Introdução: A moldagem por injeção está em todo o lado. De facto, a maioria dos produtos de plástico no mundo de hoje são fabricados utilizando moldagem por injeção. Embora seja ótimo para a produção em grande escala, os moldes metálicos tradicionais maquinados por CNC são dispendiosos e demoram muito tempo a fabricar para a produção de pequenos volumes.

Se estiver a criar protótipos ou a produzir pequenos volumes (como 10-1000 peças), os moldes de injeção impressos em 3D são uma excelente forma de poupar tempo e dinheiro. Também lhe permitem ser mais flexível no seu processo de fabrico. Pode testar designs de moldes, fazer alterações facilmente e iterar designs muito mais rapidamente e de forma muito mais económica do que a maquinagem CNC tradicional.

Fazer moldes personalizados com uma impressora 3D de estereolitografia é fácil e conveniente, permitindo-lhe combinar o melhor da impressão 3D e das técnicas de moldagem tradicionais. Neste guia, mostrar-lhe-emos como fazer moldagem por injeção DIY e dar-lhe-emos todas as ferramentas e dicas de que necessita para utilizar moldes impressos em 3D para moldagem por injeção de plástico internamente.

O que é necessário para a moldagem por injeção "faça você mesmo"?

Impressoras 3D SLA de secretária de elevado desempenho

As impressoras 3D SLA de secretária são máquinas de alto desempenho que podem produzir moldes com caraterísticas nítidas e um acabamento de superfície suave, o que significa que pode produzir peças de alta qualidade. Pode utilizar as impressoras 3D SLA para mais do que apenas fazer moldes de plástico. Também são óptimas para a criação de protótipos e outras coisas que é necessário fazer quando se está a desenvolver um produto.

Preço: As impressoras SLA são mais caras do que as impressoras de modelação por deposição fundida (FDM) e as impressoras HP Nylon Multi-Jet Fusion (MJF) para a criação de protótipos com materiais termoplásticos, mas fornecem bons detalhes.

Tamanho da impressão: As impressoras 3D de consumo são concebidas para fabricar pequenas peças e pequenos lotes. São como versões mini das grandes. O tamanho médio de impressão é médio, normalmente 145 x 145 x 175 mm.

Materiais: Embora a impressora seja pequena, tem uma grande quantidade de materiais. Tem resinas para peças transparentes, sólidas, dentárias e flexíveis. Os materiais mais comuns para a impressão 3D de secretária são o policarbonato (PC), o acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) e as resinas de poliuretano elastomérico (EPU). Existem também muitos materiais mais baratos no mercado. Custam cerca de 15 euros por 500 ml.

Resolução: A resolução das impressoras 3D de secretária é normalmente bastante boa para a gama de preços, com espessuras de camada de cerca de 25-200 microns. No entanto, por vezes pode piorar depois de a utilizar várias vezes.

Peso: As impressoras SLA de resina de secretária pesam menos de 10 kg e são super portáteis.

Materiais de impressão 3D

Um material de impressão 3D que pode suportar a temperatura e a pressão no molde durante o processo de moldagem por injeção. Os principais incluem o seguinte:

A resina Rigid 10K é um material super-resistente e altamente preenchido com vidro que pode lidar com uma gama mais ampla de geometrias e processos de moldagem por injeção. Tem um HDT de 218°C a 0,45 MPa e um módulo de tração de 10.000 MPa, o que significa que é forte, super duro e aguenta o calor.

A resina High Temp tem uma temperatura de deflexão térmica de 238 °C a 0,45 MPa e é boa para moldagem por injeção. É frágil, mas recomendada para materiais com temperaturas de moldagem elevadas e tempos de arrefecimento reduzidos.

A resina Grey Pro tem uma condutividade térmica mais baixa do que a resina de alta temperatura ou a resina rígida, o que significa que demora mais tempo a arrefecer, mas é mais macia e pode suportar centenas de ciclos de desgaste.

Máquinas de moldagem por injeção de secretária.

