A impressão 3D está a transformar a indústria de moldagem por injeção ao permitir uma produção de moldes mais rápida e económica. Este processo permite a criação rápida de protótipos de moldes complexos, reduzindo os prazos de entrega e os custos de fabrico.

A impressão 3D para moldes de injeção oferece uma prototipagem mais rápida, custos reduzidos e a capacidade de produzir geometrias complexas. É normalmente utilizada em indústrias como a automóvel, a eletrónica de consumo e os dispositivos médicos. As vantagens incluem tempos de execução mais rápidos, a capacidade de testar rapidamente os projectos e um investimento inicial mais baixo em comparação com os métodos tradicionais.

Embora a impressão 3D ofereça inúmeras vantagens, é importante compreender as limitações e considerações da utilização desta tecnologia para o fabrico de moldes. Explore como os moldes impressos em 3D se comparam aos moldes tradicionais em termos de durabilidade e escalabilidade da produção.

Como conceber peças para moldes de injeção de impressão 3D?

Para conceber peças para moldes de injeção de impressão 3D, concentre-se em caraterísticas como ângulos de inclinação, espessura da parede e geometria da peça para garantir um enchimento suave do molde e uma remoção fácil. Utilize a flexibilidade da impressão 3D para criar geometrias complexas e reduzir os custos das ferramentas tradicionais. As considerações importantes incluem a seleção de materiais e a orientação da impressão para evitar pontos fracos.

O que é a impressão 3D?

A impressão 3D, também conhecida como tecnologia de fabrico aditivo, é um método de construção de objectos tridimensionais com base em ficheiros de modelos CAD tridimensionais, utilizando materiais como pó, filamentos ou folhas através do fabrico em camadas e da tecnologia de sobreposição camada a camada.

O que é utilizado para criar peças para impressão 3D?

Monte o molde na estrutura metálica e prepare-o para a moldagem por injeção. Para criar um molde, é necessário dispor de um modelo 3D da peça que se pretende produzir. As peças são concebidas utilizando um software de desenho assistido por computador (CAD), respeitando os princípios da moldagem por injeção.

O software CAD é uma aplicação informática utilizada para criar e editar gráficos de design. Encontra aplicações em vários domínios, incluindo maquinaria, arquitetura, mobiliário doméstico e têxteis. As principais funções do software CAD abrangem o desenho plano, permitindo aos utilizadores gerar elementos gráficos fundamentais como linhas, círculos, elipses, polígonos e splines.

Estes programas também oferecem ajudas de desenho como a ortogonalidade, o encaixe de objectos e o seguimento polar. O software CAD não se destina apenas ao desenho 2D e à renderização complexa, mas também à documentação do projeto e ao desenho 3D fundamental.

O CAD é um software automatizado de desenho assistido por computador, capaz de produzir desenhos bidimensionais e projectos tridimensionais básicos. Os utilizadores podem gerar desenhos sem necessitarem de conhecimentos de programação, o que o torna amplamente utilizado a nível mundial em sectores que abrangem a construção civil, a decoração e a indústria. As suas aplicações incluem o desenho, desenhos de engenharia, a indústria eletrónica, o processamento de vestuário e muito mais.

As principais funções de CAD incluem desenho plano, ferramentas de desenho auxiliares, edição gráfica, dimensionamento, gestão de camadas e capacidades de desenho tridimensional. Além disso, o software CAD fornece funcionalidades de edição gráfica robustas para tarefas como mover, copiar, rodar, organizar, esticar, estender, cortar e dimensionar objectos. As aplicações CAD específicas centram-se no desenho preciso para referenciação de planos, na criação de gráficos complexos, na utilização de bibliotecas de modelos e no desempenho de um papel significativo no planeamento urbano, no design de jardins, na eletrónica, no design de moda e em várias outras indústrias.

Que tipo de molde conceber?

Utilizando a bracelete do relógio como exemplo, o design do molde utiliza a resina de alta temperatura V2 de 50 mícrones, conhecida pela sua excelente qualidade e resolução excecional. Para garantir uma libertação óptima, aplique 40 a 50 pulverizações de spray de libertação de moldes padrão por camada.

A impressão com uma altura de camada precisa de 50 microns melhora o efeito de pulverização, produzindo um acabamento de superfície ultra-suave que facilita a remoção fácil das peças do molde. O molde impresso em 3D não necessita de arrefecimento suplementar e não há sinais de quaisquer reacções adversas entre o material de injeção e a resina de impressão.

Que tipo de materiais de impressão escolher?

