Sobremoldagem Explicada: Técnicas, Tendências e Aplicações Industriais

A sobremoldagem é atualmente um dos métodos de ferramentas rápidas mais populares e avançados, fornecendo potencial significativo para custos de produção, tempos de ciclo e novas possibilidades de design para fabricação de produtos. Graças às vantagens de design diversificadas de produtos de moldagem 2K, tem sido amplamente usada em telefones celulares, fabricação de canetas, automóveis, eletrodomésticos, ferramentas manuais e commodities, etc.

Este artigo apresenta principalmente o desenvolvimento e tendência da tecnologia de sobremoldagem e especialmente introduz como realizar a fabricação de protótipo de pequenos lotes na fase de desenvolvimento do produto para peças de sobremoldagem 2K.

O que é sobremoldagem?

A sobremoldagem é o processo de injeção onde se cria uma única peça combinando dois ou mais materiais diferentes. O primeiro material é geralmente referido como material substrato, cujas peças são totalmente cobertas por materiais subsequentes (materiais de sobremoldagem).

A injeção de sobremoldagem foi usada primeiro para embelezar a aparência de bens de consumo, agora bastante popular. A tecnologia é usada em uma variedade de aplicações e pode até ser usada para melhorar a funcionalidade do produto, como melhoria de resistência química, fornecimento de isolamento elétrico, aderência duradoura, mais macio, toque mais suave, etc.

Existem principalmente 2 tipos diferentes de processo de fabricação de produtos sobremoldados.

a. Material macio sobremoldando material duro: Os materiais comuns na moldagem por injeção múltipla é o elastômero termoplástico (TPE), que é usado no material substrato (como ABS(Acrilonitrila Butadieno Estireno), PC, PC/ABS, PA e SAN). Os TPEs comumente usados são SEBS, TPE-V, TPE-U, TPE-E e TPE-A. Esses produtos de "revestimento macio" têm funcionalidade aprimorada como isolamento, resistência química, melhor ergonomia, melhor manuseio, aderência e estética superior.

b. Material duro sobremoldando material duro: Outra aplicação é materiais de sobremoldagem secundária também serem plástico duro. Por exemplo, plástico rígido moldado com insert de metal ou plástico rígido transparente com peças não transparentes. Geralmente, a taxa de defeito de produção de injeção 2K transparente é muito alta, causando grandes desafios ao controle de processo.

Tipos de processo de sobremoldagem: Moldagem 2K e Moldagem de Dois Disparos

Injeção 2K (duas cores) (formada por dois componentes) tem processo de duas etapas, o que significa que transforma uma injeção de material em produtos em máquina de injeção 2K, e então na máquina 2K por virada do molde e salto para outra nota no tubo de plástico da cavidade do molde correspondente. A peça é usada como inserts, injeção em outro material para formar na integração de produtos de material duplo. A máquina de injeção é ou cilindro duplo ou cavidade de molde dupla, o processo de injeção está liberando dois tipos de produtos de material ao mesmo tempo na produção. Enquanto isso, o produto feito é usado como inserts que serão inseridos.

Outro é injeção de dois disparos, o que significa que faz uma peça de material em uma máquina de injeção e a peça de material como um insert em outro molde, e então injeta o segundo material. Moldagem por inserção (nome interno da indústria é revestimento, injeção secundária): durante a moldagem por inserção, primeiro é feita uma peça rígida (geralmente é uma peça de plástico duro) e embutida na cavidade do molde. Seguindo, TPE é usado para injeção neste componente, e o produto completo é finalmente obtido. Equipamento de injeção convencional pode ser usado para moldagem por inserção. A colocação de peças rígidas pode ser feita por braços manuais ou mecânicos. Geralmente, componentes metálicos revestidos só podem ser usados desta forma.

A resistência de ligação das peças sobremoldadas

Método físico: por design de trava, rolagem de superfície, rosqueamento de superfície, e então o segundo tipo de material para alcançar a embalagem moldada diretamente (cobrindo). A característica de ligação de material puramente por este método é que a junta física tem forte adesão, enquanto a junta física tem pouca adesão fora.

