Guia de projeto para moldagem por injeção

O design da moldagem por injeção é fundamental para produzir peças de plástico de alta qualidade, influenciando a funcionalidade e a capacidade de fabrico em diversas indústrias.

O projeto para moldagem por injeção otimiza tanto a peça quanto a ferramenta, com foco na seleção do material, na espessura da parede¹ e nos ângulos de desmolde² para garantir a fabricabilidade. É amplamente utilizado nos setores automotivo, eletrônico e de embalagens.

Compreender os meandros do design da moldagem por injeção pode melhorar significativamente a qualidade do produto e a eficiência do fabrico. Aprofunde-se para descobrir estratégias que optimizam o desempenho das peças e os processos de produção.

Porquê conceber para moldagem por injeção?

O projeto para moldação por injeção é a disciplina de DFM que torna as peças de plástico fabricáveis, repetíveis e com custos controlados antes do início da produção das ferramentas.

A conceção para moldagem por injeção reduz os custos de produção e aumenta a durabilidade, optimizando a complexidade do molde e as caraterísticas do material. As vantagens incluem um fabrico mais rápido, maior precisão e escalabilidade, vitais para as indústrias automóvel, de bens de consumo e eletrónica.

Determinar a complexidade do fabrico

Ao analisar o projeto, os designers e engenheiros de produto podem prever o que pode correr mal durante o fabrico. O projeto diz-lhes o que esperar para que possam reduzir a incerteza antes de começarem a fabricar o produto.

Além disso, o facto de saberem o grau de complexidade do produto pode ajudá-los a perceber como deve ser o molde. Dessa forma, podem conceber e fabricar o molde correto para o produto que pretendem fabricar.

Garantir a viabilidade do fabrico

Quando está a conceber e a produzir peças de plástico, não sabe se a peça que concebeu pode ser fabricada. O projeto de moldagem por injeção pode dizer-lhe se o método de fabrico é viável.

Assim, pode saber se vai ter problemas de fabrico em que a peça fica presa no molde. Mais importante ainda, poupa-lhe tempo e dinheiro, pelo que pode fabricar o seu produto mais barato e mais rapidamente.

Prevenção de falhas de peças

Se não conceber corretamente as peças moldadas por injeção, estas não funcionarão bem nem terão bom aspeto. Poderão não cumprir a função prevista devido a defeitos de moldação por injeção ou a outras falhas mecânicas. As orientações de desenho para moldação por injeção ajudá-lo-ão a escolher os parâmetros de moldação corretos e a evitar problemas graves que impeçam o funcionamento das peças.

Quais são as considerações sobre o design de peças moldadas por injeção?

As considerações relativas à conceção de peças moldadas por injeção são vitais para garantir a funcionalidade, a capacidade de fabrico e a rentabilidade do produto.

As principais considerações para as peças moldadas por injeção incluem a seleção do material, a espessura da parede, os ângulos de inclinação, a colocação da porta e o desenho das nervuras, que afectam a integridade estrutural, a capacidade de fabrico, a qualidade do produto e o custo.

Espessura da parede da câmara

Este é um dos principais aspectos a ter em conta quando se está a conceber uma peça moldada por injeção. A espessura da parede afecta muitos aspectos de uma peça, como o seu funcionamento, o seu aspeto e o seu custo.

Assim, é necessário determinar a espessura de parede adequada com base no funcionamento exigido à peça. É preciso considerar a tensão que a peça consegue suportar e a vida útil necessária para determinar a menor espessura de parede admissível.

A regra geral é manter a espessura da parede uniforme em toda a peça moldada por injeção. O ideal é manter a espessura da parede entre 1,2 mm e 3 mm. Se as paredes forem demasiado finas, será necessária uma pressão de plástico elevada e ocorrerá cavitação. Se as paredes forem demasiado espessas, terá tempos de ciclo mais longos e utilizará mais material, o que lhe custará mais dinheiro.

Sempre que tiver uma peça que mude de espessura de parede, tem de se certificar de que tem uma boa transição entre as peças. Pode fazê-lo colocando chanfros nas suas arestas ou cantos angulares. Da mesma forma, a utilização de filetes nos seus filetes ou cantos irá garantir que o plástico derretido preenche completamente o molde e arrefece uniformemente.

