HIGHLIGHT - Novas soluções para moldes de injeção com ultra alto brilho

O HIGHLIGHT é um projeto em copromoção liderado pela empresa ITJ, com participação da empresa RAMADA AÇOS e das entidades não empresariais do Sistema de Investigação e Inovação CENTIMFE e Universidade de Coimbra. Iniciou as suas atividades em 1 de janeiro de 2021 e tem duração prevista de 30 meses.

O projeto surge numa perspetiva de resposta a um cenário de elevada competição global, onde os produtos são de elevada complexidade e ciclos de vida cada vez mais curtos, e se observa uma contínua pressão sobre o preço de venda do molde. O foco da investigação industrial incide numa nova aplicação dos processos aditivos para a criação de novos sistemas de arrefecimento baseados na teoria construtal e, simultaneamente, a criação de novos aços-ferramenta com novas composições químicas e estruturais compatíveis com a possibilidade de ser atingido com destreza um polimento ultra alto brilho.

O ultra alto brilho da superfície é uma imposição que cada vez mais tem de ser tida em consideração no fabrico de moldes para injeção e está associado à exigência de um aumento significativo da cadência de produção das peças plásticas. Tal obriga as empresas de moldes a exigir, se possível, novos aços-ferramenta, que permitam soluções de acabamento superficial de elevada qualidade e a criação de sistemas de arrefecimento internos especiais, em particular para insertos moldantes que, para além de induzirem uma melhoria da qualidade dimensional/geométrica da peça, também contribuam para melhorar as características óticas das superfícies. A otimização de sistemas de arrefecimento já foi motivo de vários projetos industriais, que em alguns casos conduziram a resultados de grande interesse em peças de diversas dimensões.

O presente projeto visa contribuir para melhorar o desempenho do molde, pelo desenvolvimento de novos sistemas de arrefecimento, impossíveis de serem realizados sem a manufatura aditiva, e pelo recurso a novas composições químicas de aços-ferramenta, indisponíveis no mercado.

O foco da investigação industrial incide numa nova aplicação de processos aditivos, em particular SLM (Selective Laser Melting), já muito utilizado na indústria, primeiro para criar novos sistemas de arrefecimento com maior eficácia de escoamento do calor, resultante de um novo design, de elevado grau de complexidade, por circulação de fluido baseado na teoria construtal. Em segundo, a utilização desta tecnologia, onde a presença de uma fase líquida permitirá criar também aços-ferramenta por medida, ou seja, com novas composições químicas e fásicas compatíveis com o polimento denominado de ultra alto brilho.

A qualidade do polimento é tanto melhor quanto maior for a dureza, mas também quanto mais homogénea e de reduzida dimensão for a fase secundária formada com elevada dureza. O ideal será ter um aço ao qual foi adicionado um elemento de liga com elevado poder carborígeno ou com grande afinidade para o nitrogénio, que permita com estes elementos em solução, durante o arrefecimento, formar uma fase secundária endurecedora (carboneto ou nitreto do(s) elemento(s) de liga) nanométrica coerente com a matriz, enriquecida nos restantes elementos de liga carborígenos/nitrorígenos presentes no aço.

A tecnologia SLM permite, com eficácia, criar um nanocompósito em que na matriz (aço convencional após austenitização a temperatura que permita a dissolução dos carbonetos primários do aço), durante o arrefecimento ocorra a formação de V4C3 em excesso, em relação ao previsto para o teor de vanádio nos aços convencionais, com ou sem adição dos elementos intersticiais, como carbono e nitrogénio.

Com o projeto é esperado o desenvolvimento de aços nanocompósitos, com reforços de carbonetos e nitretos de elementos supercarborígenos, pela aplicação de uma metodologia inovadora, a qual se associa a metalurgia de pós ao processamento aditivo (SLM),sem custos adicionais significativos, pois o SLM pode intervir com sucesso no processo de fabrico dos elementos moldantes, para produzir novos sistemas de arrefecimento.

O projeto HIGHLIGHT, ao criar novas soluções para formular a composição química de materiais para aplicações específicas, permitirá contribuir para o fabrico de moldes com características diferenciadas, e dessa forma dará contributos que promoverão melhorias significativas na indústria, nomeadamente:

• Reduzir em 60% o tempo de polimento das superfícies moldantes de alto brilho para peças plásticas.

• Reduzir o número de ensaios para aprovação do molde para peças com superfícies de alto brilho.

• Reduzir o desgaste do aço decorrente da injeção de peças.

• Reduzir em 30% o número de horas para produção de elementos moldantes pelo recurso à nova técnica de ligação de materiais.

Este artigo foi realizado no âmbito das atividades de disseminação do projeto Highlight - Novas soluções para moldes de injeção com ultra alto brilho, projeto IDT em copromoção Nº47156.