Método químico: ligar os dois materiais juntos pela afinidade molecular entre dois materiais e a resistência de ligação química para formar uma única peça, dois ou mais.

Embora os métodos de trava física e ligação sejam frequentemente usados juntos em aplicações práticas, é óbvio que realizar a ligação entre os dois materiais é um método mais confiável e mais flexível. Esta forte ligação química consiste na solubilidade mútua, penetração, penetração e emaranhamento de moléculas ou cadeias moleculares.

Quatro Tipos de Sobremoldagem

Existem quatro tipos comuns de sobremoldagem disponíveis.

• Plástico sobre Plástico – O substrato e o plástico derramado sobre o substrato são ambos plásticos. O material dos componentes plásticos deve ter o mesmo ou similar ponto de fusão.
• Plástico sobre Metal – O substrato é metal. Uma peça de metal, usinada CNC, fundida ou forjada, é colocada no molde primeiro, e então o plástico é moldado sobre a peça de metal. Você sabia que poderia moldar inserts metálicos dentro de peças plásticas?
• Elastômero sobre Plástico – O substrato deve ser plástico duro. Elastômeros podem ser materiais macios como borracha e poliuretano.
• Elastômero sobre Metal – O substrato é metal. Uma peça de metal, usinada CNC, fundida ou forjada, é colocada no molde primeiro, e então o elastômero é moldado sobre o cabo

No entanto, nem todos os materiais podem ser sobremoldados. Por exemplo, se você quiser fazer apenas alguns protótipos, dificilmente encontrará elastômeros transparentes que possam ser moldados com o próprio material ou outros tipos de resinas.

Como produzir os melhores produtos de sobremoldagem?

1. Opção de material: Existem principalmente 3 fatores-chave que afetam a ligação molecular de material TPE/plástico duro.

1) A polaridade do material TPE é similar à do plástico duro (caso contrário, não seria nem mutuamente solúvel nem permeável e penetrante no estado de fusão);

2) A tensão superficial do material TPE é menor que a do plástico duro (caso contrário, o fundido TPE não poderia ser espalhado na superfície do insert de plástico duro);

3) Quando o fundido TPE flui ao longo da superfície do plástico duro para a cavidade do molde, calor é liberado durante o processo de resfriamento, que pode derreter rápida e efetivamente a superfície do plástico duro para formar uma fina camada interpenetrante.

2. Os 7 guias de referência valiosos do processo de sobremoldagem

1) Moldagem 2K é melhor que a moldagem de dois disparos (moldagem multi-disparos) efeito.

Vantagens do molde 2K: O primeiro disparo de injeção de plástico duro ainda está quente, e então imediatamente entra na segunda cavidade da máquina de injeção 2K. Como não há absorção de umidade durante o processo de transferência; por um lado, é fácil ser ablatado pelo fundido TPE de alta temperatura na superfície para produzir uma camada ultra-fina, e por outro lado, não há efeito de adsorção de vapor de água na superfície.

2) Escolher temperatura do cilindro de alimentação (fusão) mais alta o máximo possível dentro da faixa permitida do material TPE, caso contrário, TPE não teria calor suficiente para ablar a superfície do material plástico duro.

3) Ao sobremoldar o segundo disparo, a cavidade do molde de plástico duro deveria adotar alta temperatura do molde para fornecer energia térmica. Quando plásticos duros atingem alta temperatura, o fundido TPE de alta temperatura esfriará lentamente para que tenha calor e tempo suficientes para ablar o plástico duro para formar uma camada insolúvel, ultra-fina.