Linha de separação

A linha de partição³ é a região onde as duas metades do molde se encontram para formar o produto final. Qualquer desencontro ou desalinhamento em seu projeto pode causar rebarbas na peça moldada. Por isso, é importante projetar uma linha de partição simples e reta para minimizar esses defeitos. Linhas simples são mais fáceis de fabricar, exigem menos manutenção e podem proporcionar um acabamento geral melhor ao produto final.

Quando se está a desenhar uma linha de separação, é normalmente melhor colocá-la numa aresta afiada em vez de numa superfície arredondada. Isto ajuda-o a evitar ter de utilizar moldes com tolerâncias apertadas, o que pode aumentar os seus custos de produção. Também deve pensar no aspeto que a linha de separação terá no produto acabado.

Deve ser concebido de modo a ser o mais invisível possível e a não atravessar quaisquer superfícies ou caraterísticas críticas, como texto ou logótipos. Isto ajudá-lo-á a certificar-se de que o seu produto acabado tem o aspeto que pretende e ajudá-lo-á a fazer peças melhores com a moldagem por injeção.

Ângulos de projeto

O ângulo de saída na superfície de uma peça moldada por injeção permite retirá-la facilmente do molde sem a danificar. O ângulo de saída necessário depende de fatores como a espessura da parede, a contração do material, as necessidades de acabamento posterior, etc.

A profundidade média do calado deve aumentar 1 grau por polegada de profundidade, mas pelo menos 1,5 a 2 graus é normalmente seguro para a maioria das peças. Texturas pesadas podem exigir até 5 graus por polegada de profundidade. Um calado inadequado pode levar a defeitos cosméticos, tais como marcas de arrastamento.

É possível adicionar ângulos de inclinação ao conceber peças moldadas por injeção utilizando um sistema CAD. No entanto, é melhor fazê-lo nas fases finais do projeto para minimizar a complexidade.

Costeletas e chefes

As nervuras são utilizadas para reforçar as paredes de peças em que duas paredes se encontram num ângulo de 90 graus. Ajudam a tornar a peça mais forte e capaz de suportar mais peso. As saliências são áreas elevadas numa peça que são utilizadas para fixar e alinhar outras peças. Também tornam a peça mais forte em áreas como furos de parafusos e ranhuras.

A espessura da base das nervuras de suporte não deve ser superior a dois terços da espessura da parede adjacente. A altura da nervura não deve exceder 2.5 vezes a espessura nominal da parede (2.5T). É necessário ter em conta a contração. Para evitar marcas de rechupe, a espessura do ressalto não deve exceder 60% da espessura total da parede.

Localização e tipos de portões

A porta de entrada na moldagem por injeção é uma peça muito importante que está diretamente ligada à peça de plástico e controla o fluxo de resina plástica fundida para a cavidade. O tamanho, a forma e a localização da porta têm um grande impacto no produto acabado. Afecta a sua resistência e o seu aspeto.

Existem quatro tipos comuns de desenhos de porta utilizados em diferentes tipos de moldes de injeção: borda, sub, ponta quente e jito. Como o nome sugere, as portas de borda estão localizadas na borda de uma peça plana e deixam uma cicatriz na linha de separação.

As subportas são comuns e existem em diferentes variações, como as portas banana, as portas smiley e as portas túnel. Requerem pinos ejectores para o corte automático e ajudam a afastar a localização da porta da linha de separação para um melhor enchimento.

As portas de ponta quente são utilizadas apenas para moldes de injeção de canal quente. Estão normalmente localizadas na parte superior do molde para geometrias redondas ou cónicas. Por outro lado, as comportas são ideais para moldes cilíndricos de cavidade única de grandes dimensões. Normalmente, deixam grandes cicatrizes nos pontos de contacto, mas são fáceis de fabricar e manter.

O design e o tipo de portão a utilizar dependem do design da peça, do material escolhido, das dimensões necessárias e do aspeto que se pretende dar à peça. Uma coisa a ter em conta é colocar a porta num local onde não cause muita tensão ou danos à peça.

Também se pretende evitar ter de cortar a peça da corrediça e colocar a porta na parte mais grossa da peça para que esta fique bem preenchida. Por vezes, é necessário mais do que uma porta, dependendo do tamanho da peça, da sua forma e do tipo de plástico que está a ser utilizado.

