Prepare Seus Designs de Injeção de Plástico para Produção: Checklist Completo

Injeção de plástico permite produção de alto volume de peças idênticas a baixo preço por peça. O processo envolve injetar material fundido em moldes de metal duráveis através de bico pressurizado, ejetar a peça uma vez que o material solidificou, e repetir. Uma ampla gama de itens cotidianos, incluindo garrafas de água, brinquedos plásticos e invólucros eletrônicos são feitos com injeção de plástico. Embora termoplásticos e termofixos sejam os materiais mais comuns usados em injeção de plástico, metal também pode ser injetado.

Quando você faz uma peça com injeção de plástico, precisa considerar várias variáveis que impactam qualidade e funcionalidade do produto final. Existem muitas maneiras de uma peça injetada falhar — incluindo linhas de fluxo, marcas de retração e empenamento — mas você pode evitar a maioria dos problemas seguindo alguns princípios de design chave.

Aqui na Fast Radius, trabalhamos com clientes em suas peças injetadas todos os dias. Engenheiros frequentemente vêm a nós com ótimos designs de peças que precisam ser ajustados antes de poderem ser feitos efetivamente. Nossos especialistas em design para manufatura (DFM) avaliaram e ajustaram milhares de designs de peças, e identificaram e compilaram os problemas mais comuns que veem. Corrigir estes erros comuns em seu design pode prevenir erros caros e economizar muito tempo em revisões de design.

Antes de submeter seu design de peça para ser injetado, verifique contra esta lista de regras de design:

Use ângulos de inclinação apropriados

1,5–2 graus de inclinação é tipicamente um mínimo seguro para a maioria das peças.

Ângulos de inclinação referem-se ao leve taper adicionado às superfícies de uma peça injetada que se alinham com a direção de extração, permitindo que a peça seja removida do molde sem ser danificada por atrito ou sucção.

O ângulo de inclinação requerido para uma peça depende de alguns fatores, incluindo espessura de parede, taxa de encolhimento do material da peça, profundidade de extração e se a peça requererá acabamento superficial ou texturização durante pós-produção. Embora a inclinação média deva aumentar em 1 grau para cada polegada adicional de profundidade da peça, 1,5–2 graus de inclinação é tipicamente um mínimo seguro para a maioria das peças.

Mantenha espessura de parede uniforme, se possível

Se possível, componentes injetados devem ter espessura de parede uniforme por toda a peça. Variações em espessura de parede podem causar o material injetado a esfriar em taxas diferentes, o que pode levar a marcas de retração, vazios e empenamento.

Geralmente, espessuras de parede entre 1,2mm e 3mm são ideais (embora alguma variação possa ser esperada dependendo do material). Espessura de parede quase sempre deve ficar abaixo de 5mm porque paredes mais grossas aumentam tempos de ciclo de produção e podem também impactar negativamente propriedades mecânicas da peça.

Se uma peça requer variações em espessura de parede, então você deve fazer a transição entre seções o mais gradual possível. Você pode fazer isso incorporando chanfros (cantos ou bordas inclinadas) ou filetes (cantos ou bordas arredondadas) no design da peça, que ajudam a garantir que o disparo de plástico fundido preencha completamente o molde, esfrie completa e uniformemente, e previna empenamento ou encolhimento não uniforme.

Como regra geral, o comprimento da transição entre seções com diferentes espessuras de parede deve ser 3x a mudança na espessura de parede (ex: se espessura de parede diminui 1mm, a transição deve acontecer ao longo de 3mm).

Evite undercuts (rebaixos)

Undercuts são superfícies ou características recuadas ou salientes — como roscas, ranhuras ou snap-fits — que impedem uma peça de ser ejetada do molde com um único puxar unidirecional sem dano. É possível evitar undercuts seja orientando características paralelas à linha de extração ou incorporando ações no design do molde.

Arredonde bordas e cantos agudos

Sempre que possível, designers e engenheiros devem optar por características arredondadas em vez de bordas e cantos agudos. Bordas requerem pressão adicional para preencher, o que torna mais difícil para um disparo fluir eficiente e uniformemente no molde. Cantos agudos também tendem a grudar no molde durante ejeção, aumentando risco de dano e defeitos na peça. Você pode evitar ambos problemas com cantos internos e externos arredondados.

