Truques de moldagem que todo engenheiro mecânico deve saber

Quando se trata de design de produto, os engenheiros mecânicos serão chamados para manter a aparência legal de um novo produto dos designers industriais, fazer todas as partes do produto funcionarem e fazer isso com a mais alta qualidade, mantendo-se o mais barato possível . As partes externas do invólucro são geralmente feitas de plástico para obter uma aparência suave a baixo custo, com muitos recursos funcionais escondidos no interior e, para uma produção de alto volume, isso significa plásticos de engenharia moldados por injeção. Para isso, ao longo dos anos, um engenheiro vai estabelecer uma série de truques que funcionam para produzir peças plásticas moldadas de alta qualidade, algumas estratégicas e outras detalhadas.

Nos últimos anos, surgiu a crença de que apenas obter alguns arquivos CAD 3D das superfícies externas e partes quebradas para o invólucro de plástico moldado de um novo conceito de produto será suficiente, uma vez que o ferramentador e moldador estrangeiro pegará esses arquivos e incorporará um estudo de tolerância para folgas entre as peças para que elas sempre se encaixem corretamente, adicione todo o estiramento às peças para uma liberação limpa dos moldes de injeção de metal e garanta um acabamento perfeito. É claro que isso presume que o moldador e o fabricante de ferramentas podem ler as mentes dos projetistas, uma vez que não há transporte nesta abordagem dos detalhes da intenção do projeto, recursos essenciais para a função de montagem, estratégia para controlar os alinhamentos, nem considerações para a sequência de montagem. Na verdade, muitas oficinas de moldes só farão alterações para garantir o fluxo do molde e minimizar as deformações de afundamento e encolhimento, e farão isso de uma forma que seja mais fácil para eles, ou seja, ciclos de moldagem mais rápidos e fáceis para melhorar sua margem de lucro. Se os arquivos CAD e de desenho que eles receberam não estiverem claros, eles não têm obrigação de fornecer peças de plástico reprojetadas, e é mais provável que o moldador forneça apenas o que eles receberam e, em seguida, cobrará mais para consertar o ferramental para obter as peças certas. Vemos isso acontecer para empresas que tentam pegar um atalho direto para um ferramenteiro / moldador / fabricante contratado sem o devido escrutínio de engenharia ou consideração da intenção do projeto industrial e, em alguns casos, isso significa o fim de um novo start up. É lamentável, já que uma abordagem mais bem pensada com o conhecimento de algumas das armadilhas que podem ser encontradas e as técnicas para produzir peças boas poderiam ter direcionado o caminho do produto para a produção desde o início.

Arquivos e desenhos 3D bem pensados ​​para comunicar os detalhes e as necessidades das peças e do projeto do produto formarão um "contrato" das necessidades e expectativas das peças finais, para todas as partes envolvidas, e permite um lugar a partir do qual pequenos detalhes podem ser funcionou imediatamente. Este é realmente o primeiro truque de moldagem. Não deixe o trabalho detalhado para depois terminar, mas em vez disso, certifique-se de que as coisas sejam pensadas com a equipe antes de liberar para os fabricantes. Isso acabará por economizar tempo e dinheiro, e construir uma relação de trabalho com o moldador, avançando nas primeiras peças de produção e na aprovação.

Não o torne brilhante! Este é realmente o truque para envolver toda a equipe, mesmo nos estágios iniciais de design industrial do desenvolvimento do produto, mesmo antes que a engenharia mecânica possa começar em detalhes. Freqüentemente, o mesmo design de produto pode ser alcançado com pequenas alterações que evitam grandes dores de cabeça ou custos no futuro. O painel lateral da peça com 18 polegadas de altura realmente precisa ter uma cúpula de 0,080 de polegada com um raio de 628 polegadas? Isso pode ser feito sem pensar, pode fazer a renderização parecer melhor na iluminação gerada pelos gráficos, mas precisa ser capturada no CAD 3D e na ferramenta para fazer a peça de plástico real. Esse recurso pode passar totalmente despercebido no produto final, mas torna o controle da fabricação dos principais recursos de montagem moldados na ferramenta mais difícil de formar e inspecionar. Por outro lado, existe um outro lado; um design com um painel simples, plano e grande com um acabamento brilhante. Nesse caso, pode ser necessário haver uma ligeira curvatura para arquear a face para evitar que o lado acabado pareça que está caído ou latas de óleo para dentro, mesmo que não haja problema de empenamento ao sair do molde, ou se o parte pode levar algum carregamento ou contato do usuário, então pode se beneficiar deste formulário para garantir uma aparência de qualidade ao longo do tempo.