O melhor material de impressão depende das necessidades específicas do seu projeto. Para a impressão 3D, o PLA é ideal para uma utilização fácil, enquanto o ABS oferece maior resistência. Para a impressão tradicional, a qualidade do papel e o tipo de tinta são essenciais para a durabilidade e qualidade de impressão. Considere factores como a resistência à temperatura, a flexibilidade e o respeito pelo ambiente ao fazer a sua seleção.

Com o avanço contínuo da tecnologia de impressão 3D, o desempenho dos materiais de impressão 3D está a melhorar constantemente, melhorando as funções dos produtos de impressão 3D produzidos. A utilização da impressão 3D para fabricar ferramentas de utilização final (peças finais) é cada vez mais comum.

Quais são os requisitos dos materiais de impressão 3D? O desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D depende em grande medida do progresso dos materiais. Atualmente, existem vários tipos de materiais de impressão 3D, cada um adaptado a tecnologias de impressão 3D específicas.

Por exemplo, os filamentos são utilizados em Tecnologia de impressão FDM¹. Atualmente, os filamentos mais comuns têm 1,75 mm de diâmetro, estando também disponíveis alguns com 3 mm de diâmetro, como o PLA, ABS, TPU, etc. Os consumíveis líquidos são utilizados na tecnologia de fotopolimerização, geralmente resinas fotossensíveis.

Os consumíveis em pó são frequentemente impressos utilizando a tecnologia SLS. Os mais comuns são o nylon, como o PA12, PA11, PA-GF, etc. A maioria dos consumíveis para a impressão 3D de metal está na forma de pó, e as tecnologias SLM e EBM são as mais comuns. Nos últimos anos, surgiu também a impressão 3D em metal utilizando a tecnologia FDM.

No entanto, como este tipo de filamento 3D metálico não é um filamento metálico 100%, mas sim um filamento feito de uma base de plástico com partículas metálicas dispostas uniformemente, é necessário um pós-processamento profissional, como desengorduramento e sinterização, após a conclusão da impressão do modelo para remover os componentes de plástico antes de se poder obter uma impressão metálica. Este processo é frequentemente designado por impressão 3D metálica indireta.

Os materiais de impressão 3D adequados para o fabrico de moldes de injeção devem possuir as seguintes caraterísticas

Expressão de elevado pormenor: Os moldes de injeção requerem uma elevada precisão dimensional e superfícies lisas. Os moldes de elevada precisão produzem peças de precisão igualmente elevada.

Resistência a altas temperaturas: Uma temperatura de deflexão térmica elevada (HDT) é crucial, não só para garantir que o molde não falha durante o processo de injeção, mas também para permitir um controlo mais preciso do processo.

Elevada rigidez: O molde deve manter uma boa precisão dimensional ao longo de várias séries e suportar pressões elevadas sem deformação durante a injeção de material.

Quais são os principais processos de impressão 3D?

A impressão 3D envolve a colocação de materiais em camadas, como plásticos ou metais, para criar objectos diretamente a partir de modelos digitais. As principais fases são a conceção do modelo, a preparação da impressora e a construção do objeto camada a camada. Os métodos mais comuns incluem FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithography) e SLS (Selective Laser Sintering). Esta tecnologia oferece vantagens como a prototipagem rápida, a poupança de custos em pequenos lotes e a capacidade de criar geometrias complexas.

Ao contrário das impressoras tradicionais, que são planas, as impressoras 3D são tridimensionais e são compostas por componentes de controlo, componentes mecânicos, cabeças de impressão, consumíveis e suportes. Qual é o seu princípio? Depois de desenhar uma imagem tridimensional no computador, esta é impressa camada a camada utilizando plástico ou outros materiais. A repetição contínua do plano torna-se a imagem tridimensional. O processo principal da impressão 3D é o seguinte.

Modelação

A criação de um modelo digital é o primeiro passo no processo de impressão 3D. O método mais comum de gerar modelos digitais é através de software de desenho assistido por computador (CAD). Existem inúmeros programas CAD gratuitos e profissionais que são compatíveis com a impressão 3D. O passo mais crítico é a criação do modelo CAD ou CG, que é também a parte central do software de modelação.

Modelo de divisória

Depois de utilizar um computador para modelação 3D, o desenho tem de ser segmentado e disposto em camadas antes de ser importado para uma impressora para impressão passo a passo. Os formatos de ficheiro mais comuns para este processo incluem STL e PLY. Se necessitar de impressão a cores, a escolha preferida é geralmente o PLY devido às suas capacidades de alta resolução.

