Avaliação da contração e do empenamento de PLA e PA66 injetados em molde de fabricação rápida (VRE) e em molde metálico

Abstract

Um dos principais defeitos que ocorre em peças moldadas por injeção é o empenamento decorrente da contração não homogênea durante o resfriamento da peça no molde e após a desmoldagem da peça do molde. Em se tratando de moldes metálicos a utilização de softwares de auxílio ao projeto (CAE) já vem sendo considerada uma prática comum para avaliar e investigar formas de reduzir ou mesmo eliminar o empenamento de peças poliméricas moldadas por injeção. Com o advento das técnicas de manufatura rápida, o uso de moldes protótipos (insertos) fabricados por vazamento de resina epóxi (VRE) tem sido empregado no processo de desenvolvimento de produtos poliméricos como uma alternativa para a produção de pequenas quantidades de peças ou produção piloto. Apesar disso, estudos focados no entendimento do empenamento de peças moldadas neste tipo de molde são praticamente inexistentes. Este trabalho investigou o empenamento e a contração de peças (corpos de prova retangulares) injetadas em PLA, e PA66 em um molde VRE e em molde de aço SAE 1045 mediante comparações realizadas através de simulações em um software CAE e resultados de moldagem obtidos da prática. O empenamento foi avaliado através de estudos da influência da espessura da peça (valores de 2,5; 3,0 e 3,5 mm) e da temperatura do molde (baixo, médio e alto, em conformidade com cada polímero). Os resultados de simulação, para ambos os tipos de moldes indicaram que, para mesmo valor de temperatura do molde, as peças em PLA apresentaram uma leve tendência de apresentar maiores empenamentos para maiores valores de espessura. Os resultados também mostraram que, para mesmos valores de espessura da peça, o empenamento das peças simuladas em PA66 aumentou na medida em que foram utilizadas temperaturas de molde mais elevadas. Para as peças de 3 mm de espessura injetadas experimentalmente em PLA no molde VRE os resultados mostraram ter havido um aumento significativo do empenamento quando foi empregada a maior temperatura do molde (em torno de 50°C) quando comparado ao molde metálico. Os resultados de empenamento das peças injetadas em molde VRE e metálico para a PA66 não mostraram diferenças significativas entre as temperaturas de 40°C e 70°C. Já na média temperatura do molde ocorreu um aumento significativo de quase duas vezes do empenamento para o molde VRE. Nas peças de PLA injetadas em VRE, notou-se que ocorreu um aumento significativo da contração transversal com o aumento da temperatura do molde. Nas peças injetadas em PA66, quando se compara os valores da contração transversal dos dois materiais do molde, verificaram-se valores significamente maiores de contração nas peças injetadas em VRE.<br>

Abstract: One of the main defects that occur in injection molded parts is warpage due to non-uniform shrinkage during part of the cooling in the mold and after demolding of the mold part. In the case of metal molds using aid design software (CAE) is already considered a common practice to assess and investigate ways to reduce or even eliminate the warping of polymer injection molded parts. With the advent of rapid manufacturing techniques, the use of molds prototypes (inserts) manufactured by casting epoxy resin (VRE) has been employed in polymer product development process as an alternative to the production of small quantities of parts or pilot production. Nevertheless, no studies have focused understanding to warpage of molded parts this type of mold are practically non-existent. This work investigated the warping and parts of contraction (rectangular test pieces ) injected into PLA and PA66 in VRE mold and steel mold SAE 1045 through comparisons made through simulations in hum software CAE and molding results obtained in practice. The warping was valued through the thickness influence studies (values of 2.5 , 3.0 and 3.5 mm) and the mold temperature (low , medium and high , according to each polymer). The simulation results indicating that the PLA parts warpage was higher for higher thickness values. The results also showed that the increase in surface temperature of the mold increased warping of the simulated parts of PA66. For molded parts experimentally in PLA, a significant increase of warpage was employed when a higher mold temperature (around 50 ° C) in VRE compared to the metal mold. The results of warpage of molded parts in VRE and metal mold to PA66 showed no significant differences between the temperatures of 40 ° C and 70° C. The average temperature of the mold there is a significant increase of almost twice the warpage in VRE mold relative to the metal. In the VRE in molded parts, it is noted that there is a significant increase in transverse shrinkage by increasing the mold temperature. The parts injected into PA66, when comparing the values of the transverse contraction of the two materials of the mold were significantly greater shrinkage values for the injection molded parts VRE.