Saiba se os seus projetos serão aprovados no processo de moldagem por injeção

RESUMO

Produzir peças de alta qualidade moldadas por injeção de plástico com mais rapidez
e economia do que a concorrência tornou-se essencial para o êxito da fabricação no atual mercado global. Em vez de prender-se a iterações e ciclos de testes de protótipos lentos e de alto custo para atender aos requisitos de fabricação, os projetistas, projetistas de moldes e profissionais que trabalham com fabricação podem utilizar o software de simulação de preenchimento de moldes SOLIDWORKS® Plastics para otimizar a capacidade de fabricação das peças, refinar a usinagem para aprimorar a qualidade e acelerar os ciclos para reduzir os custos de fabricação. Para quem projeta peças, cria moldes ou gerencia a produção de moldagem por injeção, as soluções do SOLIDWORKS Plastics ajudarão a resolver os desafios da moldagem por injeção no software, em vez de usar iterações de prototipagem demoradas, para sempre alcançar seus objetivos de fabricação e desenvolvimento de produtos.

A NECESSIDADE DE MELHORAR O DESEMPENHO DA MOLDAGEM POR INJEÇÃO

Em quase todos os tipos de desenvolvimento de produtos, de eletrônicos e automóveis a brinquedos infantis e dispositivos médicos, o uso de componentes de materiais plásticos está aumentando cada vez mais. A continuidade dessa tendência, que já dura décadas, tem vários motivos. O custo da produção de peças plásticas geralmente é menor, e essas peças não enferrujam nem se desgastam como os metais. O plástico também é mais leve do que outros materiais tradicionais. Além disso, por se tratar de um material muito flexível, é possível moldá-lo em padrões e formatos mais complexos e superfícies mais intrincadas. Em suma, o plástico é um material mais adequado para atender às necessidades de desenvolvimento de cada vez mais fabricantes.

No entanto, todas as pessoas envolvidas na produção de componentes plásticos sabem que  o processo com plástico é mais desafiador e complicado do que com metal. Mais de 80% das peças plásticas presentes nos produtos atualmente precisam ser moldadas por injeção, um processo que consiste na injeção de materiais plásticos liquefeitos em moldes, resfriamento/ solidificação do material e ejeção da peça moldada. Em muitos aspectos, podemos considerar que a moldagem por injeção uma arte e uma ciência.
A produção de peças moldadas por injeção, sem defeitos de fabricação, requer uma combina- ção complexa de tempo, temperatura, pressão, material e variações na usinagem ou no projeto das peças. Os projetistas, projetistas de moldes e profissionais que trabalham com fabricação devem balancear todas essas variáveis para produzir peças de qualidade.

• A geometria da peça atende aos requisitos de inclinação e espessura?
• Qual será a duração do ciclo de injeção, resfriamento e ejeção? Qual é a temperatura ideal para o material, os canais de resfriamento e o molde?
• Qual é a pressão certa para o preenchimento/acondicionamento e o melhor material para uma determinada peça?
• O uso de projetos com inserções, efeitos colaterais, pontos adicionais de injeção, operações secundárias ou canais exclusivos para o resfriamento melhora a qualidade das peças ou acelera os ciclos?

