Otimização no processo de obtenção de peças por moldação por injeção: um estudo numérico

Abstract

A moldação por injeção é um dos processos com maior preponderância e versatilidade na produção de peças de plástico. A qualidade final apresentada pelas peças é um requisito com maior importância e a exigência do cliente aumenta cada vez mais. Sendo este um processo produtivo onde a tentativa e erro ainda é responsável pelo ajuste fino na qualidade final das peças a obter, com este trabalho pretende-se fazer uso de metodologias de injeção científica por forma a fazer face a esse problema. O trabalho realizado no âmbito desta dissertação propõe uma metodologia de injeção científica, por recurso ao acoplamento de simulação numérica do processo de moldação por injeção com algoritmos de otimização no sentido de postular a parametrização ótima durante a injeção de uma peça em material polimérico. Para o efeito são definidos requisitos de qualidade e investigadas variáveis operatórias que permitem, numa análise multicritério, definir os parâmetros de processos que permitem atingir o ótimo definido para qualidade. No estudo, recorreu-se ao método de Taguchi e ao planeamento de experiências para diminuir o valor da deflexão nas faces da peça, verificando a influência das variáveis pressão de compactação, temperatura de molde e temperatura de fundido e encontrar os valores ótimos de processamento. A principal causa da origem de empenos foi a contração volumétrica não uniforme ao longo da peça. A aplicação da metodologia traduziu-se em reduções de deflexão superiores a 10% em todas as direções, X, Y e Z.

Injection moulding is the widely used process for production of plastic parts. The plastic’s part quality is a very important requirement and should be constantly improved to satisfy the increasing customer demands. To avoid the trial-and-error method frequently used for tailoring of the final quality of plastic parts, it is intended to use scientific-based approach for tuning of the processing conditions. The work carried out in the scope of this dissertation presents a methodology of scientific injection moulding by means of numerical simulation of the process coupled with the quality optimization methodology through parametrical analysis. The quality requirements are defined and the process parameters are investigated through a multi-criteria analysis, aiming to achieve the optimum set of the processing conditions towards attaining the superior quality of the plastic part. In the study, the Taguchi method and design of experiments were used to minimize the value of the deflection on the faces of the part and find the influence and the optimal values of the process parameters, packing pressure, mold temperature and melt temperature. The main cause of the warpage in the faces of the part was non uniform shrinkage. The application of this optimization methodology resulted in deflection reductions greater than 10% in all directions, X, Y and Z.