a análise e criação rápida desse ângulo de saída.

Fator de contração

Os materiais plásticos, ao serem refrigerados (esfriados) na cavidade, sofrem contração (diferença entre as dimensões da peça injetada, após o equilíbrio térmico), resultando num produto moldado menor que o molde original. Assim, quando o projeto do molde deve considerar essa contração para estabelecer a dimensão correspondente ao próprio molde, machos e matrizes.

Os materiais plásticos, em sua variedade, têm diferentes valores de contração que são fornecidos pelos fabricantes dos polímeros. Geralmente, é especificada uma faixa de valores de contração, em que a dimensão final depende do produto e das condições de processo e refrigeração ou aquecimento do molde.

A contração de moldagem é volumétrica, ou seja, é preciso aplicar um coeficiente de compensação para cada uma das dimensões do produto. Esse coeficiente é dado em porcentagem (%).

Saída de Gases

A saída de gases se faz necessária para que não haja a degradação do material plástico pela queima ou calor excessivo durante a injeção. É preciso prever o escape dos gases da cavidade, através de regiões ou componentes existentes na própria cavidade.

Muitas vezes, o ponto de queima vai ocorrer em regiões que impossibilitam a saída de gases, exigindo, portanto, aplicar meios que consigam fazer com que o ar ou os gases retidos possam sair.

Podem ser inseridos metais sinterizados ou aços porosos, ou ainda entrando com postiços no local da queima e técnicas específicas com folgas além das convencionais nos extratores.

Todos esses conhecimentos são importantes não só para um projetista de moldes, mas também para outros profissionais que trabalham diretamente com essas complexas ferramentas e que não precisam, necessariamente, ser projetistas de moldes.

Para Projetar o Molde

Plástico Moderno, Molde de injeção projetado em 3D pelos alunos da Escola LF
Molde de injeção projetado em 3D pelos alunos da Escola LF

Cabe ao profissional que vai projetar o molde levantar todas as informações referentes ao produto, como desenhos de engenharia, modelo da peça em 3D, as características técnicas e funcionais, especificações e dados técnicos da resina (matéria-prima) a ser injetada, se possível, a contra peça ou impressão 3D do modelo.

Obter os dados técnicos da injetora a ser utilizada no processo de injeção também é importante, tais como: capacidade de injeção, pressão de injeção, distância entre colunas da injetora e abertura máxima e mínima entre placas.

Estes fatores influenciam o custo operacional e o custo final do produto.

FMEA( Failure Modeand Effect Analysis)

FMEA ou Análise de Modo e Efeito de Falha é um método que tem por objetivo reduzir a ocorrência de falhas.

É utilizado para assegurar que todas as falhas em potencial no projeto do produto, do molde e no processo de fabricação (na ferramentaria), assim também como no processo de produção (injeção) tenham sido considerados e analisados, para que ações preventivas sejam implementadas a fim de evitar falhas ou minimizá-las.

O FMEA é complementar ao processo de desenvolvimento do projeto, pois contém os requisitos que satisfazem plenamente as necessidades dos clientes (diretos e indiretos).

O FMEA deverá ser realizado de forma dinâmica e conclusiva, desde o conceito do projeto até a produção final e a satisfação do cliente.

Para a elaboração do FMEA deve se formar uma equipe multifuncional ou um grupo de trabalho com representantes de cada área envolvida para o desenvolvimento e a produção do produto.

Resumindo, é um documento que registra todas as falhas que poderiam existir num projeto de moldes para plásticos e que deveria ser aplicado não só nas grandes companhias, mas também nas empresas de médio e pequeno porte e nos cursos de formação de projetistas de moldes, uma vez que o profissional já deverá ser preparado com essa filosofia no seu aprendizado.

Plástico Moderno, Produto criado para o curso de projetos 3D da Escola LF, onde os alunos desenvolvem os projetos destas peças, do molde mais simples ao complexo com gavetas.
Produto criado para o curso de projetos 3D da Escola LF, onde os alunos desenvolvem os projetos destas peças, do molde mais simples ao complexo com gavetas.

Atualmente, um projeto de moldes 3D consegue reduzir cerca de 50% de tempo no ciclo do projeto, ou seja, na definição da linha de fechamento do molde, modelamento das cavidades macho e matriz, cálculo do peso da moldagem e área projetada, reduzindo ainda cerca de 90% dos erros relacionados com os projetos, pois o projetista possui hoje, ferramentas de visualização que permitem o acompanhamento e desenvolvimento do projeto e a capacidade de realizar alterações, sem afetar o tempo de entrega do projeto para a ferramentaria.