O método tradicional para responder a essas perguntas e produzir peças de qualidade é ine- ficiente e desarticulado, além de apresentar altos custos e resultar em iterações de projetos e ciclos de teste demorados e de alto custo, o que pode comprometer o fundamento do uso do material plástico e colocar o fabricante em desvantagem com relação à concorrência. Os projetistas de peças muitas vezes utilizam as iterações, com os projetistas de moldes e seu conhecimento, para avaliar a capacidade de fabricação de uma determinada peça, e a ponde- ração das considerações do desenho industrial e da fabricação leva tempo. Embora utilizem a sua experiência e o seu conhecimento para desenvolver os moldes, os projetistas ainda preci- sam criar protótipos para comprovar o desempenho do molde, geralmente após as iterações baseadas no método de tentativa e erro que deixam o processo mais demorado e mais custoso. Com a responsabilidade de otimizar os ciclos de produção, os profissionais que trabalham com a fabricação geralmente precisam realizar a iteração com projetistas e projetistas de moldes. Infelizmente, melhorar a qualidade das peças nesse estágio pode ser difícil, e geralmente só é possível resolver esse problema com o retrabalho do molde. Com moldes cujo custo varia de US$ 10 mil a mais de US$ 1 milhão, esse retrabalho apresenta custos altos e leva tempo.
Para deixar o processo ainda mais complexo, na atual economia global, os projetistas, proje- tistas de moldes e profissionais que trabalham com a fabricação muitas vezes encontram-se em diferentes partes do mundo e falam diferentes idiomas. Por exemplo, hoje é muito mais comum a operação de moldagem por injeção estar espalhada por diferentes países, com proje- tistas nos Estados Unidos, projetistas de molde na China e fabricantes no México. As barreiras de tempo e idioma inerentes a essas situações dificultam ainda mais resolução de desafios na moldagem por injeção. É necessário ter uma plataforma de simulação de injeção de moldes comum e precisa que elimine as barreiras e permita que projetistas, projetistas de moldes e profissionais que trabalham com a fabricação colaborem com mais eficiência e eficácia em um ambiente de simulação virtual, sem recorrer a dispendiosos ciclos de prototipagem de moldes.

DESAFIOS PARA A MOLDAGEM POR INJEÇÃO SURGEM AO LONGO DO PROCESSO

Todos os profissionais envolvidos no desenvolvimento e na usinagem e produção de peças mol- dadas por injeção enfrentam desafios únicos. Cada um deles tem seu próprio ponto de vista, enfoque e tipos específicos de problemas. Os projetistas se importam com a estética dos projetos e a aparência das peças, os projetistas de peças enfrentam problemas relacionados à qualidade e querem ter certeza de que suas ferramentas produzam peças aceitáveis, e o pessoal da fabricação quer garantir o máximo de eficiência e o mínimo de problemas possível na produção. Apesar de diferentes perspectivas e funções, todos os envolvidos no processo de moldagem por injeção se beneficiarão do acesso a um ambiente de simulação.

Projetistas enfrentam preocupações relacionadas à viabilidade de fabricação

Em primeiro lugar, os projetistas se concentram nos requisitos dos projetos (como forma, adequação e função). Eles precisam cada vez mais avaliar se um determinado projeto pode ser produzido, o que é válido principalmente para peças plásticas moldadas por injeção. Os proje- tos mais bonitos e mais elegantes não têm nenhum valor se a produção em grande escala e a montagem e venda com lucro forem inviáveis. Mesmo que os projetistas tenham acesso às ferramentas para verificar os ângulos de inclinação e a espessura, eles geralmente baseiam-se nas recomendações dos projetistas de moldes e nos resultados dos testes iterativos realizados com moldes de protótipos para minimizar uma série de possíveis problemas de fabricação, e esses testes deixam o processo mais demorado e mais custoso.

O que pode acontecer?

A possibilidade de encontrar problemas de qualidade nas peças moldadas por injeção é grande. Como é necessário solucionar esses problemas antes de passar para a produção, também são grandes as possibilidades de iterações e modificações não planejadas nos projetos das peças e da usinagem. Os defeitos de fabricação ocorrem por uma série de motivos relacionados à com- binação de variáveis que influenciam o desempenho da moldagem por injeção. Por exemplo, a distorção, que confere um aspecto ondulado às peças, ocorre quando há deformação depois que a peça é ejetada do molde. Quando o molde não é preenchido por completo, podem surgir bolhas de ar, marcas de afundamento e marcas de fluxo na peça. O projetista permitiu o enco- lhimento da peça? As linhas de solda (onde as diferentes partes do molde se encontram) estão localizadas nas posições da sua preferência?