A moldagem por injeção de secretária é um processo mecânico normalmente utilizado em vários ciclos de produção para dar forma permanente a uma variedade de materiais, incluindo plásticos. Nesta página, ficará a saber o que é a moldagem por injeção, onde a moldagem por injeção é normalmente utilizada, a produção de peças e objectos de plástico, a produção de moldes e a moldagem de precisão de materiais plásticos.

Existem muitos tipos diferentes de máquinas de moldagem por injeção utilizadas pelos fabricantes. Os principais tipos de máquinas utilizadas são hidráulicas, eléctricas e híbridas (uma combinação de eléctrica e hidráulica), mas as máquinas de moldagem por injeção de secretária são geralmente eléctricas.

As máquinas de moldagem por injeção de secretária são concebidas para forçar o material fundido (normalmente plástico ou metal) para um molde que inclui uma cavidade para empurrar o material para dentro e uma fixação para moldar e fixar a peça na sua forma final. Numa máquina, os moldes podem ser de cavidade única ou de múltiplas cavidades, o que significa que apenas um ou mais produtos podem ser fabricados num só processo.

Além disso, os moldes multi-cavidades podem incluir cavidades idênticas ou únicas, pelo que os produtos criados podem ser idênticos ou individuais. Cada molde é concebido para produzir mais de um milhão de peças durante a sua vida útil, o que significa que devem ser robustos e ter tolerâncias reduzidas.

Se um ambiente de trabalho moldagem por injeção A utilidade de uma máquina depende do seu caso de utilização e das necessidades do utilizador. Para os entusiastas da bricolage em casa e para os pequenos estúdios, podem proporcionar uma forma barata, rápida e fácil de utilizar para fabricar peças e modelos complexos.

Moldagem por injeção DIY em etapas

Conceção do molde em CAD

Em primeiro lugar, selecione a sua ferramenta de software CAD preferida para desenhar a inserção do molde. Pode desenhar o seu próprio molde utilizando o desenho da cavidade da estrutura principal do molde.

Coloque as duas metades do núcleo e o desenho 3D que pretende fazer na sua ferramenta CAD.

No Blender, bloqueia uma metade do molde utilizando o ícone do olho no explorador de cenas. Quando tiveres o espaço de trabalho configurado da forma que desejas, define ambas as metades do molde para o tipo de desenho "fio" no menu Objeto.

Agora pode posicionar o molde. Durante o processo de injeção, certifique-se de que o objeto intersecta totalmente a entrada do plástico fundido. Utilize o modo ortográfico para facilitar este processo, alternando entre as vistas em perspetiva e ortográfica.

Oculte o núcleo do molde atual e, em seguida, abra o outro lado. Repita este processo, certificando-se de que o objeto intersecta totalmente a entrada da outra metade do núcleo. Quando os objectos estiverem alinhados, podes utilizar a função Boolean Difference no Blender para subtrair a área dos dois objectos que se intersectam.

Selecione a metade frontal do objeto e, em seguida, selecione a opção booleana no menu de modificadores. Selecione o objeto que vai cortar e certifique-se de que a operação "diferença" está selecionada. Aplique o operador e faça o mesmo para o outro lado.

O teu molde está agora pronto para ser impresso. Exporta cada metade, certificando-se de que seleciona a caixa "Apenas seleção" no exportador do Blender.

Moldes de impressão 3D

Para imprimir moldes em 3D, é necessário escolher um material que possa suportar a temperatura e a pressão do molde durante o processo de moldagem por injeção.

Durante o processo de fabrico do molde, a estrutura do molde de alumínio é combinada com os moldes de aço e as metades do molde são processadas utilizando uma prensa de perfuração para garantir a remoção eficaz das bolhas de ar na resina líquida.

Com base nos nossos próprios testes e estudos de caso de clientes, compilámos uma lista das resinas de impressão 3D mais populares.