Pinos ejectores

Esta é uma parte crítica da configuração da moldagem por injeção e ajuda a empurrar a peça para fora do molde depois de ter arrefecido o suficiente. Deixam frequentemente marcas na peça. Por isso, é necessário desenhá-los num plano perpendicular à direção do movimento do pino.

Forma da peça, ângulo de saída, waO ponto de injeção na moldação por injeção é um elemento muito importante, diretamente ligado à peça de plástico, que controla o fluxo da resina plástica fundida para a cavidade. A dimensão, a forma e a localização do ponto de injeção têm um impacto significativo no produto acabado. Afetam a sua resistência e o seu aspeto.

Por exemplo, uma resina mais pegajosa exigirá mais força de desmoldagem. Da mesma forma, um polímero plástico mais macio requererá pinos mais largos ou mais pinos para ajudar a distribuir a força de desmoldagem para evitar defeitos de moldagem.

Cortes inferiores e roscas

As contrassaídas e as roscas são elementos rebaixados ou salientes que dificultam a extração de uma peça de plástico do molde com um único movimento. O design deve garantir que a peça possa ser extraída com um único movimento unidirecional. Isto ajudará a manter baixos os custos da moldação por injeção. Por conseguinte, é importante evitar roscas e contrassaídas ao conceber peças moldadas por injeção.

Para evitar cortes inferiores, orientar as caraterísticas paralelamente à linha de tração e incorporar elevadores e corrediças no design. Os elevadores ajudam a libertar os rebaixos internos sem corrente de ar. Depois de a peça arrefecer, os elevadores podem empurrar para cima num ângulo para remover os rebaixos do molde. As corrediças, por outro lado, utilizam pinos angulares ligados ao molde principal para libertar os cortes inferiores externos.

Cantos arredondados

Para tornar a moldagem por injeção mais eficiente e de melhor qualidade, os designers e engenheiros devem utilizar caraterísticas arredondadas em vez de cantos e arestas vivas. Os cantos afiados necessitam de mais pressão para serem preenchidos, o que pode danificar a peça e causar defeitos aquando da ejeção. Os cantos interiores e exteriores arredondados ajudam o plástico a fluir melhor, o que reduz a tensão e as fissuras.

O raio dos cantos interiores deve ser de, pelo menos, 50% da espessura da parede adjacente. Os cantos exteriores, por outro lado, devem ser 150% da espessura da parede adjacente. Para caraterísticas verticais como saliências e encaixes, a base deve ser arredondada. O raio da saliência deve ser 25% da parede adjacente, com um raio mínimo de 0,015 pol. (0,381 mm).

Acabamento da superfície

As peças de plástico podem ter diferentes acabamentos de superfície. Estes acabamentos afectam a textura, o aspeto e o toque da peça. A escolha do acabamento correto é importante durante a fase de conceção. Determina as ferramentas e os materiais necessários. Os acabamentos rugosos necessitam de ângulos de inclinação mais elevados.

Também afectam o material que escolher. Poderá ser necessário preparar a superfície do molde para obter o acabamento pretendido. Qualquer imperfeição na superfície do molde aparecerá na peça. Quanto mais trabalho tiver de fazer depois de a peça sair do molde, mais caro será o custo e mais tempo demorará a fazer o molde.

Seleção de materiais

A moldagem por injeção consiste na utilização de diferentes tipos de resinas plásticas, cada uma com as suas propriedades físicas e mecânicas únicas. O material que escolher determinará o desempenho da sua peça no ambiente a que se destina. Ao escolher um material para moldagem por injeção, é necessário ter em conta aspectos como a retração do material, o ajuste e o custo.

A retração do plástico é diferente para cada tipo de plástico e para a forma como é processado, o que pode afetar o funcionamento e o aspeto da peça. Também é necessário pensar em como o plástico pode ser montado com parafusos e soldadura.

Embora seja importante ter as propriedades certas para o plástico, também precisa de pensar quanto custa obter o plástico, transformá-lo numa peça e terminá-lo, para que possa fazê-lo pelo menor custo possível.

Quais são as diretrizes para a conceção de moldes de injeção?

