Previsão do comportamento de peças sobre-moldadas por injeção aquando em serviço

Abstract

A indústria de moldes é uma das mais prolíferas no mundo, estando em constante evolução tecnológica na busca de novos produtos. A sobre-moldação, como variante do processo de moldação por injeção, tende a acompanhar esta evolução. A sobre-moldação por insertos é uma técnica que surgiu da evolução tecnológica, a qual é capaz de aliar a performance de dois materiais com origens diferentes para a obtenção de um produto de grande qualidade. Esta técnica exige um grande conhecimento específico, considerando todas as particularidades de processamento e design, nomeadamente no que à interface entre materiais diz respeito. Neste trabalho foi analisada uma peça constituída por um subcomponente termoplástico e um subcomponente de metal com o objetivo de prever o seu comportamento aquando do seu processamento e em serviço. A metodologia baseou-se em simulações reológicas (Autodesk Moldflow Insight) e estruturais (ANSYS) direcionadas para a análise e otimização de parâmetros de qualidade, nomeadamente contrações, empenos, tensões residuais e de que forma estes influenciam o cumprimento de cotas críticas da peça, o design e os requisitos funcionais da mesma. A metodologia inclui a utilização de uma ferramenta de otimização, um módulo de Design of Experiments (DOE), com o propósito de melhorar as condições sobre as quais a peça é processada. Os resultados obtidos permitiram perceber que o DOE revela-se uma ferramenta útil na otimização das condições de processamento. Ao proceder-se a análises estruturais da peça aquando em serviço foi possível perceber que, embora ainda haja algum caminho a percorrer nesse sentido, a inclusão do histórico de processamento da peça numa simulação estrutural que visa a previsão do seu comportamento aquando em serviço, é um fator determinante para uma correta simulação de peças sobre-moldadas com insertos.

The injection molding industry is one of the most prolific in the world, being in constant technological evolution in the search of new products. The overmolding, as a variant of the injection molding process, tends to follow this evolution. Insert molding is a technique that emerged from the technological evolution, being able to combine the performance of two materials with different backgrouns to obtain a product of great quality. This technique requires an extensive specific knowledge, to account for all the particularities of processing and design, arising from the existence of an interface between different materials. In this investigation, a part consisted of thermoplastic and metal subcomponents was analysed in order to predict its behaviour during processing and in service. The methodology was based on rheological (Autodesk Moldflow Insight) and structural (ANSYS) simulations focusing on the analysis and optimization of the quality parameters, namely warpage, shrinkage, residual stresses and its influence on their compliance with the critical project drawing dimensions, design and functional requirements. The methology includes an optimization tool, DOE, applied towards ascertainment of the process conditions. The analysis of the DOE results allowed to get an insight into usefulness of this optimization technique. When carrying out the structural analyses of the part in service, although there´s still a long way to go, it was possible to see that by including part processing data in a structural simulation that aims to predict its behaviour in service, it is a determinant factor for a correct simulation of overmolded parts with inserts.