Comunicação de demandas de colaboração

Como precisam eliminar uma série de defeitos na fabricação das peças moldadas por injeção, além de trabalhar com parceiros de fabricação para otimizar a produção, os projetistas precisam colaborar efetivamente com os colegas que trabalham na usinagem e na fabricação para fazer alterações relacionadas à capacidade de fabricação sem comprometer o desenho industrial das peças. As barreiras impostas pelos diferentes idiomas e o tempo podem complicar a tarefa, e os projetistas precisam conhecer os custos e atrasos associados às diversas iterações do projeto com o projetista de moldes e o pessoal de produção. Porém, como não é possível prever o futu- ro, os projetistas tendem a confiar excessivamente na experiência dos projetistas de moldes e parceiros de fabricação com quem trabalham, o que resulta em iterações imprevistas que criam mais atrasos e custos inesperados.

Pressão aos projetistas de moldes para reduzir os custos

Para obter êxito na concorrência, os projetistas de moldes sofrem cada vez mais pressão para desenvolver processos de usinagem que produzam, da forma mais rápida e acessível possível, peças de qualidade com moldagem por injeção. Obviamente, os projetistas de moldes experien- tes têm amplo conhecimento a respeito da capacidade de fabricação de peças e do impacto da alteração das variáveis relacionadas à produção de moldagem por injeção, principalmente com geometrias de peças simples. Mesmo assim, com o esforço em integrar inovação e sofisticação aos produtos, até mesmo os projetistas de moldes mais experientes precisam criar uma série de protótipos de moldes e produzir muitas amostras, até encontrar a combinação certa das variá- veis da moldagem por injeção que produzirão peças perfeitas e sem defeitos.
Pressão aos projetistas de moldes para reduzir os custos
Para obter êxito na concorrência, os projetistas de moldes sofrem cada vez mais pressão para desenvolver processos de usinagem que produzam, da forma mais rápida e acessível possível, peças de qualidade com moldagem por injeção. Obviamente, os projetistas de moldes experien- tes têm amplo conhecimento a respeito da capacidade de fabricação de peças e do impacto da alteração das variáveis relacionadas à produção de moldagem por injeção, principalmente com geometrias de peças simples. Mesmo assim, com o esforço em integrar inovação e sofisticação aos produtos, até mesmo os projetistas de moldes mais experientes precisam criar uma série de protótipos de moldes e produzir muitas amostras, até encontrar a combinação certa das variá- veis da moldagem por injeção que produzirão peças perfeitas e sem defeitos.

Quantos protótipos de moldes são necessários?

Apesar de os projetistas de moldes veteranos se orgulharem de sua capacidade em avaliar a possibilidade de fabricação de geometrias de peças específicas e ter conhecimento, por exem- plo, sobre a espessura mínima necessária para possibilitar a ejeção do molde, não é simples saber a quantidade exata de protótipos de moldes necessários para configurar o processo de moldagem por injeção, nem o tempo e o custo envolvidos nisso. Além da necessidade de comprovar o bom desempenho do projeto do molde final, com a produção de amostras de alta qualidade antes de iniciar a produção em grande escala, os projetistas de molde geralmente precisam realizar outros estudos com protótipos, baseados no método de tentativa e erro, para chegar ao projeto final do molde e encontrar a receita para o processo de injeção em questão. Por exemplo, a otimização dos diâmetros dos pontos de injeção, o melhor posicionamento desses pontos, a melhoria no desempenho do canal de resfriamento ou o uso de operações secundárias originais geralmente requerem mais iterações e mais tempo.