Resinas fotopolimerizáveis: As resinas fotopolimerizáveis são um dos tipos de resinas mais populares na impressão 3D. Funcionam através do endurecimento rápido com luz ultravioleta. Esta resina pode endurecer rapidamente e tem um excelente desempenho em termos de pormenor. As resinas fotopolimerizáveis são boas para fazer modelos detalhados, obras de arte e peças de máquinas de alta qualidade.

Resinas compostas: As resinas compostas são fabricadas através da mistura de dois ou mais materiais de resina. É possível ajustar a resistência e a dureza desta resina em diferentes proporções, pelo que é possível fazer tudo, desde coisas macias a coisas duras. As resinas compostas também têm boa resistência química e ao calor.

Resinas de silicone: As resinas de silicone são um material de resina de alto desempenho com elevada resistência, elevada dureza, estabilidade a altas temperaturas e excelentes propriedades mecânicas. Esta resina tem também uma boa resistência às intempéries e estanquidade ao ar, pelo que é frequentemente utilizada para fabricar peças de automóvel topo de gama e peças no sector aeroespacial.

Resina termoplástica: A resina termoplástica é um material de resina que pode ser deformado plasticamente a altas temperaturas. Esta resina tem boa resistência ao calor e à corrosão, e pode ser processada.

A resina fotossensível é o material utilizado para fazer coisas com uma impressora 3D que utiliza a luz para endurecer a resina. É um líquido que se transforma num sólido quando se faz incidir luz sobre ele. É feita de uma série de químicos diferentes, mas os principais são polímeros, fotoiniciadores e diluentes.

Existem 9 tipos diferentes de resina fotossensível que pode utilizar com uma impressora 3D: resina geral, resina dura, resina de fundição de investimento, resina flexível, resina elástica, resina de alta temperatura, resina biocompatível, resina cerâmica e resina de luz do dia.

A configuração de uma impressão no PreForm, o software de preparação de impressão para impressoras 3D da Formlabs, leva apenas alguns segundos. Se o design do seu molde precisar de uma estrutura de suporte para impressão, certifique-se de posicionar a metade do molde no PreForm de modo que a cavidade fique voltada para cima. Isto facilitará o pós-processamento e proporcionará uma superfície de alta qualidade na sua peça moldada.

Dependendo da geometria e do tamanho, é possível imprimir vários moldes na plataforma de construção de uma só vez para tornar a impressão mais eficiente.

Peças de plástico moldadas por injeção

Agora que concebeu e imprimiu o seu molde em 3D, pode moldar as suas peças por injeção numa máquina de moldagem por injeção de plástico de secretária.

Há uma série de materiais à escolha para a moldagem por injeção. Aqui estão alguns dos materiais de moldagem por injeção mais comuns.

Acrílico; O acrílico, também conhecido como poli(metacrilato de metilo), é um material termoplástico leve, com boa resistência mecânica, claro e transparente. Não é dúctil, mas resiste bem às lascas.

ABS; O ABS é um dos materiais de moldagem por injeção mais reconhecidos. Tem boa resistência e tenacidade, resistência ao impacto e resistência química a ácidos, bases e óleos. É completamente opaco e pode ser moldado por injeção numa variedade de cores. O melhor de tudo é que é muito barato em comparação com os outros materiais de moldagem por injeção de plástico desta lista.

Nylon; O nylon é um ótimo material. É resistente, aguenta o calor e tem boas propriedades de fricção e desgaste. É um material natural, mas também pode ser fabricado em laboratório. O tipo fabricado em laboratório é ótimo para moldagem por injeção. Além disso, é bom a absorver vibrações, por isso é bom para fazer coisas que parem o ruído.

PC; O PC é super-resistente, resistente a lascas e a impactos. É transparente. Além disso, tem a grande qualidade de manter as suas propriedades mecânicas e o seu aspeto numa vasta gama de temperaturas. Por isso, funciona muito bem em ambientes com temperaturas elevadas.

POM; O POM é ótimo para coisas que precisam de ser muito precisas. É duro e rígido, pelo que não muda muito de forma. Também é escorregadio e macio, por isso é bom para coisas que se esfregam muito. Também pode suportar temperaturas muito baixas.