A conceção eficaz de moldes de injeção é crucial para produzir peças de plástico de alta qualidade de forma eficiente e consistente em várias indústrias.

Orientações fundamentais para a conceção de moldes de injeção: escolher materiais adequados, assegurar sistemas de arrefecimento eficazes e otimizar a ejeção das peças. Estas práticas melhoram a eficiência, reduzem os defeitos e aumentam a durabilidade do processo de moldagem.

Disposição da base do molde e da cavidade

As ferramentas do molde são compostas por uma base de molde, cavidade, núcleo de inserção e outras peças. A base do molde é a fundação do molde, enquanto a cavidade e a inserção do núcleo dão forma à peça. A conceção das ferramentas do molde afecta a precisão e a consistência do processo de moldagem. A maquinação CNC permite obter paredes verticais precisas, essenciais para moldes de injeção de plástico complexos.

O molde tem de ser resistente, fácil de manter e fácil de desmontar e voltar a montar para reparações e manutenção. As ferramentas do molde têm de ser fabricadas com precisão para garantir que a cavidade e o núcleo se alinham corretamente. A disposição da cavidade da estrutura do molde também tem de permitir o acesso às inserções ocas e do núcleo para facilitar a manutenção e as reparações. Isto reduz os defeitos e torna as peças melhores.

Conceção do sistema de arrefecimento

O sistema de arrefecimento é um aspeto importante na conceção de moldes de injeção. Este sistema controla a temperatura da cavidade do molde e do material plástico. O arrefecimento é importante porque ajuda a solidificar o plástico e a controlar a contração.

O projeto do sistema de arrefecimento deve garantir que a cavidade do molde é arrefecida uniformemente. Os canais de arrefecimento devem ser projetados junto das zonas que demoram mais tempo a arrefecer, sem interferir com o sistema de pontos de injeção e canais de alimentação. O maquinista deve também otimizar o projeto para obter o menor tempo de ciclo possível.

Conceção do corredor e do portão

O sistema de canais e portas controla a forma como o plástico derretido flui para a cavidade do molde. A porta é onde o plástico entra na cavidade e o sistema de canais ajuda o plástico a chegar à porta. A conceção do sistema de porta e de corrediça afecta o bom funcionamento do processo de moldagem e a qualidade do produto acabado.

O tamanho, a localização e a forma do portão devem otimizar o fluxo de material, minimizar a tensão da peça e evitar defeitos na peça. O sistema de canais deve minimizar a queda de pressão, assegurar uma distribuição uniforme do material e evitar pontos mortos onde o plástico se pode acumular e causar defeitos.

Conceção do sistema de ejeção

O sistema de extração é o mecanismo que retira a peça do molde. Ao conceber o sistema de extração, é necessário considerar a forma da peça, o número de reentrâncias e a sua resistência. Podem utilizar-se pinos extratores, casquilhos ou sistemas de extração hidráulicos para assegurar que a peça não fica danificada ao ser retirada.

Também é necessário conceber o sistema de ejeção de modo a que este possa suportar a força necessária para retirar a peça do molde. Também é necessário pensar onde o sistema de ejeção se situa em relação ao sistema de porta e de corrediça, para que não fique no caminho.

Materiais de molde e tratamento de superfície

O material que utilizar para o seu molde afectará a duração do mesmo e o aspeto das suas peças. É necessário um material que aguente muito calor, que espalhe bem o calor e que não se desgaste. Escolher o material correto pode ajudá-lo a fazer peças mais rapidamente, a fazer com que o seu molde dure mais tempo e a fazer peças melhores.

Cada molde é diferente e tem de ser cuidadosamente pensado quando o está a fazer. Os materiais utilizados têm de ser maquinados corretamente para que não haja defeitos de superfície que apareçam na peça que está a ser moldada.

É necessário eliminar as marcas deixadas pela fresa de topo na superfície do molde, efectuando mais acabamentos, como jato de areia ou polimento. A quantidade de acabamento que tem de fazer afecta o custo e o tempo que demora a fazer o molde.

Quais são os problemas e soluções comuns de design de moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é um processo complexo com vários desafios potenciais de conceção que podem ter impacto na qualidade do produto e na eficiência da produção.