Importação de dados

Quando o desenho do modelo estiver concluído, basta introduzi-lo na impressora 3D utilizando uma unidade flash USB ou um cabo de dados. De seguida, configure as definições de impressão. Quando as definições estiverem finalizadas, ligue a impressora 3D e inicie o processo de impressão. Através de uma série de fases complexas, será produzida uma coleção de modelos meticulosamente trabalhados, adequados para utilização imediata em processos de fabrico, incluindo aplicações de materiais avançados.

O que é a preparação para a moldagem por injeção e os modelos de ensaio?

A preparação para a moldagem por injeção envolve a criação de modelos CAD precisos, a seleção do material certo e a garantia de que o molde é corretamente concebido e testado. Os principais aspectos incluem a simulação do processo de moldagem por injeção, a realização de ensaios e o ajuste de parâmetros como a temperatura, a pressão e a velocidade. Estes passos ajudam a identificar precocemente potenciais problemas, reduzindo os defeitos e melhorando a eficiência da produção.

O que é a moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é um processo de fabrico predominante na indústria dos plásticos. Essencialmente, o plástico fundido é injetado numa cavidade do molde, deixa-se arrefecer e endurecer e, em seguida, o molde é aberto para remover a peça de plástico.

O que é um modelo de teste?

O modelo de teste, também conhecido como modelo 3D, foi especificamente concebido para avaliar várias propriedades de impressão de impressoras 3D ou materiais. Os modelos de teste de impressoras 3D comuns incluem o 3DBenchy, uma placa de montagem multifuncional, o cubo XYZ, a torre de temperatura constante, o PolyPearl, o teste de precisão, o teste de nivelamento, o ângulo de inclinação, a ponte de seis lados e o kit de combinação.

Entre estes, o mais icónico é o 3DBenchy - reconhecido como um modelo especializado para testes de impressão 3D e o modelo de teste mais utilizado. Este modelo engloba todos os elementos essenciais para avaliar as capacidades de impressão 3D. Por exemplo, o seu casco apresenta uma superfície curva lisa que permite testar a impressão de superfícies curvas suspensas sem apoio.

O modelo é perfeitamente simétrico em ambos os lados, facilitando a avaliação da precisão do eixo X-Y e a identificação de quaisquer deformações. Além disso, o texto intrincado no navio serve para avaliar a resolução de impressão da impressora, enquanto as chaminés e janelas redondas são ideais para testar a precisão dos círculos impressos.

Quais são os principais tratamentos pós-moldagem?

Os tratamentos pós-moldagem incluem processos como o corte, o acabamento da superfície, a pintura e a montagem. Estes passos ajudam a melhorar a qualidade da superfície da peça, a remover o excesso de material e a garantir que se adequa a requisitos específicos de design. Os tratamentos comuns são utilizados em indústrias como a automóvel, a eletrónica e o fabrico de dispositivos médicos.

Depois de remover o suporte, a peça de trabalho tem de ser separada da placa de base, normalmente utilizando corte de fio, serragem, etc. A separação por corte de arame demora muito tempo e é maioritariamente utilizada para separar peças de trabalho com muitos apoios e juntas de apoio de paredes finas, porque este método de separação é relativamente suave e não causa deformação da peça de trabalho. Quando a peça de trabalho é pequena, tem poucos suportes, ou a ligação de suporte é uma estrutura sólida, para poupar tempo de separação, pode também ser utilizado um cinzel para remover diretamente a peça de trabalho.

Após a conclusão da impressão 3D, a peça de trabalho impressa é submersa no pó. Ao recolher a peça, os resíduos gerados pela sinterização são primeiro removidos para evitar que os resíduos contaminem o pó; em seguida, a bancada de trabalho é levantada e a limpeza preliminar do pó é realizada no armazém de processamento. Utiliza-se uma escova para varrer o pó não sinterizado fixado à superfície da peça de trabalho para o tanque de recuperação de pó para reciclagem e, finalmente, retirar a peça de trabalho e o substrato em conjunto.

Limpeza de pós

Este método de limpeza do pó é direcionado principalmente para os canais de arrefecimento do molde. Pode utilizar uma escova para limpar diretamente o pó, ou empregar equipamento auxiliar como um aspirador ou um secador de cabelo para eliminar o pó preso no canal de arrefecimento. A configuração do canal de arrefecimento tem um impacto significativo na complexidade da limpeza do pó, incluindo factores como o diâmetro, o raio de curvatura do canal, etc.