PP; O PP está à nossa volta, especialmente nos nossos armários de cozinha, sob a forma de recipientes para alimentos. É um dos plásticos mais comuns aprovados pela FDA para utilização na moldagem por injeção de plástico. É duro, resistente ao calor, resistente a produtos químicos e pode ser reciclado muitas vezes. Estas qualidades tornam-no fácil de trabalhar.

PS; O PS é um dos poucos materiais de moldagem por injeção frágeis. É particularmente leve, resistente à humidade e às reacções químicas, e é muito adequado para a moldagem por injeção de plástico doméstica porque encolhe uniformemente quando arrefece no molde.

PE; O PE está dividido em três categorias principais com densidades diferentes: polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de baixa densidade (LDPE) e politereftalato de etileno (PET). Em geral, os tipos de PE são dúcteis, têm boa resistência ao impacto e resistência à fluência (podem suportar cargas mecânicas durante longos períodos de tempo sem se deformarem). Além disso, são resistentes a reacções químicas.

TPE ; O TPE é diferente de outros moldagem por injeção porque é uma mistura de plástico e borracha. Combina o melhor dos dois mundos. É flexível, pode ser muito esticado, é forte e pode ser reciclado. Além disso, a melhor parte é que é barato em comparação com a maioria das alternativas de borracha.

TPU ; O TPU é outra mistura de borracha e plástico que possui qualidades muito desejáveis no seu componente de poliuretano. É muito duro e tem uma resistência à compressão, resistência à abrasão e resistência química muito boas. Para além disso, estas propriedades não se alteram muito a temperaturas extremas.

Antes de escolher, pense no que pretende que a peça faça e no que a máquina pode fazer. Depois, basta seguir as instruções da máquina para fazer a sua peça.

Dependendo do que está a injetar, a adesão da peça ao molde pode causar a deterioração do molde quando está a tentar retirar a peça, especialmente com materiais flexíveis como TPU ou TPE. A utilização de um desmoldante é uma óptima forma de ajudar a separar a peça do molde. Os desmoldantes de silicone funcionam com a resina Grey Pro da Formlabs, a resina de alta temperatura e a resina rígida 10K.

Dicas para os designers que experimentam a moldagem por injeção "faça você mesmo

Quando conceber o seu molde, pense se este pode ser impresso e se pode ser moldado.

O método exato para a bricolage moldagem por injeção A taxa de sucesso da impressão varia consoante o desenho e o volume de que necessita, mas estas dicas e truques ajudarão a aumentar a sua taxa de sucesso. Para reduzir a visibilidade das linhas de impressão na sua peça acabada, imprima o seu molde de plástico utilizando uma altura de camada mais pequena (50 ou 25 microns por camada em vez dos 100 predefinidos). Tenha em atenção que isto irá aumentar o tempo de impressão.

Acrescentar 2-5 graus de inclinação às superfícies perpendiculares à direção de tração facilitará a saída da peça e ajudará a evitar que o molde fique danificado. Pode lixar os planos divididos com uma lixa fina para eliminar o brilho. Pode utilizar um banho de água para arrefecer a peça mais rapidamente e evitar que se deforme. Os pormenores gravados e em relevo devem ficar a pelo menos 1 mm de distância da superfície.

Se estiver a conceber uma estrutura de alumínio, adicione 0,125 mm de espessura extra à parte de trás da forma para criar compressão e garantir uma vedação completa.

Conclusão

As pessoas falam frequentemente da impressão 3D e da moldagem por injeção como se fossem inimigos mortais, mas nem sempre é uma escolha binária. A prototipagem e a produção de baixo volume, quer seja feita por impressão 3D diretamente numa peça ou por moldagem por injeção utilizando um molde impresso em 3D, pode ser uma excelente forma de ajudar as empresas a chegarem ao mercado mais rapidamente, de forma mais económica e com menos riscos.