Os problemas comuns de moldagem por injeção, como empenos, marcas de afundamento e flash, podem ser atenuados através da otimização da temperatura do molde, do ajuste do tempo de arrefecimento e da garantia de uma ventilação adequada para melhorar a consistência do produto e reduzir os defeitos.

Rebarba

O flash é o plástico extra na superfície de separação do molde ou no pino ejetor.

Causas do Flash

força de aperto insuficiente, problemas de molde, más condições de moldagem, conceção incorrecta do sistema de escape.

Soluções

Projeto do molde: Projete o molde para que ele feche firmemente quando travado. Verifique as dimensões das saídas de ar e limpe a superfície do molde.

Injetora: selecione uma injetora com a força de fechamento adequada.

Processo de moldagem: aumente o tempo de injeção, reduza a velocidade de injeção, diminua as temperaturas do cilindro e do bico e reduza as pressões de injeção e de recalque.

Raias de prata

As estrias prateadas surgem quando a água, o ar ou o material carbonizado são distribuídos na superfície da peça na direção do fluxo.

Causas das estrias prateadas

O teor de humidade da matéria-prima é demasiado elevado, o ar fica retido na matéria-prima, a degradação do polímero: o material está contaminado; a temperatura do tambor é demasiado elevada; o volume de injeção é insuficiente.

Soluções

Material: Antes da moldagem por injeção, seque a matéria-prima conforme os dados fornecidos pelo fabricante.

Projeto do molde: Certifique-se de que haja saídas de ar suficientes.

Processo de moldagem: Escolha a injetora e o molde adequados; ao trocar de material, remova completamente do cilindro o material anterior; melhore o sistema de ventilação; e reduza a temperatura do fundido, a pressão de injeção ou a velocidade de injeção.

Amassado

A mossa ocorre quando a superfície da peça é côncava na espessura da parede.

Causas da formação de mossa

A pressão de injeção ou a pressão de retenção é demasiado baixa, o tempo de retenção ou o tempo de arrefecimento é demasiado curto, a temperatura de fusão ou a temperatura do molde é demasiado elevada e a conceção da estrutura da peça é inadequada.

Soluções

Estrutura do projeto: Texturize as superfícies propensas a marcas de afundamento, reduza a espessura das paredes grossas da peça e minimize a relação entre espessura e diâmetro. A relação entre as espessuras de paredes adjacentes deve ser mantida entre 1,5 e 2, com transições suaves sempre que possível. Redimensione a espessura das nervuras de reforço, dos rebaixos e das nervuras de canto; em geral, recomenda-se que ela corresponda a 40%–80% da espessura básica da parede.

No caso de defeitos de solda, analise as causas e soluções para linhas de solda e, com base nas evidências do fluxo, ajuste a pressão de injeção, a pressão de recalque, as dimensões ou a posição do ponto de injeção.

Marca de soldadura

A marca de soldadura ocorre quando dois fluxos de material se encontram e se soldam, causando um defeito na superfície.

Causas da marca de soldadura

Se existirem orifícios, inserções ou modo de moldagem por injeção multi-gate na peça, ou se a espessura da parede da peça for irregular, podem ocorrer marcas de soldadura.

Soluções

**Material:**Melhorar o escoamento do plástico fundido.

Projeto do produto: Altere o processo de fabricação do produto e a espessura das paredes.

Projeto do molde: Mude a posição do ponto de injeção e acrescente saídas para o ar.

Condições do processo: Aumente a temperatura do plástico e use menos desmoldante. As marcas de queimadura surgem quando o ar preso no molde não consegue escapar com rapidez suficiente e o plástico queima no final do fluxo.

Deformação e empeno

A deformação por empeno é quando a forma da peça moldada por injeção fica toda baralhada e se deforma de forma desigual, o que não é o que se pretende. É uma das coisas que pode correr mal quando se fazem coisas com moldes de injeção.

O que devem os engenheiros fazer antes de libertar o design?

Um design pronto para lançamento é aprovado pelo DFM após a verificação das paredes, do ângulo de saída, dos pontos de injeção, da linha de junta, do arrefecimento, da ejeção, da contração e da inspeção.

Assim, você compreenderá em detalhes o que é necessário e como executar o processo. As regras de projeto para moldagem por injeção apresentadas neste artigo ajudarão a otimizar o processo, assegurar uma produção econômica e reduzir os tempos de ciclo. Consulte nosso Guia completo de moldes de injeção para uma visão abrangente.