4) Na segunda etapa de sobremoldagem, o fundido TPE deve ser ejetado com alta velocidade de disparo o mais rápido possível, sob a premissa de não haver rebarba de TPE.

a. Com velocidade de disparo rápida, o fundido TPE tem tempo de espalhamento curto na superfície do plástico duro e tempo mais longo para ablar a superfície do plástico duro durante o ciclo de moldagem.

b. Atrito entre TPE e superfície do plástico duro leva a atrito e geração de calor. Assim, a temperatura do fundido TPE também esfria lentamente, com tempo mais longo para contato e ablação da superfície do plástico duro.

c. Devido à velocidade de disparo rápida, a viscosidade da maioria do fundido TPE é cisalhada tornando-se fina, o que leva a diminuição da tensão superficial que é propício para espalhar na superfície do plástico duro.

5) Evitar absorção de umidade ou manchamento na superfície do plástico duro, especialmente em moldagem de dois disparos. Em certos casos, através do processo de transferência, isso é mais provável de ocorrer.

6) Nylon 66, a absorção de umidade da superfície leva à formação e adsorção de moléculas de água para formar ligações de hidrogênio, TPE não pode formar efetivamente ligações intermoleculares com moléculas da superfície do plástico duro, e a resistência de ligação natural diminui. Plástico duro polar revestido com TPE certamente também é uma fórmula polar, não presta atenção à prova de umidade, afeta o efeito de coesão ao mesmo tempo.

7) Prestar atenção ao problema de lavagem do cilindro no estágio inicial da máquina de teste

a. Anteriormente revestido com PVC

b. Anteriormente era uma máquina que produzia borracha dura

Três Benefícios da Sobremoldagem

Existem três razões principais para usar sobremoldagem para seu design.

Melhor estética

Se você quer criar uma peça plástica que tenha várias cores ou vários tipos de acabamentos superficiais, então a sobremoldagem é um processo ideal. Componentes de diferentes cores ou texturas podem ser sobremoldados uns com os outros e formar uma peça com cores e acabamentos conectados perfeitamente. Por exemplo, uma peça de resina transparente pode ser sobremoldada com uma peça de resina preta para formar uma lente automotiva; e inserts metálicos sobremoldados com plástico parecem melhores que inserts que são colocados manualmente dentro das peças plásticas.

Melhor montagem

Dois ou mais componentes moldados juntos se encaixam melhor que dois componentes feitos separadamente e depois montados, porque, durante o processo de sobremoldagem, o plástico que é adicionado sobre o substrato é fundido e depois curado no substrato, criando assim uma montagem mais sólida.

Mais amigável ao usuário

Usar elastômeros como borracha ou poliuretano sobre uma peça de plástico duro ou metal torna mais agradável para usuários finais. Peças metálicas e plástico duro não são muito agradáveis à mão humana, adicionar uma camada macia sobre peças de plástico duro ou metal pode suavizar a textura das peças e assim tornar as peças mais amigáveis ao usuário.

Três Métodos para Implementar um Protótipo de Produto de Sobremoldagem

Devido à estrutura complexa de moldes de injeção 2K, o processo de desenvolvimento do produto precisa de um ciclo mais longo e custo mais alto. Se fizermos apenas um ou vários conjuntos de protótipos na fase de desenvolvimento do produto, precisamos passar por injeção 2K ou injeção de dois disparos? Aqui estão abordagens guias amplamente usadas em nosso serviço de prototipagem rápida:

1. Tecnologia de impressão 3D

Impressoras 3D FDM de duas cores já existem há muito tempo. Geralmente falando, a impressão 3D é equipada com dois cabeçotes de impressão para imprimir materiais de diferentes cores para realizar o modelo de mistura de duas cores. No entanto, ainda existem grandes limitações na seleção de materiais. Algumas impressoras 3D, embora capazes de imprimir peças transparentes multicoloridas, têm construção grosseira, baixa resolução, textura ruim, e podem até ser descritas como "pixeladas". Portanto, ainda há um longo caminho para a impressão 3D com características policromáticas e protótipos de aparência.

2. Sobremoldagem com ferramenta de silicone

Fundição de uretano é um método comum para prototipagem de pequenos lotes. E tem uma vantagem proeminente para produção de protótipos de sobremoldagem.

