Ruben Alexandre Costa Mota

(1)

Assegurar

a

Preparação

de

Máquinas

e

Moldes

para

Processos

de

Alta

Qualidade

Relatório

apresentado

para

a

obtenção

do

grau

de

Mestre

em

Engenharia

Mecânica,

especialização

em

Construção

e

Manutenção

de

Equipamentos

Mecânicos

Autor

Ruben

Alexandre

da

Costa

Mota

Orientador

Pedro

Miguel

Soares

Ferreira

Professor

do

Departamento

de

Engenharia

Mecânica

Instituto

Superior

de

Engenharia

de

Coimbra

Supervisor

Engº.

Carlos

Eduardo

Alves

Falcão

IBER

‐

OLEFF

‐

Componentes

Técnicos

em

Plástico

SA

(2)

(3)

(4)

(5)

iii

-Ao longo dos últimos oito meses, foi-me facultada a possibilidade de integração no dia-a-dia de uma empresa, com o intuito de enriquecer e fortalecer os conhecimentos adquiridos ao longo da formação académica.

Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao grupo IBEROMOLDES, em especial à Iber-Oleff e a todos os seus membros e colaboradores, pelo acolhimento desde o primeiro dia e por terem sido proporcionadas todas as condições para a realização deste trabalho. Ao Eng. José Valente, Diretor Geral da Iber-Oleff, pela oportunidade de realização deste trabalho e pela continuação na Iber-Oleff. Ao Eng. Carlos Falcão, pela orientação, por todos os conhecimentos que transmitiu ao longo do estágio, pela disponibilidade e apoio prestado.

Ao Prof. Doutor Pedro Ferreira pela disponibilidade, empenho e orientação efetuada na realização deste trabalho, bem como pela transmissão de conhecimentos e amizade que se estabeleceu ao longo do meu percurso pelo ISEC.

A todos os colegas da área da injeção, manutenção de moldes e engenharia de produção pela colaboração, companheirismo, conhecimentos transmitidos, bem como amizades existentes.

A todos os meus colegas de Coimbra por todos os bons momentos proporcionados, todo apoio que demonstraram ao longo do meu percurso académico e pelas amizades que levo para a vida.

(6)

(7)

- v -

Resumo

Resumo

O estágio no âmbito do trabalho final do Mestrado em Engenharia Mecânica teve início a 2 de novembro de 2015 na Iber-Oleff, empresa portuguesa sediada em Pombal, que tem como atividade a conceção, desenvolvimento, industrialização e produção de sistemas cinemáticos e de distribuição de ar, em plástico, para interiores de automóveis. A Iber-Oleff é considerada uma empresa full-service supplier.

O foco principal no estágio está em integrar e descrever as atividades desenvolvidas nas áreas de injeção e manutenção de moldes, com o intuito de estudar as funções desempenhadas e apresentar condições de melhoria ou indicar soluções para os moldes, máquinas e processo de injeção, de forma alcançar um processo produtivo de alta qualidade.

Inicialmente o estágio teve a sua componente teórica, através de uma formação e integração extensa oferecida por parte da empresa, que serviu para consolidar matérias abordadas na licenciatura e mestrado, mas também para ter uma noção teórica das funções que se iriam desempenhar. Para além da componente teórica inicial, houve uma integração prática onde se acompanhou algumas equipas da injeção e da manutenção de moldes, até haver capacidade por parte do estagiário de realizar as tarefas propostas sozinho.

Sensivelmente a meio do estágio, com os conhecimentos adquiridos e as várias horas de acompanhamento, permitiram que a realização das funções inicialmente propostas de forma autónoma e assim retirar conclusões para elaborar o relatório de estágio, respondendo a todos objetivos estipulados. Ao longo do relatório de estágio são apresentadas todas as atividades desenvolvidas de forma sequencial e enquadradas aos objetivos iniciais

(8)

(9)

- vii -

Abstract

Abstract

The internship concerning the final work in Mechanical Engineering Master’s Degree began in November 2nd, 2015 at Iber-Oleff, a Portuguese company located in Pombal. Its activity involves the conception, development, industrialization and production of cinematic and air distribution systems, made of plastic for automobile interiors. Iber-Oleff is a full-service supplier company.

