Balanceamento dos canais de gito através da geometria 3D otimizada

Desenhe de forma mais eficaz um molde de família utilizando o método de DOE

Projetar moldes de família coloca desafios às empresas de produção de peças por injeção, bem como aos fabricantes de moldes. Normalmente, um enchimento equilibrado nas diferentes cavidades do molde pode ser alcançado através de um gito devidamente dimensionado para alimentar as peças na moldação, evitando o investimento em um sistema de canais quentes. Ou até mesmo por tempo ganho se deixarem de utilizar a estratégia de tentativa/erro, que muitas vezes se traduz em horas/euros perdidos pela falta de certeza de qual o comportamento que o plástico terá durante a fase de injeção e compactação!

Como pode ter a certeza de que conseguirá ter êxito à primeira peça injetada?

Desde 2018 que empresas pela Europa têm vindo a usar uma ferramenta nova no seu processo quer para a criação dos moldes, quer para o seu processo de injeção. A ferramenta chama-se DOE (Design of Experiencies). Esta ajuda a encontrar a melhor modelação/conceito de gito (canal de alimentação frio) para moldes com peças de volumes diferentes, entre outras inúmeras possibilidades, que, contudo, não é o enfoque deste artigo.

Pois é, este é o método/processo novo que um projetista e/ou um técnico responsável podem usar por todas as decisões difíceis que têm de tomar muito tempo antes de ter as primeiras peças nas suas próprias mãos. O DOE já é usado em muitas outras indústrias para prever os melhores resultados dentro de um determinado número de ensaios.

Um gito e os respetivos pontos de ataque bem dimensionados semanas antes da primeira injeção, fazem toda a diferença numa equipa que procura a eficiência e eficácia no seu serviço ao cliente.

Esta nova abordagem veio dar mais certeza aos resultados na simulação de CFD (Computation Fluid Dynamic) com o intuito de apoiar o poder de decisão para qualquer projeto.

Como funciona o DOE? O utilizador define um objetivo específico, por exemplo, o preenchimento equilibrado de múltiplas cavidades, e a simulação determina a configuração que cumpre este objetivo de forma ótima, utilizando apenas um cálculo com uma variedade de variáveis. O utilizador compara diferentes configurações com base em valores específicos, encurtando significativamente o tempo para encontrar o melhor resultado. Consequentemente, as experiências de tentativa e erro não são apenas deslocadas da máquina de moldagem por injeção para o computador, mas reduzidas ao mínimo, uma vez que o software facilita as decisões do utilizador relativamente à geometria ou mudanças de processo.

No exemplo em questão, o sistema de canais de um molde familiar deve ser otimizado para se conseguir um enchimento equilibrado das diferentes peças. Estas diferem consideravelmente no volume e na sua espessura de paredes. Por conseguinte, o enchimento estava desequilibrado com o sistema de canais original, que levou a que um único componente (gito) afetasse a produtividade de todo o processo.

Para ser possível obter peças de acordo com a qualidade esperada por parte do cliente, e à primeira injeção, foi absolutamente necessário executar um estudo com um Virtual DOE para este projeto. Foi utilizado com o intuito de melhorar o desenho e conseguir um preenchimento equilibrado de todas as cavidades do referido molde de família. Inicialmente, foram determinados os parâmetros geométricos ajustáveis (Figura 1). A localização da redução de espessura ao longo do canal principal, o ajuste do diâmetro do canal e a posição inicial dos gitos ao longo do canal principal, foram definidos com variáveis com um determinado intervalo de ajuste. Bem como os tempos de enchimento entre as diferentes cavidades e a definição da pressão de injeção durante o enchimento.

O comprimento do aumento local de espessura do gito principal, o raio do gito inferior e os respetivos pontos de partida dos canais laterais, onde se ramificam para longe do gito principal, foram especificados como graus de liberdade. Além disso, foi definido o valor-alvo desejado. Estas são diferenças mínimas nos tempos de enchimento dos componentes individuais, bem como uma baixa pressão de enchimento. Pelo método habitual (sem DOE) os técnicos responsáveis por desenvolver os seus projetos normalmente não perdem tempo a discutir assuntos como por exemplo: possíveis parâmetros de processo, entre outros.

Depois de calcular todas as variantes geométricas com a ajuda do DOE, são comparados os resultados e avaliados relativamente às diferenças nos tempos de enchimento (Figura 2).

Todos os ensaios virtuais calculados são mostrados, cada um representado por uma linha colorida. As colunas específicas descrevem os intervalos de liberdade e os valores-alvo, bem como as suas possíveis características. Posteriormente, o utilizador pode movimentar os cursores nas colunas para limitar os valores-alvo aos valores desejados, identificando a variante ótima (Figura 3). Neste exemplo, a pressão de enchimento deve ser inferior a 600 bar, enquanto a diferença máxima no tempo de enchimento das cavidades é de 0,1s. O desenho do gito mostra um aumento distinto no equilíbrio de enchimento das cavidades individuais (Figura 4). Subsequentemente, esta geometria será utilizada como base para otimizações mais detalhadas do molde e da configuração do processo.

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