Guia Profissional para Impressão 3D de Moldes Duráveis

A injeção de plástico é o processo mais popular do mundo para fabricação de peças plásticas. Usando moldes metálicos duráveis, a injeção permite criar centenas de milhares de unidades em pouco tempo.

E moldagem não é cara. Pelo menos, injetar uma dose de material em um molde não é: o processo é extremamente rápido, e grânulos são uma forma barata de plástico. Mas os próprios moldes são caros, a maioria sendo feita de metais premium e fabricada com usinagem manual ou CNC.

Para protótipos e fabricação de pequenas séries, um molde profissional pode estar muito além do orçamento de uma empresa. E até mesmo os moldes de alumínio mais acessíveis — feitos por ferramentaria rápida — ainda são muito caros para alguns projetos.

Uma maneira de fazer peças injetadas a um custo muito baixo é simplesmente imprimir os moldes em 3D. Esses moldes plásticos não duram muito tempo, e certamente não podem ser usados para fabricação em massa, mas funcionam bem para certos protótipos rápidos.

Este artigo analisa como e por que você pode usar a impressão 3D para fabricar moldes plásticos para injeção.

Por que usar impressão 3D para moldes?

A impressão 3D não é amplamente usada como ferramenta de fabricação de moldes. Em vez disso, é mais comumente usada para prototipagem rápida e produção em pequenos lotes de peças personalizadas.

No entanto, ao injetar peças com orçamento restrito, a impressão 3D oferece algumas possibilidades. A manufatura aditiva é muito barata, com custos de configuração mínimos, e pode ser usada para criar um item único como um molde.

Moldes impressos em 3D são muito menos sólidos e duráveis do que até os moldes metálicos usinados mais frágeis, mas são bons o suficiente para certos protótipos feitos de certos materiais.

Para a grande maioria dos casos, a 3ERP recomenda usinagem CNC para a criação de moldes de injeção.

Quais indústrias usam impressão 3D para moldes?

Alguns setores usam impressão 3D com bastante regularidade para fabricação de moldes, embora não frequentemente para injeção.

Joalheiros, por exemplo, frequentemente usam impressoras 3D de estereolitografia (SLA) para auxiliar o processo de fundição por investimento. Após imprimir em 3D um modelo de uma peça de joalheria, o joalheiro pode usar o modelo como padrão positivo para fazer um molde. O modelo impresso em 3D pode então ser queimado, deixando apenas o molde, que pode ser usado para fazer a joia de metal.

A indústria odontológica usa impressoras 3D de forma semelhante. Profissionais odontológicos agora podem gerar um modelo 3D dos dentes de um paciente, então criar um modelo inverso desses dentes usando uma impressora 3D. Esse modelo impresso pode então funcionar como um molde, e pode ser usado para fazer alinhadores e retentores dentários específicos do paciente a partir de materiais macios e medicamente seguros.

Que tipo de impressora 3D é melhor para fazer moldes?

Impressoras 3D FDM — as impressoras 3D desktop mais comuns — não são particularmente adequadas para fazer moldes. Isso porque peças impressas em FDM geralmente têm uma superfície rugosa com linhas de camada.

Melhores tecnologias de manufatura aditiva para fabricação de moldes incluem impressão 3D por jateamento de material e impressão 3D de estereolitografia.

Ambas as tecnologias oferecem um alto nível de detalhe e precisão, bem como um bom acabamento superficial que facilita o fluxo suave do material durante o processo de injeção.

Materiais imprimíveis em 3D para moldes

Uma variedade de plásticos imprimíveis em 3D pode ser usada para fazer moldes para injeção. No entanto, um material deve ter uma resistência à temperatura alta o suficiente para manter sua forma mesmo enquanto plástico fundido é injetado nele.

Quanto maior a temperatura de fusão do plástico injetado, maior a temperatura de deflexão térmica do molde precisa ser.

Para jateamento de material, um material amplamente usado para fabricação de moldes é o Stratasys Digital ABS, que tem uma temperatura de deflexão térmica de até 95°C. A Stratasys diz que o material é "ideal para prototipagem rápida de peças snap-fit para uso em alta ou baixa temperatura, designs funcionais com versatilidade e flexibilidade multi-material, moldes, ferramentas de fabricação, peças elétricas e mais."

Para SLA, um material comum para fabricação de moldes é a Formlabs High Temperature Resin. A Formlabs diz: "Tanto as Resinas Clear quanto High Temp podem ser usadas para imprimir pequenos moldes funcionais, com a High Temp oferecendo compatibilidade com uma gama mais ampla de temperaturas de fusão de termoplásticos... A rigidez relativamente alta da Resina High Temp significa que o molde não se deformará ao remover a peça."

Projetando um molde impresso em 3D

Ao projetar um molde impresso em 3D, é importante considerar duas coisas: se o design será impresso bem, e se o molde impresso funcionará corretamente quando plástico fundido for injetado nele.

Para um molde bem impresso:

• Mantenha estruturas de suporte no exterior do molde, longe da cavidade do molde. Isso garante que imperfeições causadas pela remoção do suporte não apareçam nas peças moldadas.
• Imprima na maior resolução com as menores alturas de camada para reduzir o efeito escalonado em características curvas.
• Incorpore saídas de ar para reduzir chances de ar aprisionado e bolhas.

Para moldagem eficaz:

• Mantenha paredes finas com espessura consistente em toda a extensão.
• Adicione ângulos de desmoldagem para facilitar a ejeção da peça.
• Incorpore raios; sem arestas ou cantos afiados.

Para mais dicas de design, leia nossas dicas de design para impressão 3D por estereolitografia. Depois leia nosso guia sobre projeto de peças para injeção.

Com ou sem estrutura?

Uma boa maneira de prolongar a vida útil de um molde impresso em 3D é usar uma estrutura de alumínio. O molde impresso é colocado dentro da estrutura metálica, que protege o molde plástico mais frágil da pressão e calor produzidos pelo bico da máquina de injeção.

Como o molde fica bem ajustado dentro da estrutura de alumínio, ele também é protegido contra empenamento após injeções repetidas. Além disso, a estrutura contém um canal que conecta o bico da injetora ao canal de alimentação do molde impresso, eliminando a necessidade de contato direto entre o bico e o molde.

Estruturas de alumínio são muito mais duráveis do que os moldes impressos em 3D colocados dentro delas. Isso significa que os fabricantes podem usar uma única estrutura de alumínio para vários moldes diferentes, que por sua vez podem ser usados para produzir múltiplas unidades moldadas.

É possível usar um molde impresso sem estrutura, mas isso requer mais material de impressão 3D e deixa os moldes mais suscetíveis a empenamento.

Métodos alternativos

Injeção com moldes impressos em 3D pode ser uma boa opção para empresas com acesso a uma impressora 3D SLA ou de jateamento de material.

No entanto, pequenas séries de peças plásticas moldadas também podem ser alcançadas com fundição a vácuo. A fundição a vácuo usa moldes de silicone baratos para fabricar rapidamente protótipos plásticos. Como com moldes impressos em 3D, os moldes de silicone têm vida útil curta.

A fundição a vácuo pode ser preferível, pois produz peças moldadas com acabamento superficial extremamente liso.

A 3ERP é uma fornecedora experiente de serviços de fabricação como impressão 3D, injeção, usinagem CNC e fundição a vácuo. Entre em contato para uma cotação gratuita.