Três Elementos Essenciais para Designs de Injeção Limpos e Funcionais

A injeção de plástico é um processo de fabricação popular para produção em massa de peças plásticas idênticas com boas tolerâncias. Durante este processo, flocos ou pellets termoplásticos são derretidos e injetados em um molde. Uma vez que o material termoplástico esfria e endurece, pinos ejetores empurram a peça acabada para fora do molde. Muitos dos produtos voltados ao consumidor que as pessoas usam todos os dias são moldados por injeção, de carregadores de telefone a peças de carro a tijolos Lego®.

Uma vez que o molde é fabricado, engenheiros têm um meio pelo qual reproduzir consistentemente peças complexas a um custo por unidade muito baixo. Como tal, aperfeiçoar os processos de fabricação de moldes é crítico. Aqui está um curso intensivo em otimizar o design de uma peça moldada por injeção — mais dicas e truques para designers de produto.

Três dicas e melhores práticas de design de molde de injeção

Peças moldadas por injeção podem apresentar geometrias complexas, e oferecem aos designers de produto uma boa quantidade de flexibilidade de design. A única ressalva é que as equipes de produto devem projetar suas peças em torno dos requisitos específicos da injeção.

É muito desafiador fazer ajustes de design após a peça já ter sido fabricada. Como tal, designers de produto devem projetar a peça plástica perfeitamente para injeção para reduzir o risco de problemas com o design da ferramenta, alcançar os melhores resultados e reduzir custos. Para projetar peças limpas e funcionais, comece com estas três melhores práticas de design de injeção:

1. Manter espessuras de parede consistentes

A regra número um do design de peças para injeção é gerenciar a espessura do molde. Paredes não uniformes podem causar empenamento da peça à medida que o material termoplástico esfria ou causar marcas de retração. Espessuras de parede recomendadas variam dependendo do plástico usado. Por exemplo, poliuretano (PUR) tem uma espessura de parede recomendada de 0,080 a 0,750 polegadas, enquanto poliestireno (PS) tem uma faixa muito menor de 0,035 a 0,150 polegadas. Uma boa regra prática é manter a espessura de parede de qualquer molde entre 1,2 mm e 3 mm.

Se a peça for projetada para incluir diferentes espessuras, designers de produto devem tornar a transição entre elas o mais suave possível. Isso garante que o plástico fundido flua uniformemente dentro da cavidade do molde. Um chanfro ou filete que seja 3x mais longo que a diferença de espessura deve resolver.

Seções espessas em um design de molde de injeção podem causar empenamento, retração e outros defeitos, mas às vezes são necessárias para geometrias complexas. Designers de produto podem incluir seções mais espessas em seus moldes enquanto aderem às limitações de espessura de parede oco estas seções. Incluir nervuras na peça fortalece as seções ocas e fornece rigidez.

A espessura das nervuras varia dependendo do termoplástico usado, mas as nervuras devem sempre ser menos de dois terços da espessura da parede principal. Se a nervura for muito espessa, causará marcas de retração na superfície externa.

2. Eliminar rebaixos (undercuts) que não são críticos para o design

Rebaixos são características que impedem a peça moldada por injeção de ser ejetada limpa do molde sem danos estruturais. Rebaixos podem vir em várias formas — furos, cavidades ou áreas onde o alinhamento não é perpendicular à linha de separação do molde. A melhor aposta de um designer de produto é evitar rebaixos completamente. Eles sempre tornam o design do molde de injeção mais caro, complicado e trabalhoso do que o necessário.

Ainda assim, existem alguns truques de design para lidar com rebaixos. A maneira mais simples de corrigir um rebaixo é mover a linha de separação do molde de forma que ela intersecte com o rebaixo. No entanto, esta dica só é aplicável para designs com rebaixos na parte externa do molde.

Bumpoffs, ou rebaixos de desmontagem, são uma opção se a característica e o material forem flexíveis o suficiente para expandir e deformar sobre o molde durante a ejeção. O bumpoff deve ficar longe das estruturas de suporte do molde e ter um ângulo de ataque entre 30 a 45 graus.

Como último recurso, side-actions ou lifters podem corrigir rebaixos quando o molde não pode ser redesenhado para evitar rebaixos. Núcleos de side-action são inserts perpendiculares que deslizam para dentro e para fora do molde conforme ele abre e fecha. Estes mecanismos aumentam custo e complexidade significativamente. Mesmo com estas soluções, seria aconselhável que designers evitassem rebaixos completamente e eliminassem rebaixos durante a prototipagem.

3. Desmoldar, desmoldar, desmoldar

Ângulos de desmoldar são considerações de design que tornam mais fácil ejetar limpa uma peça moldada por injeção do molde. Isso pode soar como uma característica de design não essencial, mas desmoldares são críticos para fabricar peças moldadas por injeção funcionais. Desmoldares ajudam a prevenir que a peça seja danificada na liberação, reduzem custos de produção, aceleram cronogramas de produção, garantem acabamento superficial uniforme e fornecem uma série de outros benefícios. Sem ângulos de desmoldar, equipes de produto arriscam danificar seus moldes caros e produzir um grande número de peças rejeitáveis.

Desmoldares devem ser contabilizados cedo no processo de design. Ângulos de desmoldar variarão de acordo com vários fatores relacionados à peça, incluindo espessura de parede, profundidade de parede, material e quaisquer taxas de retração, textura ou requisitos de ejeção aplicáveis. É melhor aplicar o máximo de ângulo de desmoldar possível. Designers de produto devem incluir um grau de desmoldar por polegada de profundidade de cavidade para começar, ajustando para os fatores mencionados conforme necessário.

Mesmo que pareça que o desmoldar pode impactar negativamente o desempenho da peça, é sempre melhor ter desmoldar do que não ter. Peças podem ser projetadas com um mínimo de 0,25 graus de desmoldar, geralmente, mas o menor grau de desmoldar possível dependerá da geometria única e material da peça.

Obtenha ajuda dos especialistas em design

Esta lista curta apenas arranha a superfície das considerações-chave de design para peças moldadas por injeção. Equipes de produto também devem considerar fatores incluindo linhas de separação, design de canal de entrada, localização de canal de entrada e mais. A melhor maneira de otimizar designs de peças para custo-efetividade, tempo de produção e eficiência é fazer parceria com um especialista em fabricação que possa oferecer conselhos cruciais durante todo o processo de design.

Os especialistas em design e engenharia da Fast Radius podem ajudá-lo a trabalhar através de pontos problemáticos comuns de design de molde, re-otimizar designs atuais ou criar algo totalmente novo. Podemos reduzir seu ciclo de desenvolvimento em até 90% e acelerar seu tempo de mercado em qualquer produto. Vamos tornar novas coisas possíveis — entre em contato conosco hoje.

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