Equilíbrio entre as especificações do projeto e da qualidade

Os projetistas de moldes enfrentam os mesmos desafios de comunicação e colaboração que os projetistas de peças moldadas por injeção. Eles precisam conseguir explicar por que é necessá- rio alterar a geometria original da peça devido aos problemas de capacidade de fabricação. É por isso que os ciclos de protótipos de moldes estão tão arraigados na usinagem de moldagem por injeção, porque eles demonstram os problemas de qualidade e os defeitos relacionados ao uso do projeto inicial e explicam por que é necessário alterá-lo. Os projetistas querem saber por que é necessário alterar o projeto de suas peças, principalmente quando essas alterações afetam a estética do projeto negativamente. Os projetistas de moldes querem criar peças de qualidade, os projetistas querem produzir seus projetos e, geralmente, os ciclos de prototipagem de mol- des são a única forma de conciliar essas vontades.

Pressão para que o pessoal da fabricação acelere os ciclos

Ao receber o molde final do projetista de moldes, o pessoal encarregado da fabricação preci- sa avaliar a ferramenta do ponto de vista produtivo para verificar se é possível fazer alguma alteração que ajude a acelerar os ciclos, sem possibilitar o surgimento de outros problemas relacionados à fabricação. Em processos de injeção de 500 mil a 1 milhão de peças, economi- zar um, dois ou três segundos no resfriamento de cada peça pode gerar economia de tempo e custos consideravelmente menores. Contudo, assim como os projetistas de moldes, o pessoal encarregado pela fabricação não sabe o que realmente acontece dentro do molde e precisa confiar nas amostras e nos testes para garantir que a ferramenta produzirá peças de qualidade ou descobrir que os moldes requerem retrabalho adicional.

É necessário retrabalhar os moldes para acelerar a   produção?

A primeira pergunta que o pessoal encarregado pela fabricação precisa responder é: Esse molde, esse material e essa injeção produzirão peças de qualidade ou não? É fundamental que o pessoal de produção verifique o desempenho dos moldes porque, caso contrário, há o risco de se produzir um milhão de peças de má qualidade. Da mesma forma que os projetistas de moldes executam a prototipagem, o pessoal de fabricação precisa produzir amostras que confirmem que não há fragilidades estruturais, deformação indesejada em peças grandes e áreas sem qualidade em peças com características de altas proporções. A produção pode usar o mesmo método de tentativa e erro para acelerar a produção, mas precisam verificar se isso gerará mais economia do que o retrabalho do molde.

Otimização da usinagem da moldagem por injeção

Nas tentativas de otimizar os ciclos de produção de moldes específicos para a injeção, o pessoal da produção pode testar diferentes possibilidades, alterando o tempo de resfriamento no molde ou aumentando ou reduzindo a pressão da injeção durante o preenchimento e acondicionamento. Além disso, também é possível ajustar as temperaturas do sistema de resfriamento de moldes como parte dos esforços para acelerar os ciclos. Ainda assim, da mesma forma como acontece com os projetistas e os projetistas de moldes, é necessário ter acesso a um ambiente de simulação de preenchimento de moldes que permita entender o que acontece dentro do molde e forneça insights sobre os efeitos de alterar essas variáveis sem precisar produzir uma peça de fato. Essa plataforma comum também pode melhorar a colaboração com o projetista e o projetista de molde, independentemente das barreiras de idioma e tempo.

SOLIDWORKS PLASTICS: SIMPLIFICAÇÃO DO DESENVOLVIMENTO DA USINAGEM DE MOLDES PARA INJEÇÃO COM SIMULAÇÃO E ANÁLISE DA INJEÇÃO EM MOLDES

Todas as pessoas (projetistas, projetistas de peças e pessoal de produção) que participam do desenvolvimento e da produção de usinagem e peças moldadas por injeção podem con- tribuir para simplificar o processo através do acesso ao software de simulação e análise, o SOLIDWORKS Plastics. Com um ambiente comum de simulação visual de moldagem por inje- ção, é possível superar as barreiras impostas pelos idiomas e colaborar com mais eficiência, o que permite avaliar a capacidade de fabricação de peças, validar projetos de moldes e otimizar a usinagem da moldagem por injeção sem os atrasos e as despesas inerentes à criação de pro- tótipos, aos testes e às amostras.

