As peças moldadas por injeção são tipicamente produtos plásticos com espessuras de parede finas e uniformes. Embora paredes excessivamente espessas possam originar certos problemas, paredes demasiado finas também apresentam os seus próprios desafios.
Isto deve-se principalmente ao processo de arrefecimento: quando o plástico fundido entra no molde, solidifica rapidamente. Paredes mais finas originam arrefecimento mais rápido e maior resistência ao fluxo, o que pode criar uma série de problemas.
Espessura da parede inferior a 1 mm – Para a maioria dos plásticos, o “ponto ideal” para a espessura da parede situa-se geralmente entre 1,5 mm e 3 mm. Quando a espessura da parede desce abaixo de 1 mm, a peça pode ser considerada um produto de parede fina.
(Este produto tem uma espessura de parede de 0,9 mm. Embora peças de parede fina simples e pequenas não sejam difíceis de produzir, as nervuras representam muitos desafios. Continue a ler para conhecer os principais problemas no fabrico de peças plásticas de parede fina.)
Naturalmente, esta não é uma regra absoluta. A espessura mínima da parede é frequentemente determinada pelo tamanho da peça. As peças mais pequenas podem ser moldadas com paredes mais finas. Por exemplo, certas áreas de uma peça podem ter espessuras de parede tão finas como 0,2-0,3 mm. No entanto, para peças maiores, como as que têm mais de 500 mm, uma espessura uniforme de 1,5 mm pode ainda ser considerada bastante fina.
Este é um molde de família para três discos de plástico transparente. Note que o disco da frente tem 1 mm de espessura, enquanto os dois de trás têm 2 mm de espessura. Embora a espessura variável acrescente alguma complexidade à moldagem por injeção, o tamanho reduzido, a forma simples e a ausência de características como abas e nervuras tornam o processo de moldagem relativamente simples.
Neste artigo, discutiremos os desafios enfrentados ao trabalhar com peças moldadas por injeção de parede fina. Exploraremos também considerações importantes para o design de componentes plásticos, como a seleção dos materiais adequados e o design da forma da peça para minimizar potenciais problemas.
Porquê escolher o design de parede fina?
Em geral, os projectos de peças de plástico tendem a ter paredes mais espessas, mas há certas situações em que são necessárias paredes mais finas. Seguem-se algumas razões fundamentais para adotar um design de paredes finas:
Razões funcionais
- Flexibilidade: Por vezes, as peças necessitam de um certo nível de flexibilidade.
- Design compacto: Para produtos mais pequenos, como os electrónicos, manter uma espessura de parede fina é crucial para garantir a compacidade e a integridade do design geral.
(Estes são os botões de uma chave de automóvel, produzidos por moldagem de 2 disparos. Devido à exigência de transmissão de luz através do plástico branco e à necessidade de um design global compacto, a espessura da parede é mantida bastante fina.)
- Transparência: Para peças transparentes, certos materiais (por exemplo, polipropileno) requerem paredes mais finas para manter a transparência adequada.
Considerações sobre os custos
- Poupança de material: Para a produção de grandes volumes, cada grama conta! A redução da espessura da parede não só reduz os custos de material, como também ajuda a diminuir o ciclo de moldagem por injeção tempo. Uma vez que a eficiência da produção está intimamente ligada aos custos de processamento, a otimização do tempo de ciclo pode conduzir a poupanças significativas.
Problemas comuns e soluções para a moldagem por injeção de paredes finas
As peças de parede fina são relativamente fáceis de fabricar se a estrutura for simples, com um mínimo de nervuras e saliências, um grande ângulo de inclinação (que facilita a desmoldagem) e poucos orifícios. No entanto, se estes factores não forem considerados, a dificuldade da moldagem por injeção aumenta e a probabilidade de surgirem problemas também aumenta. Em geral, as peças moldadas por injeção de parede fina podem deparar-se com os seguintes problemas
Encolhimento do produto menor do que o esperado, levando a peças superdimensionadas
Os produtos de parede fina arrefecem e solidificam mais rapidamente, fazendo com que a taxa de contração do material seja inferior ao habitual. Isto resulta num produto final maior do que o previsto.
Solução: Durante a fase de design, é importante ter em conta potenciais alterações nas taxas de contração. A análise de fluxo de molde pode ajudar a prever isto, e ter experiência prévia com produtos semelhantes é invaluable para fazer avaliações precisas.
Por exemplo, num caso, a peça era feita de náilon reforçado, que tipicamente tem uma taxa de contração de 0,5% (com base num intervalo de 0,3-0,8%). No entanto, na prática, a sua taxa de contração foi de apenas cerca de 0,2%, e prolongar o tempo de manutenção não a aproximou de 0,5%. Acabámos por mudar para náilon puro, que tem uma taxa de contração típica de cerca de 1,2% (dentro de um intervalo de 1,0-1,5%). A taxa de contração real do náilon puro foi de 0,5%, cumprindo as dimensões exigidas. Se a substituição do material não for viável, modificar o molde é a única solução.