Outros recursos de design industrial podem parecer bons ampliados em uma tela de computador, mas o pequeno relevo de caráter único no painel do produto que exigirá uma ação de levantamento de $ 4000 na ferramenta de moldagem e pode nunca ser notado depois que o produto for colocado na prateleira em casa , pode não agregar ao valor do produto. Uma característica de personagem como esta pode apenas desviar a atenção do visual de um produto. O dimensionamento adequado da peça e do recurso, observando o ajuste e todas as necessidades do produto, e se os recursos realmente adicionam ao produto, pode evitar que algo que parece bom estourado na tela do computador cause problemas na fabricação e lançamento de um produto. Na verdade, muitos recursos como este, que são adicionados para obter uma aparência variada sem outras considerações, são descartados e não chegam à produção. Os designers industriais e engenheiros mecânicos devem trabalhar juntos para atender aos objetivos de função, capacidade de fabricação, custo e aparência, desde o início. É normal ter um acabamento brilhante, mas lembre-se de que será necessário um pouco mais de trabalho durante todo o processo.

Esconda essa lacuna de peça para peça! Moldar bem as peças de plástico não é fácil, nem produzir uma montagem dessas peças de plástico que se encaixam perfeitamente com facilidade para produzir o produto de aparência limpa que foi mostrado nas renderizações originais. A promessa de custos de peças baratas pode desaparecer se a peça de plástico distorcer ou deformar o ciclo pós-injeção. Isso pode ser devido a várias razões, incluindo geometria da peça, variações na espessura da parede, procedimentos de processo durante a moldagem, incluindo tempo de ciclo e, em última análise, pode exigir o custo de acessórios de resfriamento pós-molde. Muitas peças complexas terão esses problemas até certo ponto, e algumas peças e requisitos de design precisarão do custo adicional de acessórios, mas para a maioria das outras, os acessórios serão apenas uma etapa e custo adicionais devido a considerações de design insatisfatórias. Uma vez que muitas peças, especialmente as finas ou com seções transversais variadas, terão dificuldade em empenar até certo ponto, colocar um pensamento extra no design da peça e encaixá-las durante o projeto industrial detalhado e o ciclo de engenharia ajudará muito na obtenção de um bom procurando o produto terminado no prazo. Isso pode exigir que se observe atentamente os detalhes de montagem, recursos internos como nervuras e lábios de uma peça de plástico que se encaixam em outra para posicioná-los em relação uns aos outros e ocultar possíveis desalinhamentos.

Mesmo que as peças sejam moldadas sem muitos problemas, o quão bem pensado foi o projeto para fazer a montagem das peças não mostrar variações no encaixe ou exigir tempo extra na montagem para obter o encaixe certo será importante para produzir um produto de qualidade para o custo-alvo. É aqui que não se deve considerar a possibilidade de colocar um possível desalinhamento "no centro do palco" no design do produto. Isso não quer dizer para evitar todas as linhas de caractere em várias peças ou evitar o design de gabinetes de encaixe suave, mas o esforço, desde o início, é necessário para considerar o que será razoável para produzir de forma econômica e para ter uma estratégia para alinhar o encaixe da peça entre as peças com recursos nas peças de acasalamento. Se depois que toda a engenharia for feita, os acessórios de ferramentas projetados, os ajustes linha a linha acordados, e o fabricante voltar pedindo mais 0,03 de polegada de resíduo no alinhamento de ajuste de peça e outros $ 5 por peça, alguns projetos podem ficar muito reempostos trabalhou para remover toda aquela parte do design do produto para evitar o problema de ajuste e despesas. Uma mudança tão tardia no processo, por parte do moldador, muitas vezes parece "adicionada", e isso faz com que a equipe de design e engenharia pareça ruim como se eles não trabalhassem juntos para considerar os desafios, e o cliente não tem mais aquele premiado olhe que eles pensaram que iriam obter 5 meses atrás, e isso poderia ter sido evitado com uma consideração mais ampla de todo o processo desde o início.

