Top 5 Estratégias de Design para Componentes Injetados Complexos

Design para fabricabilidade (DFM) é a prática geral de projetar peças para que também sejam eficientes de produzir. Embora práticas recomendadas específicas variem por tecnologia de manufatura, o objetivo final do DFM em geral é otimizar o design da peça para minimizar custos de manufatura — sem sacrificar desempenho ou função. DFM também ajuda a identificar potenciais problemas ou defeitos cedo e evitar redesenhos disruptivos no futuro, por isso avaliar possíveis métodos de manufatura é crucial durante as fases iniciais de design e prototipagem.

Design intencional e focado no método é especialmente importante ao tentar produzir peças com geometrias complexas ou características intrincadas. E embora existam muitos métodos de manufatura viáveis para produzir peças com geometrias complexas, a injeção está entre as mais comuns.

DFM é especialmente importante para peças injetadas, pois as ferramentas duras e moldes usados para criar peças injetadas introduzem várias variáveis que podem impactar o design — incluindo temperatura do molde, temperatura do material e pressão de ar. Além disso, moldes de injeção são caros e demorados para ferramentar, e o processo tipicamente só se torna econômico quando produzindo peças em altos volumes, então consistência e repetibilidade são críticas ao projetar peças com geometrias complexas ou características intrincadas.

Aqui estão 5 dicas principais para como projetar peças plásticas injetadas com características complexas.

1. Aproveite desligamentos deslizantes para clipes e encaixes

Clipes e encaixes são duas formas de mecanismos de fixação que podem ser incorporados diretamente no design do molde de injeção — alguns exemplos comuns sendo tampas de conjuntos de ferramentas e carcaças de eletrônicos. Ambos operam de forma similar: em um lado do mecanismo, uma aba flexível de material encaixa em um slot ou bolso na peça de acoplamento, garantindo assim as duas.

Desligamentos deslizantes ou telescópicos são componentes usinados em um lado do molde que se estendem na outra metade, deslizando no lugar quando o molde é fechado. Isso impede que material flua para áreas particulares, o que torna possível incorporar facilmente características como ganchos e furos (incluindo furos passantes longos) sem a necessidade de ações laterais caras, bump-offs, inserts e outras características que aumentam custo e complexidade do design do molde.

Desligamentos deslizantes podem ser projetados para ter a mesma aba e slot para combinar com os clipes e encaixes da peça, criando características que se encaixam com segurança e retêm flexibilidade suficiente para separar sem quebrar. Desligamentos podem reduzir custos de design e operação do molde e também geralmente podem ser usados como alternativa para undercuts e características recuadas.

Em geral, tanto a peça quanto o molde devem ter um mínimo de 3 graus de inclinação para prevenir metal roçando contra metal, o que pode criar rebarba e danificar o desligamento.

2. Escolha o material certo para dobradiças vivas

Dobradiças vivas, outra característica de tampa flexível, são uma excelente maneira de unir as duas metades de componentes plásticos injetados (pense nas tampas dos recipientes individuais de um dispensador semanal de vitaminas, por exemplo).

Embora consideração de material seja sempre uma consideração crítica em design e desenvolvimento de produto, deve ser sua preocupação primária ao projetar dobradiças vivas. Polipropileno, por exemplo, é mais adequado para esta característica que policarbonato (que pode ser um excelente material para clipes e encaixes). Dependendo da amplitude de movimento esperada da tampa, você pode precisar incorporar um raio no ponto médio da dobradiça para permitir que as duas partes fechem mais facilmente.

3. Fique de olho na espessura da parede

A espessura da parede deve permanecer uniforme sempre que possível, pois variações na espessura podem introduzir complicações sérias. Peças com espessura de parede não consistente correm risco de empenamento (causado por diferentes seções da peça resfriando em taxas diferentes, criando tensão interna que dobra a peça permanentemente).

Além disso, se as paredes de uma peça são excessivamente grossas ou finas, outros problemas podem surgir. Por exemplo, paredes finas e nervuras mal projetadas podem impedir fluidez, causando curtos (ou preenchimentos incompletos do molde). Por outro lado, peças com paredes grossas e nervuras mal projetadas são propensas a desenvolver marcas de retração, ou impressões na superfície da peça causadas pelo resina interna resfriando mais rápido que o material externo. Se você vir sinais de qualquer defeito, pode ser hora de reexaminar seu design de molde.

4. Adicione inclinação e reduza a altura de características altas

Características altas como bosses, nervuras e suportes podem requerer que você incorpore ângulos de inclinação maiores (geralmente até 3°) para garantir que a peça saia do molde sem linhas de arrasto ou outros problemas de ejeção. Bosses e características altas permitem inserts roscados e resistência adicional da peça, mas aumentam o risco de desenvolver marcas de retração.

Além disso, aumentar a altura de nervuras e outras características também aumenta a profundidade do molde, aumentando a necessidade de fresas de topo mais longas, mais ventilação e taxas de corte mais lentas durante o processo de usinagem. Uma maneira de contornar isso é suportar bosses com nervuras verticais periféricas, que têm paredes mais finas, reduzindo a chance de retração.

Bosses angulares e outras características aumentam a complexidade da produção, pois o eixo do boss não alinha mais com a linha de partição ou linha de extração — o que tudo menos necessita que um inserto precise ser carregado manualmente no molde antes de cada injeção.

5. Seja estratégico sobre texto e logotipos

Texto (como nome de produto ou empresa) ou logotipos são comumente adicionados a produtos injetados. A boa notícia é que tamanhos de fonte pequenos são na verdade bastante fáceis de alcançar através de injeção — desde que você siga algumas diretrizes-chave.

Primeiro, o texto deve ser uma fonte sem serifa e o comprimento do traço mais curto (a transversal de um T ou A, por exemplo) deve ser de pelo menos 0,020" de comprimento. Texto em relevo é mais fácil de ler e produzir que texto afundado na superfície da peça. A menos que o texto seja inordinadamente grande, não deve ter mais de 0,015" de altura.

Finalmente, a menos que você esteja trabalhando com materiais flexíveis como borracha de silicone ou elastômero termoplástico (TPE), o texto deve enfrentar a direção de extração se possível — caso contrário, inserts carregados manualmente ou ações laterais podem ser necessários para garantir ejeção suave.

Comece a refinar seu design de injeção hoje

Geometria complexa e alto grau de complexidade de características não são o fim do mundo para peças injetadas. Ao prestar atenção a fatores-chave de design como design de molde, seleção de material, orientação de bosses e estilo e tamanho de texto, você será capaz de melhorar a fabricabilidade da sua peça (e portanto custo-efetividade) e qualidade ao mesmo tempo.

Claro, fazer parceria com um fabricante experiente é outra maneira segura de simplificar as fases de design e produção do desenvolvimento de produto. A Fast Radius traz décadas de experiência em engenharia e design para a mesa, e trabalhamos diligentemente ao lado de cada cliente para garantir que suas peças não sejam apenas bem feitas — mas que sejam feitas da maneira mais eficiente e econômica possível. Entre em contato conosco hoje para descobrir como podemos tornar seus designs realidade.