Peça fundida com ferramenta de silicone pode corresponder precisamente às especificações dos clientes, não importa o que se refira a cor, textura e acabamento brilhante, moldagem por inserção e sobremoldagem, ou até opticamente claro. É ótimo para produção de teste de peças com estruturas de processo complexas pode sair diretamente do molde, assim tornando a peça fácil de sair do molde, ignorando a necessidade de projetar o ângulo de saída, fornecendo tolerância de usinagem padrão em ± 0.15mm/100mm, com a precisão mais alta podendo atingir ± 0.05 mm. a estrutura complexa pode sair diretamente do molde.

Além disso, a seleção de material também é abundante, com múltiplos materiais para facilitar a criação de peças de fundição de uretano. Materiais com certas propriedades são similares a plásticos de grau de produção como ABS, PMMA, PC, PP, PA, borracha macia, e incluem resistentes a impacto, alta temperatura (120℃), ou resistentes a fogo (UL94-V0).

Fabricação do molde: O processo de sobremoldagem com ferramenta de silicone inclui principalmente fabricação do padrão mestre, fabricação do molde de silicone e fundição a vácuo. Usando molde de silicone, podemos fazer muitos tipos de produtos de sobremoldagem, como borracha sobremoldando plástico duro, plástico duro sobremoldando plástico duro, e transparente sobremoldando plástico não transparente.

Controle de processo: a posição do gate e o design do furo de ventilação do molde de silicone é uma grande dificuldade na fabricação do molde de sobremoldagem de silicone. Primeiro, o gate deve ser posicionado longe da superfície de aparência do produto, e fluidez suficiente é necessária para permitir que o material preencha o molde. Em segundo lugar, a posição e quantidade de ventilações frequentemente precisam ser ajustadas várias vezes, especialmente quando a peça transparente é feita, o ar ruim produzirá defeitos de aparência óbvios. Finalmente, a retração dos dois materiais e a deformação durante a cura secundária.

3. Usinagem CNC + tratamento de superfície

Usinagem CNC de protótipos 2K normalmente levará muito pós-processamento para alcançar a combinação de duas cores ou multi-material.

Suas características são velocidade rápida, com alta precisão dimensional e qualidade de aparência. A opção de materiais de sobremoldagem é ampla, quase todos os plásticos de engenharia e materiais metálicos podem ser processados. Após polimento e outro tratamento de superfície, o efeito de produção pode ser comparável ou até superior ao produto injetado.

Por enquanto, a fabricação principal de protótipos de produtos de sobremoldagem ainda é dominada por CNC. Claro, molde de silicone também fez grande progresso. Geralmente, o processamento do protótipo de sobremoldagem é realizado combinando métodos de CNC e sobremoldagem com ferramenta de silicone.

Novos Avanços na Tecnologia de Sobremoldagem

Através da observação de importantes exposições internacionais nos últimos anos, fabricantes europeus e americanos no campo de injeção multicolor têm sido promovidos para a apresentação de "combinação" de várias tecnologias básicas de moldagem. Exceto pelos produtos multicolor tradicionais, como faróis de automóveis, painel de ar condicionado, moldura de TV, etc., uma nova aplicação como etiqueta interna de duas cores (IML), composição dentro do molde de duas cores (IMA), StackMold, 2K+IML+IMA+Stack Mold, moldagem de duas cores e injeção intercamada, todos esses novos AP podem ser alcançados por apenas uma máquina de injeção.

Como resultado, a tecnologia de injeção multicolor está recebendo cada vez mais atenção. O que não apenas precisamos apresentar tecnologia multicolor, mas também devemos combiná-la com outras tecnologias para criar frutos de maior eficiência, que é o objetivo que a indústria deve desafiar na próxima etapa.

A WayKen tem profunda expertise no campo de sobremoldagem. Recentemente, fizemos grande progresso no molde de silicone 2K de pequenos lotes de peças de lâmpada de carro transparentes de duas cores. Entre em contato conosco e obtenha uma cotação instantânea para reduzir tempo e custo de produção para seu projeto de sobremoldagem.