Cantos internos, ou aqueles onde paredes da peça encontram o fundo, devem ter raio de pelo menos 50% da espessura da parede adjacente. Cantos externos, ou aqueles no topo das paredes da peça, devem ter raio de 150% da parede adjacente para permitir que plástico flua mais eficiente e eficazmente. Isso também ajuda minimizar tensão residual e trincas.

A base de todas as características verticais dentro de uma peça (como bosses, nervuras ou snap fits) também deve ser arredondada. Raios de bosses devem ser 25% da parede adjacente, com raio mínimo de 0,015" (ou 0,381mm).

Posicione linhas de separação estrategicamente

Uma marca física, conhecida como linha de separação, aparecerá onde as duas metades de um molde se encontram. Em muitos casos, linhas de separação podem ser facilmente vistas e sentidas, mas é mais que uma questão estética. A colocação da linha de separação dita como o molde abre (e portanto a direção na qual você precisa adicionar inclinação às características da peça), e pode influenciar tanto custo de ferramental de molde quanto pós-processamento requerido.

Você pode frequentemente melhorar aparência e funcionalidade de uma peça colocando a linha de separação ao longo de uma borda em vez de em superfície plana. Isso ajuda esconder a costura e também reduz chances de rebarba (material excessivo ao redor onde o molde se junta).

Considere posicionamento de pinos ejetores

Para funcionar corretamente, pinos ejetores requerem superfícies planas, ou pads, colocados perpendiculares à direção de movimento do pino. O posicionamento e número de pinos deve ser informado por forma da peça, ângulos de inclinação, textura de parede lateral e profundidade de parede — todos os quais influenciam como uma peça grudará nas paredes do molde.

Escolha de material também deve ser fatorada no posicionamento ou tamanho dos pinos. Resinas mais pegajosas, por exemplo, tendem a requerer mais força para ejetar. Da mesma forma, plásticos mais macios provavelmente precisarão de maior número de pinos ou pinos mais largos para distribuir efetivamente força de ejeção e evitar danificar a peça.

Otimize tamanho de nervuras de suporte

Nervuras são frequentemente usadas para fortalecer paredes da peça em situações onde duas paredes se encontram em ângulo de 90 graus, ou onde comprimento de uma seção particular é enfraquecido pela espessura da parede da seção.

É importante notar que nervuras mais grossas não necessariamente significam maior suporte — na verdade, nervuras muito grossas frequentemente levam a marcas de retração. A espessura da base de nervuras de suporte deve ser máximo de dois terços da espessura da parede adjacente.

Esteja ciente de espessura de parede do molde

A espessura das paredes do molde é outra consideração importante — e uma que será primariamente determinada pelo espaço entre características da peça. Certifique-se que características verticais como nervuras e bosses não estão muito próximas umas das outras, às paredes da peça, ou a áreas finas, pois isso complica o processo de resfriamento.

Espessura de parede do molde também pode impactar custos de ferramental. A maioria dos moldes de injeção são criados através de usinagem CNC e paredes mais finas de metal no molde são mais difíceis de ferramentar adequadamente. Paredes mais finas também resultam em ciclos de vida do molde mais curtos.

Embora a espessura mínima permitida de parede do molde seja ditada pelas qualidades físicas e mecânicas do material da peça, uma folga de 3mm entre características da peça é geralmente aceitável.

Projetando peças injetadas eficiente e eficazmente

Erros de design são caros. Re-usinar uma ferramenta para corrigir erro de design pode atrasar equipes de produto por semanas e custar milhares de dólares. Um bom parceiro de manufatura ajudará você a evitar revisões caras com DFM, mas esse processo também adiciona ao seu prazo. Verificar seu design para os problemas neste guia antes de submetê-lo a um parceiro de manufatura ajudará você a obter peças melhores mais rápido.

Existem muitas coisas que podem dar errado em injeção de plástico, então você precisa encontrar parceiro em quem possa confiar para acertar suas peças. Aqui na Fast Radius, estamos aqui para tornar as coisas mais fáceis para você, e estamos investidos no sucesso do seu projeto. Entre em contato hoje para começar seu próximo projeto de injeção de plástico.

Para saber mais sobre injeção de plástico — da seleção de material às diferenças entre moldes de cavidade única e multi-cavidade a como aproveitamos o processo para fabricar máscaras faciais que combatem a propagação da COVID-19 — visite o centro de aprendizado da Fast Radius.

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