Jato de areia

O jato de areia consiste na utilização de ar comprimido para impulsionar um feixe de jato de alta velocidade que pulveriza materiais abrasivos (tais como minério de cobre, areia de quartzo, esmeril, areia de ferro, areia de Hainan, etc.) sobre a superfície da peça a tratar. Este processo tem como objetivo melhorar o aspeto ou a forma da peça, induzindo modificações específicas de desempenho.

Outras vantagens técnicas do processo de fusão selectiva por laser (SLM) incluem a capacidade de moldar peças com estruturas complexas e irregulares. O molde de injeção possui canais de arrefecimento internos e vários elementos estruturais externos, como saliências e orifícios côncavos.

Atualmente, os desafios surgem devido à rugosidade superficial relativamente grande das peças produzidas pelo processo SLM e à complexidade do controlo da precisão.

Como resultado, a aplicação direta de moldes moldados por SLM na moldagem de plásticos, particularmente para peças com elevado acabamento superficial e especificações de precisão, ainda não está totalmente desenvolvida. Por conseguinte, são necessários métodos de maquinação tradicionais adicionais para o processamento subsequente, de modo a obter a precisão do molde, a qualidade da superfície e outras especificações necessárias.

Quais são os principais princípios da tecnologia de impressão 3D?

A impressão 3D cria objectos camada a camada a partir de ficheiros digitais, permitindo a criação rápida de protótipos e a produção a pedido. Os princípios fundamentais incluem a extrusão de materiais, a sinterização selectiva por laser e a fotopolimerização. É normalmente utilizado nos sectores aeroespacial, da saúde, automóvel e dos bens de consumo. As principais vantagens incluem a redução do desperdício de material, iterações de design mais rápidas e custos de produção mais baixos. Na prática, os princípios da tecnologia de impressão 3D incluem principalmente os seguintes aspectos:

Moldagem por fotopolimerização

Relativamente ao princípio de funcionamento da moldagem por fotopolimerização, esta utiliza principalmente um laser ou outros materiais sensíveis ao calor iluminados por uma fonte de luz. Esta tecnologia é atualmente uma das tecnologias mais intensamente investigadas e em mais rápido crescimento. É utilizada principalmente na produção de peças com estruturas relativamente complexas e de elevada precisão.

Prototipagem rápida por deposição fundida

No domínio da prototipagem rápida por deposição fundida, é comummente designada por fabrico de filamentos fundidos (FFF). O processo implica o aquecimento e a fusão de um filamento termoplástico, que é depois extrudido através de um bocal antes de ser solidificado na forma pretendida. Esta camada iterativa de material é crucial para garantir a integridade estrutural e a qualidade do produto final. A FFF é a tecnologia predominante utilizada no domínio da impressão 3D devido à sua eficiência e adoção generalizada.

Colagem tridimensional de pós

Na colagem tridimensional de pó, o princípio principal é que os operadores utilizem eficazmente bicos específicos para pulverizar adesivo na área designada. Este processo permite a ligação do pó a outros materiais, criando assim uma forma de secção transversal mais refinada. A repetibilidade é crucial para uma implementação bem sucedida, permitindo uma maior produtividade. Esta técnica é comummente utilizada no domínio da tecnologia de impressão 3D.

Conclusão

Os designers de produtos, empresários e educadores utilizam o fabrico de moldes para replicar peças em vários sectores. A moldagem por injeção destaca-se como um processo versátil normalmente utilizado para fabricar estas peças em grandes quantidades.

Moldagem por injeção de grandes volumes²A moldagem por injeção de metais por injeção revela-se rentável, eficiente, repetível e resulta em peças de primeira qualidade. No entanto, para lotes mais pequenos, as despesas e o tempo associados à criação de moldes a partir de metais de molde típicos colocam desafios ao procedimento, impedindo frequentemente o acesso à moldagem por injeção desta magnitude para numerosas empresas.

Em resumo, a utilização da impressão 3D para criar moldes de injeção envolve a conceção de peças, a criação de moldes, a seleção de materiais de impressão, a impressão 3D dos moldes, a preparação para a moldagem por injeção, o teste de modelos e pós-processamento das peças moldadas por injeção³.

Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia no nosso país, os conhecimentos especializados em Impressão 3D⁴ A tecnologia tem registado progressos significativos. Esta tecnologia é predominantemente utilizada em vários sectores, tais como laboratórios, empresas e residências.

A capacidade de processar superfícies curvas utilizando a tecnologia 3D oferece vantagens que ultrapassam as das técnicas convencionais de moldagem e processamento. A integração da tecnologia 3D na atual indústria de moldes melhorou significativamente os padrões de fabrico do nosso país.