Não o torne brilhante, de novo! Cada produto terá sua pele externa, e os produtos modernos tornaram-se cada vez mais elegantes e com um visual ajustado. No entanto, para atender ao ajuste da peça, como acabamos de discutir, o interior de uma peça terá uma série de nervuras e saliências que unem as coisas, bem como montam peças internas e fornecem estrutura. Em cada um desses casos, essas características internas na pele do produto geralmente precisam de alguma resistência, mas muitas vezes não podem se dar ao luxo de usar muito volume de plástico, não tanto devido ao custo do material ou peso, mas devido ao desejo de evitar a criação de seções transversais localmente espessas de material moldado por injeção que resfriará em taxas diferentes do que a pele mais fina circundante. Isso pode causar afundamentos na parede oposta da peça ou na superfície externa e, mesmo quando o problema não é muito dramático, pode causar inflexões nas superfícies externas lisas que podem capturar realces que não parecem certos, arruinando o esforço feito para tornar o produto elegante . Os acabamentos brilhantes são piores do que os acabamentos texturizados que escondem falhas, mas este é apenas um desafio que vem com o território do design de produto. Aqui estão alguns truques de engenharia mecânica, nem sempre amplamente conhecidos ou compartilhados entre todos os engenheiros ou moldadores:

• Para guias de alinhamento largo, ou nervuras, eles podem ser quebrados em muitas nervuras esqueletizadas
• Para ressaltos de parafuso, eles podem ser embolsados ​​na face interna de uma parede parcial ao redor da parte inferior de um relevo, formando um fosso na base, reduzindo a quantidade de material naquela região. Além disso, ter o furo do orifício da saliência mais profundo do que a saliência é alto pode afinar localmente a parede externa da peça em 30 por cento da espessura nominal da parede e reduzir efetivamente o risco de afundar ou corar na superfície externa.
• Para as costelas, reduzir seletivamente o calado nas costelas longas para mantê-las com uma espessura viável na parte superior e não muito grossas na parte inferior reduzirá a probabilidade de marcas de afundamento no lado oposto. É possível minimizar as nervuras internas, mas muitas vezes são necessárias nervuras internas para fortalecer uma peça, e as nervuras ajudam no fluxo de plástico por toda a peça durante a moldagem.
• Cantos onde as paredes moldadas da caixa se encontram podem se beneficiar de coring ou entalhes que reduzem a espessura do material diagonal eficaz nesta região da peça, o que pode causar não apenas manchas na superfície externa, mas também fazer com que as paredes da caixa se curvem para dentro, afetando o ajuste para outras partes.
• Coring, em geral, de quaisquer seções grossas ou transições pode ser realizado no início durante o planejamento de layout e explorando ferramentas CAD 3D para identificar seções espessas e centralizá-las antes mesmo que o ferramentador de plástico faça sua análise inicial do fluxo do molde, o que deve não se deixe levar pelo ciclo de desenvolvimento.
• Lembre-se dessas dicas de moldagem por injeção até mesmo para protótipos, pois protótipos fundidos podem ter problemas semelhantes ou até piores na fabricação com alguns dos pontos acima.
• Embora a espessura da parede e o descaroçamento não sejam limitadores para impressão 3D, se as peças finais forem moldadas, todo o processo de design se beneficiará se o método de fabricação final for mantido em mente, tornando a geometria do protótipo impresso em 3D mais parecida com a parte final, e isso também conservará o material impresso em 3D e evitará seções fragmentadas em suas partes impressas em 3D.

Essas dicas de moldagem e design de peças não são apenas para o processo de moldagem por injeção sozinho, pois outros processos, como a espuma estrutural, que pretendem aliviar as preocupações em torno das marcas de afundamento, na verdade ainda têm limitações em seções mais finas e mais grossas, e pode ser difícil de obter um moldador deve se comprometer com a qualidade cosmética de uma peça de espuma estrutural sem que esses mesmos problemas de moldagem por injeção tenham plena consideração.

Essas considerações e dicas sobre o design das peças de plástico são os tipos de coisas que devem ser discutidas no início com o moldador e o fabricante da ferramenta no projeto. Se eles não entendem o que está sendo pedido, primeiro use as ferramentas CAD para demonstrar exemplos do que está sendo falado. Se eles ainda não entenderem, então talvez seja melhor selecionar outra oficina de moldes o mais rápido possível.

Portanto, sinta-se à vontade para usar alguns desses pequenos truques sujos e estratégias de equipe para garantir peças de plástico mais suaves e econômicas para o seu próximo projeto de produto. Em última análise, é uma mudança para peças com um design mais elegante que levará a melhores resultados de produto, e você e sua equipe podem construir seu próprio saco de truques para futuros desenvolvimentos de produtos.