Os softwares modernos de CAD, CAE e CAM possuem melhorias de importação e reparação de dados CAD oriundos de outras plataformas, portanto os modelamentos das peças estão mais precisos e confiáveis para execução, podendo-se acrescentar a esse sistema as impressoras 3D e aos equipamentos CNC, pois a partir do momento que se faz o modelamento do molde em 3D, pode-se usar esse mesmo modelo para os CNCs da ferramentaria, ampliando a produtividade.

Como escolher o tamanho do Porta Molde

  1. O tamanho do porta molde é determinado pelo modelamento das cavidades macho e matriz, ou seja, a área útil para o alojamento das cavidades, que é dimensionada a partir das dimensões do produto a ser injetado e das considerações técnicas de funcionamento do molde, como a fixação da cavidade, furos de refrigeração, alojamento de gavetas, pinças, pinos extratores, etc.
  2. Escolher o tipo de molde, ou seja, se o molde será com 2 placas, ou com terceira placa (placa flutuante), se o molde terá abas ou não, enfim, tudo em função dos equipamentos disponíveis, custo e do planejamento prévio.
  3. Escolher as espessuras das placas cavidades, ou seja, as placas porta-cavidade P1 e a placa porta-macho P2. As espessuras das placas estão relacionadas à altura do produto, detalhes da refrigeração, colocação de gavetas entre outras análises a serem determinadas.
  4. Escolher o tipo de aço do porta-molde. Os aços de construção dos porta-moldes são construídos em Aço 1 ou Aço 3.
    • Aço 1 – Corresponde ao aço SAE 1045 (DIN 1.1730), contém quantidade média de carbono, facilidade de usinagem e é recomendado para moldes com alojamento de postiços.
    • Aço 3 – Corresponde ao aço P20, recomendado para cavidades usinadas diretamente nas placas. Este aço é beneficiado e fornecido com dureza entre 28 a 34 HRc, é de alta capacidade de usinagem e possibilita excelente polimento, além de contribuir para a vida útil do molde.
    • OBS: Somente as placas P1 e P2 serão fornecidas em aço P20, as demais placas que compõem a estrutura do porta-molde serão fornecidas em aço SAE 1045.
  5. Planejar o curso de extração e o conjunto extrator. O curso de extração para retirar a peça do macho é determinado em função da altura do produto. Os porta-moldes possuem cursos predeterminados pelo fabricante, cabe ao projetista escolher o mais próximo das opções existentes.
  6. Escolher o tipo de montagem do porta-molde. Os fabricantes dispõem de 6 tipos de montagem, a saber:

Tipo de Montagem do Porta-Molde

  • Montagem 1 – Colunas e buchas nas placas P1 e P2.
  • Montagem 2 – Colunas e buchas + colunas no conjunto extrator (coluna fixada na placa base inferior).
  • Montagem 3 – Colunas e buchas + colunas no conjunto extrator (coluna fixada na placa suporte).
  • Montagem 4 – Colunas e buchas + colunas no conjunto extrator (coluna fixada na placa base inferior) + pinos de retorno.
  • Montagem 5 – Colunas e buchas + colunas no conjunto extrator (coluna fixada na placa suporte) + pinos de retorno.
  • Montagem 6 – Tudo da montagem 5 + anel de centragem.

Após essas etapas, inicia-se o projeto em si, extraindo-se e modelando as cavidades macho e matriz (OBS. A figura de cavidades também pode ser usada aqui). O próprio software especializado em projetos de moldes para plásticos já fornece os pontos críticos para extração das cavidades.

A última etapa é inserir no porta-molde o modelamento das cavidades, observando detalhes de fixação, refrigeração, extração e sistema de alimentação.

Com o projeto executado, apresenta-se a todos os envolvidos no FMEA, ou seja, engenharia, ferramentaria, produção, controle de qualidade e, de preferência, o cliente, que é o maior interessado no assunto.

O projeto sendo aprovado por todos, é encaminhado à ferramentaria para iniciar a construção do molde.

Hoje em dia, as empresas estão construindo apenas as cavidades, pois não compensa mais financeiramente executar o porta-molde.

Concluímos que muitos passos e profissionais são envolvidos quando se deseja obter um molde e consequentemente um produto final de qualidade, inclusive o cliente que é o maior interessado e beneficiado no assunto.

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Plástico Moderno,Alexandre Farhan administrador de empresas e técnico em plásticos pelo Senai-SP, com 30 anos de atuação no setor.

Atualmente, é diretor da Escola LF, especializada na formação de profissionais para a indústria de transformação plástica pelos processos de injeção, sopro e extrusão.

www.escolalf.com.br

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