Moldagem por injeção com moldes impressos em 3D:Baixe nosso novo estudo técnico

O Centro Técnico Industrial Francês para Plásticos e Compósitos (IPC) conduziu pesquisas para avaliar a usabilidade de moldes impressos em 3D para moldagem por injeção de baixo volume. Nosso relatório documenta as etapas de fabricação e testes de injeção de moldes impressos em 3D com solução Formlabs, destacando resultados e melhores práticas.

Por que moldes de injeção de impressão 3D?

A moldagem por injeção é uma tecnologia econômica e extremamente repetível para a produção em massa de peças plásticas com tolerâncias geométricas ou dimensionais estreitas. O alto custo do ferramental de aço tradicional, entretanto, torna a moldagem por injeção um desafio para pequenas quantidades de peças e muitas vezes pode ser uma barreira para a introdução de um novo produto. Com moldes de injeção impressos em 3D, engenheiros, fabricantes e designers de produtos podem reduzir custos, encurtar os prazos de entrega e trazer produtos melhores para o mercado. Os moldes de injeção impressos em 3D são uma ótima opção para quem deseja projetar protótipos funcionais com materiais de uso final, fabricar uma série de protótipos de pré-produção idênticos ou até mesmo fabricar uma série limitada ou personalizada de peças de uso final.

Descubra mais sobre os custos de moldagem por injeção em nosso guia detalhado.

Pesquisa do IPC, líder em plásticos e compostos

IPC é o Centro Técnico Industrial cuja experiência é dedicada à inovação de plásticos e compósitos na França. O IPC desenvolve novos meios para apoiar todas as empresas, em particular as pequenas e médias empresas. O centro trabalha em estreita colaboração com os principais intervenientes científicos europeus, a fim de apoiar as empresas em questões de I&D, inovação, tecnologia e transferência de competências, independentemente do processo utilizado.

O IPC elaborou três programas de transferência de tecnologia para enfrentar os principais desafios da indústria. Eles apoiam as empresas, fornecendo experiência em P&D para a economia circular (DIS 30), o setor de manufatura aditiva (PRINTER), a indústria 4.0 e para produtos de alto valor agregado (HYPROD 2). As equipes de IPC ajudam as indústrias ou fabricantes a impulsionar a inovação com a realização de estudos, estabelecimento de protocolos, viabilidade e transferência de tecnologia.

Recentemente, o IPC realizou um projeto de pesquisa para avaliar a viabilidade da moldagem por injeção com moldes impressos em 3D. No relatório, resumimos algumas de suas descobertas, especificamente aquelas que envolveram as impressoras 3D Formlabs.

Detalhes do estudo e geometrias de referência

O projeto de pesquisa do IPC consistia em um estudo técnico de dois anos, dividido em três fases:

1. 
   Comparação de tecnologias de impressão 3D :Uma primeira classificação foi estabelecida a partir de dados técnicos de vários fabricantes. Os dados térmicos e mecânicos foram avaliados respectivamente através da temperatura de deflexão térmica (HDT) e do módulo de Young. Quatro tipos de benchmark que permitem destacar as propriedades críticas foram fabricados em cada uma das tecnologias identificadas, a fim de selecionar os três materiais mais promissores. As soluções de impressão 3D à base de resina foram selecionadas como a melhor escolha para moldes de injeção, devido à alta resolução e superfície lisa das peças.
   

No geral, uma gama semelhante de variações dimensionais é medida para todas as tecnologias de impressão 3D consideradas; entre ± 0,02 mm e ± 0,05 mm para recursos pequenos e entre ± 0,05 mm e ± 0,2 mm para dimensões maiores. A precisão padrão de uma ferramenta de metal usinado deve ser de ± 0,02 mm. Essa precisão é desejada para obter um bom ajuste na linha de partição e evitar o lampejo. Neste relatório, o IPC irá propor dois métodos para otimizar a linha de partição de uma ferramenta polimérica impressa em 3D.

Geometrias de referência.

2. Caracterização de materiais, design e diretrizes de impressão 3D

3. Ensaios de injeção :O IPC executou dois testes com diferentes conjuntos de moldes. No primeiro teste, eles usaram um design de “teste de tortura” e injetaram quase uma centena de peças de polipropileno usando um molde de mono-material impresso em resina de alta temperatura Formlabs. No segundo teste, eles usaram um design de “teste de tortura” mais desafiador, mas desta vez injetaram milhares de peças de polipropileno com um molde multimaterial, núcleo e inserções impressas com Resina Rígida 10K Formlabs e a moldura impressa em PA12 com SLS.

Nosso white paper cobre a parte do estudo feito com as soluções de impressão 3D da Formlabs; em particular, as recomendações de design e fabricação, condições de moldagem por injeção e resultados observados.

Resultados

O IPC avaliou a usabilidade de moldes impressos em 3D para moldagem por injeção de baixo volume. Com um núcleo de molde impresso em Resina Rígida 10K da Formlabs e um soft frame impresso em PA12, eles puderam injetar milhares de peças com polipropileno, reduzindo em 80-90% o custo de um molde de metal.

Texturas nas peças finais injetadas com o molde multimaterial que consistia em um molde impresso com Resina Rígida 10K montada na matriz metálica.

A impressão 3D de mesa é uma solução poderosa para fabricar moldes de injeção rapidamente e com baixo custo. Requer um equipamento muito limitado, economizando tempo do CNC e operadores qualificados para outras tarefas de alto valor. Eles podem ser integrados em qualquer fluxo de trabalho de moldagem por injeção, pois são fáceis de implementar, operar e manter.

Os fabricantes podem se beneficiar da velocidade e flexibilidade da impressão 3D interna para criar o molde e combiná-lo com a força de produção da moldagem por injeção industrial para fornecer uma série de unidades de termoplásticos comuns em questão de dias.

Baixe o relatório completo para o resumo do estudo técnico, incluindo diretrizes de impressão 3D e percepções sobre a montagem do molde e as condições do processo.