A moldagem por injeção de vários materiais é um termo abrangente que se refere a qualquer processo de moldagem por injeção no qual dois ou mais materiais diferentes são unidos para formar uma única peça de plástico. Os tipos mais comuns de moldagem por injeção de multimaterial são sobremoldagem e moldagem por injeção de dois disparos.
Overmolding é um processo que forma um produto unificado de dois ou mais termoplásticos diferentes. Durante esse processo, um engenheiro molda um substrato com o material de sobremoldagem rígido e, em seguida, coloca o substrato em uma cavidade de sobremoldagem em uma ferramenta separada.
Em seguida, o material moldado derretido é ejetado para dentro, sobre ou ao redor do substrato. Conforme os termoplásticos esfriam, os materiais se tornam quimicamente ou mecanicamente ligados – o que dá ao produto final um alto grau de resistência e durabilidade. Embora isso aumente os custos indiretos de uma ferramenta, pode economizar uma fortuna no futuro, eliminando a necessidade de um processo de montagem, reduzindo assim os custos de mão de obra e recursos.
Você pode obter muitas das mesmas propriedades usando a moldagem injeção de dois disparos. A diferença entre a sobremoldagem e a moldagem dupla é que a primeira é feita com duas ferramentas, enquanto a última é feita com uma ferramenta.
Durante a moldagem por injeção de dois disparos, o primeiro material é injetado em um molde para criar o substrato, que é então transferido para a outra câmara do molde por uma ferramenta de ponta de braço após solidificar e esfriar. Depois disso, o molde se abre e o lado com o substrato gira 180° para encontrar a outra câmara do molde. Uma vez que o substrato está no lugar, o bico de moldagem por injeção injeta o segundo material na cavidade, ligando-o ao substrato.
De uma perspectiva aérea, a moldagem por injeção de dois disparos é mais cara de projetar e construir, mas é mais rápida e mais adequada para execuções de produção de alto volume do que a sobremoldagem. A sobremoldagem requer trabalho manual, pois alguém precisa remover fisicamente a primeira parte do molde e colocá-la no segundo molde, o que só é econômico para tamanhos de produção menores.
Uma vez que os materiais envolvidos na sobremoldagem e na moldagem por injeção dois disparos (two-shots) devem ser unidos, os plásticos devem ser compatíveis entre si. A compatibilidade de materiais, que tem suas raízes na compatibilidade química, é uma medida de quão estável é um material quando entra em contato com outro material. Se dois materiais entrarem em contato um com o outro e causar uma reação química, eles serão incompatíveis e não poderão ser usados juntos na moldagem por injeção de vários materiais.
Para materiais que não são quimicamente compatíveis, um recurso de fixação positiva ou ligação mecânica é normalmente recomendado. Isso une os dois materiais sem uma ligação química.
Principais considerações para seleção de material de molde de injeção
Quando se trata de moldagem por injeção de vários materiais, misturar acidentalmente dois materiais incompatíveis pode ser catastrófico. Na melhor das hipóteses, você pode notar um cheiro horrível permeando o chão da sala de produção. Para evitar resultados adversos, engenheiros e equipes de produto devem escolher as resinas com cuidado e garantir que não haja contra-indicações.
Você pode usar um gráfico de compatibilidade de materiais de sobremoldagem como este para verificar se dois de seus materiais em potencial são contra-indicados. Como regra geral, os seguintes materiais de moldagem por injeção comuns NUNCA devem ser usados juntos:
- Acetal com PVC ou CPVC
- Ionômero com acetal, PVC ou CPVC
- TPV com acetal, PVC ou CPVC
Se você estiver usando o mesmo cilindro e parafuso da máquina para processar duas resinas – mesmo resinas que não deveriam reagir entre si – certifique-se de desmontar e limpar completamente todas as máquinas antes de retomar o processamento. Mesmo os menores traços de materiais termofixos para moldagem por injeção podem causar uma reação.
Como o atrito, a adesão e o desgaste impactam a moldagem por injeção de multimateriais
Tribologia é o estudo do atrito e do desgaste que ocorre entre duas superfícies que se movem uma contra a outra, principalmente em relação a clipes de encaixe ou peças interligadas. Para reduzir o atrito e melhorar o desempenho de sua peça final, você deve considerar o desempenho tribológico de seus materiais em potencial, além de sua compatibilidade. Por exemplo, um polímero resistente ao desgaste como o HDPE ou um material liso como o acetal seriam bons candidatos para um clipe de encaixe rápido porque esses materiais são suaves o suficiente para evitar protuberâncias em remendos mais ásperos e são altamente resistentes ao desgaste.
Para reduzir ainda mais o desgaste, os engenheiros devem considerar o uso de pastilhas de metal em vez de plástico durante o processo de moldagem por injeção de dois disparos. A compatibilidade do material é menos preocupante com as pastilhas de metal – você apenas precisa se certificar de que uma ligação mecânica sólida será criada quando o plástico for injetado sobre e ao redor da pastilha, o que requer o design de um recurso de fixação positivo. Bronze e latão são opções acessíveis, mas tendem a se desgastar com o tempo. Para levar em conta o atrito e o desgaste, reserve um tempo para entender a tribologia e pense em como seus materiais em potencial resistirão ao longo do tempo.
Embora a sobremoldagem e a moldagem por injeção de dois disparos unam química ou mecanicamente dois materiais, você ainda pode encontrar problemas de adesão, especialmente com TPE. O TPE é um material de moldagem por injeção comum, mas em alguns casos não adere bem ao substrato, o que pode causar descamação, ondulação, desfiamento ou delaminação das camadas do material.
Se seu projeto requer o uso de TPE, você pode melhorar a adesão certificando-se de que a cobertura de plástico fundido não seja muito fina. Se a sobreposição tiver menos de 1/16 de polegada de espessura, o material pode esfriar muito rapidamente para aderir ao substrato de maneira adequada. Problemas semelhantes ocorrerão se a relação comprimento/espessura não for proporcional.
Você também pode melhorar a adesão, não importa o elastômero usado, tentando estas dicas:
- Projete uma transição abrupta entre o substrato e a sobreposição para evitar o afinamento
- Use uma válvula de corte para criar uma parada rígida para o material fundido e eliminar ondulações ou pontos de rasgamento em potencial
- Assegure a ventilação adequada na ferramenta para evitar que o ar fique preso na cavidade durante a sobremoldagem
- Mantenha as pastilhas e substratos limpos, o que os ajuda a formar melhores ligações
- Pré-aqueça as inserções para melhorar a força de adesão
Conclusão
A moldagem por injeção de vários materiais é um excelente processo de fabricação para a construção de peças duráveis que não se separam com o tempo. No entanto, você não pode usar apenas dois termoplásticos quaisquer para o processo de moldagem por injeção de dois disparos. A compatibilidade do material de moldagem de dois disparos e fatores como adesão, fricção e desgaste introduzem camadas adicionais de complexidade na seleção do material.
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