Simulação de moldagem por injeção para projetistas

O SOLIDWORKS Plastics Standard permite que os projetistas de peças plásticas avaliem, ainda nos primeiros estágios do projeto, a capacidade de fabricação de peças moldadas por injeção. Com a simulação do processo de moldagem por injeção, é possível saber como o preenchimen- to do molde funciona, se há bolhas de ar ou vácuos e onde ficarão as emendas das peças. Com essas ferramentas, é possível fornecer projetos uniformes cuja fabricação não requer modifica- ções, o que reduz a necessidade de diversas iterações com os projetistas de moldes, e consultar projetistas de moldes e colegas de fabricação de qualquer parte do mundo.

Simulação de moldagem por injeção para projetistas de moldes

O SOLIDWORKS Plastics Professional permite que os projetistas de moldes realizem interações de prototipagem de moldes em um ambiente de simulação virtual, com precisão e facilidade. Com a possibilidade de criar e analisar, com rapidez, layouts de moldes com uma única cavida- de, com diversas cavidades e famílias de moldes, é possível fornecer processos de usinagem de alta qualidade com mais eficiência e acessibilidade do que pelos métodos tradicionais. É possí- vel, inclusive, determinar a pressão máxima de injeção e o tamanho da máquina, balancear os sistemas de execução e estimar o tempo do ciclo, a tonelagem e a quantidade de material, o que permite otimizar o projeto do sistema de alimentação, evitar o retrabalho de moldes, o que apresenta alto custo, e manter o pessoal encarregado pelo projeto e pela fabricação envolvido no processo.

Simulação  de moldagem por injeção para profissionais de   fabricação

O SOLIDWORKS Plastics Premium disponibiliza aos profissionais encarregados pela fabricação as funcionalidades avançadas de simulação necessárias para otimizar a usinagem da moldagem por injeção. Com essas ferramentas adicionais, é possível projetar ou analisar layout simples ou complexos da linha de resfriamento de moldes, otimizar o projeto do sistema de resfriamento para acelerar os ciclos ao máximo e diminuir os custos de fabricação, além de otimizar os pro- jetos de peças e moldes, a seleção de materiais e os parâmetros de processamento para reduzir ou eliminar as distorções das peças modeladas. O software permite prever o que acontece den- tro do molde, o que possibilita compartilhar descobertas com projetistas e projetistas, além de justificar alterações que geram economia de tempo e dinheiro.

OTIMIZAÇÃO DE MOLDAGEM POR INJEÇÃO ASSEGURA VANTAGEM  COMPETITIVA

Como mais e mais produtos bem-sucedidos contêm componentes plásticos e com a perma- nência da tendência da adoção do plástico, os fabricantes podem obter vantagens competitivas consideráveis com a tecnologia de simulação do SOLIDWORKS Plastics para acelerar os ciclos de desenvolvimento da usinagem e moldagem de peças por injeção, e ao mesmo tempo melhorar a qualidade dessas peças. Em vez de continuar a absorver os atrasos e as despesas das itera- ções tradicionais de prototipagem de moldes e dos ciclos de testes para atender aos requisitos de fabricação, sua empresa pode utilizar o software de simulação SOLIDWORKS Plastics para otimizar a capacidade de fabricação das peças, refinar a usinagem para melhorar a qualidade e acelerar os ciclos para reduzir os custos de fabricação.
O software de simulação de moldagem por injeção SOLIDWORKS Plastics pode ajudar todos os profissionais envolvidos a aprimorar seu trabalho e a superar muitos desafios. Com a economia de tempo, a redução dos custos, o aumento da qualidade, a melhoria da comunicação e a via- bilização de fluxos de trabalho colaborativos, o SOLIDWORKS Plastics contribui de forma mais consistente para o sucesso de sua organização.

Posted in: Injeção , Solidworks