Perguntas mais frequentes

Qual é a regra mais importante no design de moldagem por injeção?

A regra mais importante é manter a peça fácil de encher, arrefecer, ejetar e inspecionar, sem acrescentar complexidade desnecessária às ferramentas. Uma espessura de parede uniforme, ângulos de saída práticos, decisões claras sobre a linha de partição e uma localização realista do ponto de injeção são normalmente mais importantes do que acrescentar muitas características pequenas. Um projeto que pareça aceitável em CAD pode falhar na produção se criar ar retido, refrigeração desigual, elevada força de ejeção ou defeitos visuais. Antes da aprovação, o projeto deve ser analisado tendo em conta tanto a função do produto como as restrições de fabrico do molde.

Quanto ângulo de saída deve usar uma peça moldada por injeção?

Um ponto de partida prático consiste em utilizar pelo menos 1 a 2 graus de ângulo de desmoldação na maioria das faces verticais, aumentando depois o ângulo em paredes mais profundas, superfícies texturadas ou materiais que contraem fortemente sobre o macho. O valor exato depende da profundidade da peça, do acabamento superficial, da contração da resina e da direção de ejeção. O ângulo de desmoldação deve ser acrescentado numa fase inicial, porque alterações tardias podem deslocar as linhas de separação, alterar os shut-offs e afetar a aparência. Se uma superfície tiver de permanecer reta, o fabricante do molde deve avaliar se o polimento, a disposição dos ejetores ou a escolha do material podem reduzir o risco de desmoldação.

Porque é que a espessura da parede importa tanto?

A espessura da parede controla a pressão de enchimento, o tempo de arrefecimento, a contração, as marcas de contração, o empeno e o consumo de material. As zonas espessas arrefecem lentamente e podem criar marcas de contração ou vazios internos, enquanto as zonas finas podem ficar incompletas ou apresentar linhas de soldadura frágeis se o fundido solidificar demasiado depressa. O projeto mais seguro mantém geralmente as paredes tão uniformes quanto possível e utiliza nervuras, ressaltos ou transições graduais em vez de secções espessas abruptas. Quando a espessura tem de mudar por motivos de resistência, a transição deve ser suficientemente suave para assegurar o fluxo da resina e um arrefecimento previsível.

Quando deve um design usar nervuras em vez de paredes mais espessas?

As nervuras são úteis quando a peça necessita de rigidez, mas uma parede mais espessa criaria rechupes, um tempo de arrefecimento mais longo ou custos excessivos de material. Normalmente, uma nervura deve ser mais fina do que a parede adjacente, incluir um ângulo de desmoldagem e ligar-se com um raio suficiente para evitar a concentração de tensões. As nervuras também necessitam de espaçamento para que o aço possa ser devidamente maquinado e polido. Se um elemento necessitar simultaneamente de resistência e de uma superfície estética, o posicionamento das nervuras deve ser analisado em função da localização do ponto de injeção, da direção do fluxo e de eventuais marcas visíveis na face aparente.

O que devem os compradores perguntar a um fornecedor antes de começar a ferramentação?

Antes de cortar o aço, os compradores devem perguntar se o fornecedor analisou a espessura das paredes, os ângulos de saída, a linha de separação, a localização dos pontos de injeção e dos extratores, a disposição do arrefecimento, a contração do material, o empilhamento das tolerâncias e as expectativas estéticas. Devem também perguntar que riscos exigem alterações de DFM e quais podem ser tratados durante a amostragem. Uma revisão clara antes do fabrico da ferramenta é mais económica do que corrigir um molde acabado depois de surgirem defeitos. Para peças de produção, o fornecedor deve relacionar as decisões de design com o tempo de ciclo, o método de inspeção, o acesso para manutenção e a vida útil prevista da ferramenta.

Precisa de uma cotação para seu projeto de moldagem por injeção?

Obtenha preços competitivos, feedback de DFM e o cronograma de produção da equipe de engenharia da ZetarMold.

Solicite um orçamento gratuito → Consulte nosso guia do processo de moldagem por injeção para entender o processo e nosso guia para selecionar fornecedores de moldagem por injeção antes de comparar preços.