Moldagem por injeção caseira: como moldar peças plásticas 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 modelagem por deposição fundida (FDM) e de fusão multijato de náilon da HP (MJF) para prototipagem com materiais termoplásticos, mas oferecem bom nível de detalhe.

Tamanho de impressão: As impressoras 3D de uso doméstico são feitas para produzir peças pequenas e lotes reduzidos. São como versões em miniatura das máquinas maiores. O tamanho médio de impressão costuma ser de 145 x 145 x 175 mm.

Materiais: Embora a impressora seja pequena, oferece muitos materiais. Há resinas para peças transparentes, rígidas, odontológicas e flexíveis. Os materiais mais comuns na impressão 3D de mesa são resinas de policarbonato (PC), acrilonitrila butadieno estireno (ABS) e poliuretano elastomérico (EPU). Também existem muitos materiais mais baratos no mercado, que custam cerca de 15 euros por 500 ml.

Resolução: A resolução das impressoras 3D de mesa costuma ser bastante boa para sua faixa de preço, com espessuras de camada de aproximadamente 25-200 mícrons. No entanto, às vezes pode piorar após uso intenso.

Peso: As impressoras SLA de resina para mesa pesam menos de 10 kg e são muito fáceis de transportar.

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.

A utilidade de uma máquina de moldagem por injeção de bancada depende da aplicação e das necessidades do usuário. Para entusiastas de projetos domésticos e pequenos estúdios, ela pode oferecer uma forma barata, rápida e fácil de usar 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 estão entre os tipos mais populares na impressão 3D. Elas endurecem rapidamente sob luz ultravioleta, oferecem cura rápida e excelente reprodução de detalhes. São adequadas à fabricação de modelos detalhados, obras de arte e peças mecânicas de alta qualidade.

Resinas compostas: As resinas compostas são produzidas pela mistura de dois ou mais materiais de resina. É possível ajustar sua resistência e dureza em diferentes proporções, permitindo fabricar desde objetos macios até rígidos. Elas também apresentam boa resistência química e térmica.

Resinas de silicone: As resinas de silicone são materiais de alto desempenho, com elevada resistência, dureza, estabilidade em altas temperaturas e excelentes propriedades mecânicas. Também oferecem boa resistência às intempéries e estanqueidade ao ar, por isso são frequentemente usadas na fabricação de componentes automotivos de alto padrão e peças aeroespaciais.

Resina termoplástica: A resina termoplástica é um material que pode sofrer deformação plástica em altas temperaturas. Apresenta 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 metila), é um material termoplástico leve, transparente e com boa resistência mecânica. Não é dúctil, mas resiste bem a lascas.

ABS; O ABS é um dos materiais de moldagem por injeção mais conhecidos. Apresenta boa resistência e tenacidade, resistência a impactos e resistência química a ácidos, bases e óleos. É totalmente opaco e pode ser moldado por injeção em diversas cores. Além disso, é muito barato em comparação com os outros materiais plásticos para moldagem por injeção desta lista.

Náilon; O náilon é um excelente material. É resistente, suporta o calor e possui boas propriedades de atrito e desgaste. Existe na natureza, mas também pode ser produzido em laboratório; a versão sintética é ótima para moldagem por injeção. Além disso, absorve bem as vibrações, sendo adequado para fabricar itens que reduzem ruídos.

PC; O PC é extremamente tenaz e resistente a lascas e impactos. É transparente e preserva suas propriedades mecânicas e aparência em uma ampla faixa de temperaturas. Por isso, funciona muito bem em ambientes de alta temperatura.

POM; O POM é excelente para aplicações que exigem alta precisão. É rígido e pouco sujeito a deformações. Também é liso e apresenta baixo atrito, sendo adequado a componentes que se friccionam com frequência. Além disso, suporta temperaturas muito baixas.

PP; O PP está presente em toda parte, especialmente nos armários da cozinha na forma de recipientes para alimentos. É um dos plásticos mais comuns aprovados pela FDA para uso em moldagem por injeção de plástico. É rígido, resistente ao calor e a produtos químicos e pode ser reciclado muitas vezes. Essas qualidades facilitam seu processamento.

PS; O PS é um dos poucos materiais frágeis usados em moldagem por injeção. É particularmente leve, resistente à umidade e a reações químicas e muito adequado à moldagem por injeção de plástico em casa, pois contrai uniformemente ao esfriar no molde.

PE; O PE divide-se em três categorias principais com densidades diferentes: polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de baixa densidade (LDPE) e tereftalato de polietileno (PET). Em geral, os tipos de PE são dúcteis e apresentam boa resistência ao impacto e à fluência, podendo suportar cargas mecânicas por longos períodos sem se deformar. Além disso, resistem a reações químicas.

TPE; O TPE difere dos outros materiais de moldagem por injeção por ser uma mistura de plástico e borracha. Ele reúne as melhores características de ambos: é flexível, muito extensível, resistente e reciclável. E o melhor é que custa pouco em comparação com a maioria das alternativas de borracha.

TPU; O TPU é outra mistura de borracha e plástico que apresenta propriedades muito desejáveis graças ao seu componente de poliuretano. É muito duro e possui excelente resistência à compressão, à abrasão e a produtos químicos. Além disso, essas propriedades pouco se alteram em 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 de moldagem por injeção caseira varia de acordo com o projeto e o volume necessários, mas estas dicas ajudarão a aumentar a taxa de sucesso. Para reduzir a visibilidade das linhas de impressão na peça acabada, imprima o molde plástico com uma altura de camada menor, de 50 ou 25 mícrons por camada em vez do padrão de 100. Esteja ciente de que isso aumentará 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.

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