Demonstração de uma ferramenta de validação de design eficaz para moldes por injeção impressos em 3D (3DPIM)

Fig. 1. Tecnologia de simulação numérica True 3D

Stratasys

A moldagem por injeção, processo de injetar material plástico dentro da cavidade de um molde onde ele se resfria e endurece na configuração da cavidade, é um dos processos mais populares de manufatura no mundo. É um processo mais amplamente utilizado na produção em série de peças extremamente precisas e muitas vezes complexas, para usuários finais.

Para se obter uma avaliação abrangente e precisa do desempenho funcional de uma peça ou para realizar testes de segurança em componentes elétricos ou mecânicos, as peças moldadas por injeção devem ser produzidas utilizando os materiais e o processo de moldagem por injeção reais da peça de produção final.

Assim, os moldes por injeção impressos em 3D (3DPIM) são cada vez mais adotados para criar peças protótipos, a fim de detectar problemas na forma, na adequação e na função da peça, bem como nas validações (certificados, se necessários).

Esses moldes são muito menos dispendiosos que seus equivalentes em aço (duros) e têm ciclos de produção muito mais reduzidos, às vezes, em até 90%. Contudo, ferramentas de análises dedicadas para 3DPIM ainda não estão disponíveis. Assim, a Stratasys e a Moldex3D se juntaram para aperfeiçoar as soluções 3DPIM com prognósticos de simulação direta. Utilizando ambas soluções é possível desenvolver uma ferramenta de produção com muito mais eficiência e resultados melhorados. Além disso, os clientes podem aumentar a longevidade da ferramenta impressa, aprimorar o design e entender melhor o processo.

 

O que a Stratasys pode fazer

Os 3DPIM conseguem criar um protótipo por uma fração do custo e em questão de dias, comparados às semanas do ciclo de produção associadas aos processos tradicionais de usinagem. Por exemplo, o preço para se criar um molde pequeno de duas partes varia entre $2.500e $15.000, com entrega variando normalmente entre 10 dias e quatro semanas. Esse é um investimento que a maioria das empresas acha difícil justificar para algumas dúzias de peças de teste.

Os 3DPIM conseguem produzir de 5 a 100 peças no mesmo termoplástico, como peças de produção. As peças podem ser produzidas em um ou dois dias por uma fração do custo da usinagem em metal doce ou em aço. Atualmente, os 3DPIM são mais utilizados com termoplásticos injetados a até 300°C, com algumas limitações na geometria e na dimensão das peças, em relação aos moldes tradicionais em metal. No entanto, eles demonstram grandes benefícios para clientes onde esse método pode ser aplicado.

“O Moldex3D é uma ferramenta poderosa para ajudar a avaliar a moldabilidade dos moldes por injeção impressos em 3D. Aliando a Stratasys ao Moldex3D, os clientes obtêm uma solução aprimorada para validar e testar as peças e moldes para o sucesso na produção”, ressalta Nadav Sella, Diretor de Manufacturing Tools na Stratasys.

Benefícios da Utilização de 3DPIM:

– Economia de tempo média de 50% a 90% no ciclo de desenvolvimento;
– Economia de custos média de 50% a 70%;
– Avaliação funcional com plásticos industriais;
– Ganhos em eficiência e produção automatizada de moldes em poucos passos;
– Validação prévia do desempenho da peça, do design do molde e da seleção do termoplástico.

O molde impresso precisa suportar a injeção da resina a altas temperaturas e alta pressão. Além disso, existe uma alta tensão de cisalhamento que pode danificar o molde durante a ejeção da peça. A quantidade de cargas bem-sucedidas depende do material injetado (fluidez, viscosidade e temperatura de fusão) e da geometria do molde. Para otimizar o desempenho da geometria de um molde específico, é recomendável que os usuários sigam as diretrizes de design Stratasys (TAG –Technical Application Guide).

As informações fornecidas nesse documento ajudarão os usuários de 3DPIM na:

– Avaliação do molde com um substituto impresso;
– Revisão do design do molde impresso, como localização dos canais e número de canais;
– Utilização de insertos metálicos em funções críticas.

 

O que o Moldex3D pode fazer

O Moldex3D é um simulador de processo CAE (Computer Aided Engineering) que avalia o efeito das propriedades materiais, das condições de processo e do design da peça/molde na dinâmica do processo e na qualidade da peça. A análise do enchimento, compressão e resfriamento do molde e da deformação pós-moldagem provê informações valiosas durante a fase de design, assim como na solução de problemas no processo/design existente.

O Moldex3D faz também o prognóstico das características do processo durante o ciclo de moldagem por injeção e do comportamento de encolhimento da peça moldada de acordo com o material selecionado e com as condições do processo. Isso ajuda a avaliar e a verificar rapidamente, além de otimizar ainda mais os parâmetros de design (Fig.1).

O Moldex3D simula todo o processo de moldagem por indução usando solucionadores True 3D, dessa forma não há necessidade de simplificar os modelos geométricos manualmente para simulação. Para os usuários de 3DPIM, o “Moldex3D Professional Package” ou o “Moldex3D Advanced”.

O “Package” é o pacote mais adequado para o prognóstico de defeitos e otimização de design em 3DPIM (Fig.2).

O Moldex3D consegue gerar uma malha sólida totalmente em 3D com camadas limite suficientes, intuitivamente, para garantir a precisão do prognóstico. Depois da geração da malha sólida, os usuários podem definir facilmente as condições do processo e seguir os processos básicos de operação para realizar a análise. De acordo com os resultados da análise, as dimensões e o layout da peça/molde podem ser otimizados considerando as propriedades reológicas, térmicas e mecânicas.

Sobre a empresa

A Stratasys (NASDAQ: SSYS) é líder mundial em soluções de tecnologia aditiva aplicada às indústrias, incluindo aeroespacial, automotiva, saúde, bens de consumo e educação. Por quase 30 anos, um foco intenso e contínuo nos requisitos de negócios dos clientes tem alimentado inovações significativas – 1.200 patentes de tecnologia aditivas concedidas e pendentes – que criam um novo valor nos processos do ciclo de vida do produto, desde protótipos de design até ferramentas de fabricação e peças para uso final. O ecossistema de impressão 3D Stratasys de soluções e expertise – materiais avançados; software com controle de nível de voxel; impressoras 3D FDM e PolyJet precisas, com alta capacidade de repetibilidade e confiáveis; serviços especializados em aplicações; peças sob demanda e parcerias que definem a indústria – trabalha para assegurar uma integração perfeita no fluxo de trabalho em constante evolução de cada cliente. Cumprindo o potencial real da manufatura aditiva, a Stratasys oferece aplicações inovadoras específicas para a indústria que aceleram os processos de negócios, otimizam as cadeias de valor e impulsionam as melhorias no desempenho dos negócios para milhares de líderes prontos para o futuro em todo o mundo. Sede corporativa: Minneapolis, Minnesota e Rehovot, Israel. Online em: http://www.stratasys.com, http://blog.stratasys.com e no LinkedIn.

 

Contato

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