Otimização do sistema de controlo de temperatura de ferramentas moldantes por recurso a canais conformais

Abstract

A moldação por injeção é atualmente um dos mais importantes e versáteis métodos utilizados no fabrico de peças plásticas. O tempo de ciclo durante o processo de moldação por injeção é devido, sobretudo, ao tempo de arrefecimento, que, deste modo, tem um elevado impacto naquele que é um aspeto essencial para esta indústria, o binómio cadência de produção e conformidade. No entanto, é o compromisso entre o tempo e remoção eficaz da carga térmica que acaba por ditar o cumprimento dos requisitos globais da peça, particularmente no que concerne estabilidade dimensional. A utilização de canais conformais permite uma redução do tempo de arrefecimento e da heterogeneidade térmica, essencialmente por permitir uma maior remoção da carga térmica por convecção. Um melhor posicionamento de linhas de água junto de cargas térmica localizadas, ou seja, junto de detalhes e regiões a que não seria possível aceder por recurso a estratégias convencionais, tornam estas soluções interessantes do ponto de vista térmico, motivando estudos paramétricos, no sentido de compreender a sua mais-valia efetiva, pois não são desprovidas de desafios tecnológicos. No estudo aqui apresentado, foram formulados 6 casos de estudo, por forma a desenvolver um estudo numérico que permitisse comparar a eficácia de diferentes estratégias de arrefecimento quando comparadas com outra levada a efeito por recurso a canais conformais. Tendo por base o estudo realizado e as elações retiradas do estudo paramétrico, realizou-se um outro estudo tendo como objetivo a otimização dos resultados anteriormente obtidos, tendo-se efetivamente conseguido refinar os resultados e perceber algumas mais-valias e condicionantes da utilização de estratégias de arrefecimento por recurso a canais conformais.

Injection molding is currently one of the most important and versatile methods used to produce plastic parts. The cycle time during the injection molding process is mainly due to the cooling time, which thus has a high impact on what is an essential aspect for this industry, the production cadence and conformity. However, it is the compromise between time and effective removal of thermal load that ends up dictating compliance with the overall requirements of the part, particularly in what concerns dimensional stability. The use of conformal channels allows a reduction in cooling time and thermal heterogeneity, essentially because it allows for greater removal of thermal load by convection. A better positioning of cooling channels, essentially closer to higher thermal loads, or closer to details and regions to which it would not be possible to access by using conventional strategies, make these solutions worth to study, in order to understand their effective added value, since they are not deprived of technological challenges. In the study here presented, 6 case studies were formulated in order to develop a numerical study that would allow comparing the efficacity of different cooling strategies when compared with another one carried out using conformal channels. Based on the study conducted and the conclusions withdrawn, the strategy was refined. The observation of the results from the refined strategy enabled to perceive some added value, but also some conditioning factors when using cooling strategies by using conformal channels.