Deformação local e marcas de branqueamento, ou mesmo deformação completa
Este problema ocorre tipicamente em zonas com paredes laterais altas, nervuras e bosses que têm um pequeno ângulo de desmoldagem. A espessura fina da parede reduz a resistência da peça, tornando-a incapaz de suportar a força de ejecção, o que leva à deformação e branqueamento do material. Em casos mais graves, a peça pode ficar completamente deformada ou mesmo quebrada.
Solução: Para resolver isto, pode reduzir a altura das paredes laterais, nervuras e bosses, aumentar o ângulo de desmoldagem e polir a superfície do molde nestas zonas para reduzir a resistência à ejecção. Além disso, prolongar o tempo de arrefecimento durante a moldagem por injeção permite que a peça solidifique mais antes da ejecção, reduzindo a probabilidade de deformação.
Tiro curto: Material insuficiente em alguns domínios
Devido à espessura mais fina da parede, a resistência ao fluxo aumenta, o que pode levar à falta de material em certas áreas da peça.
Solução: Para resolver isto, pode aumentar a temperatura do molde e do material para melhorar a fluidez. Melhore a ventilação e aumente o tamanho das entradas de injeção. Além disso, aumentar a pressão e a velocidade de injeção pode ajudar. Também é benéfico utilizar materiais com melhor fluidez, como PP, PA ou PE.
Linhas de soldadura: Linhas visíveis devido ao arrefecimento mais rápido
Devido ao arrefecimento mais rápido de paredes mais finas, é mais provável que se formem linhas de soldadura, especialmente em torno de orifícios, resultando em marcas visíveis.
Solução: Para minimizar as linhas de soldadura, aumente as temperaturas do molde e do material. A utilização de material PP pode geralmente evitar linhas de soldadura, embora algumas aplicações possam não cumprir os requisitos de brilho, resistência ou outros. Aumentar a pressão e a velocidade de injeção também pode ajudar. Além disso, isto requer moldes com maior precisão para evitar a formação de rebarbas.
Manchas: Sensibilidade à descoloração em peças de paredes finas
Os produtos com paredes finas são mais sensíveis ao aparecimento de manchas. Por vezes, isto é causado pela injeção de material frio durante o processo de moldagem, mas também existem outras razões complexas, como a degradação do material devido à exposição prolongada a temperaturas elevadas. Embora só possamos oferecer aqui uma explicação geral, a questão é multifacetada.
Solução: Para resolver isto, pode incorporar poços de canal frio no molde e utilizar um sistema de canais quentes para evitar material frio. Em produção de pequenos lotes, pode até ser necessário purgar o bico entre cada ciclo de injeção para eliminar material frio ou outro material defeituoso. No entanto, isto aumenta a complexidade operacional e os custos de moldagem por injeção, tornando-se uma prática menos comum.
Os produtos com paredes finas são mais sensíveis ao aparecimento de manchas. Por vezes, isto é causado pela injeção de material frio durante o processo de moldagem, mas também existem outras razões complexas, como a degradação do material devido à exposição prolongada a temperaturas elevadas. Embora só possamos oferecer aqui uma explicação geral, a questão é multifacetada.
Solução: Para resolver isto, pode incorporar poços de canal frio no molde e utilizar um sistema de canais quentes para evitar material frio. Em produção de pequenos lotes, pode até ser necessário purgar o bico entre cada ciclo de injeção para eliminar material frio ou outro material defeituoso. No entanto, isto aumenta a complexidade operacional e os custos de moldagem por injeção, tornando-se uma prática menos comum.
Considerações de design para peças de moldagem por injeção de parede fina
Se não está particularmente familiarizado com processos de moldagem por injeção, é importante compreender os desafios que os designs de parede fina apresentam e planear em conformidade durante a fase de design.
Utilizar materiais com boa fluidez
A fluidez dos plásticos termoplásticos normalmente utilizados pode ser classificada em três níveis:
- Boa fluidez: PA (Poliamida), PE (Polietileno), PS (Poliestireno), PP (Polipropileno), CA (Acetato de Celulose), etc.
- Caudal médio: ABS (acrilonitrilo butadieno-estireno), PMMA (polimetacrilato de metilo), POM (polioximetileno), PCE (policloreto de etileno), etc.
- Fraca fluidez: PC (Policarbonato), PVC (Policloreto de Vinilo – Rígido), PPO (Óxido de Polifenileno), PSU (Polissulfona), PTFE (Politetrafluoroetileno), etc.
Considerações sobre o design de peças com paredes finas
Se a peça de plástico tiver uma estrutura tipo caixa, o que significa que tem paredes laterais, deve considerar reduzir a altura das paredes laterais ou aumentar o ângulo de inclinação. Isto ajuda a reduzir a resistência à ejeção da peça.
Adicionalmente, reduza a altura das nervuras e aumente o ângulo de desmoldagem. Para mais detalhes sobre o design da espessura de parede, consulte o nosso outro artigo dedicado a este tópico.
Contacte-nos se precisar de ajuda
Naturalmente, estas são apenas diretrizes gerais. Quando não se tem experiência suficiente em moldagem por injeção e conceção de moldes, é frequentemente necessária assistência externa. Se necessitar de uma avaliação mais detalhada ou de modificações nos seus projectos de peças de parede fina, a Boyan está aqui para o ajudar. Por favor, não hesite em contactar-nos imediatamente.