The main focus in this internship was to integrate and describe the activities developed in the areas of injection and maintenance of molds, in order to study the functions performed and present improvement conditions or indicate solutions for the molds, machines and injection processes in order to achieve a high-quality productive process.

Initially the internship had its theoretical component, through extensive training and integration offered by the company, in which it served to consolidate subjects addressed in the bachelor's and master's degree, but also to have a theoretical notion of the functions to be performed. In addition to the initial theoretical component, there was a practical integration in which some teams of injection and maintenance of molds were camped up, until there was capacity for the trainee to perform the tasks proposed alone.

Almost halfway through the internship, with the knowledge acquired and the several hours of follow-up, allowed that the initially proposed functions were carried out autonomously and so draw their own conclusions to prepare the internship report, responding to all stipulated objectives. Throughout the internship report all activities developed are presented in a sequential way and framed to the initial objectives.

(10)

(11)

- ix -

Índice

Índice

RESUMO V

ABSTRACT VII

ÍNDICE IX

LISTA DE ABREVIATURAS XI

ÍNDICE DE FIGURAS XIII

ÍNDICE DE TABELAS XVII

CAPÍTULO 1 - ENQUADRAMENTO 1

1.1 - Introdução 1

1.2 - Plano de trabalhos e objetivos 2

1.3 - Organização do documento 5

CAPÍTULO 2 - A INDÚSTRIA DE MOLDES – IBER-OLEFF 7

2.2 - Perspetiva histórica e desenvolvimento da indústria de moldes 8

2.3 - Grupo IBEROMOLDES 9

2.3.1 - Iber-Oleff Portugal 10

2.3.2 - Tipo de Produtos 12

2.3.3 - Clientes e Mercados 16

2.3.4 - Tecnologias 17

2.4 - Objetivos da Empresa para o Futuro 19

CAPÍTULO 3 - O MOLDE E O PROCESSO DE INJEÇÃO 21

3.2 - A Indústria dos Moldes em Portugal 22

3.2.1 - Evolução histórica da Indústria de Moldes em Portugal 22

3.2.2 - A Indústria dos Moldes em Portugal nos dias de hoje 23

3.3 - A constituição de um molde de injeção 25

3.3.1 - Principais tipos de molde 27

(12)

3.3.3 - Sistema de Escape de Gases 39

3.3.4 - Sistema de Extração 40

3.3.5 - Sistema de Refrigeração 43

3.3.5.1 - Convencional 45

3.3.5.2 - Conforme 47

3.4 - Processo de Injeção 48

3.4.1 - Ciclo de injeção 48

3.4.2 - Máquina de Injeção 51

3.4.2.1 - Bico de Injeção 53

3.4.2.2 - Fuso 54

3.4.3 - Parâmetros do processo de injeção 56

3.4.4 - Defeitos mais comuns obtidos em peças de injeção 57

CAPÍTULO 4 - ATIVIDADES DESENVOLVIDAS NO ESTÁGIO 61

4.2 - Produção 62

4.2.1 - Preparação e procedimentos anteriores ao processo e injeção 64

4.2.1.1 - Normas e Regras de Segurança 65

4.2.1.2 - Receção, Secagem e Abastecimento da matéria-prima 66

4.2.1.3 - Preparação da máquina de injeção para o processo de injeção 68

4.2.2 - Eficácia e eficiência na mudança de moldes 70

4.2.2.1 - Fatores que influenciam a eficiência na mudança de moldes 76

4.2.2.2 - Multi-acopladores e Ligações de engate rápido, sistemas de montagem e

normalizações 77

4.2.2.3 - Preparação de uma mudança de moldes 82

4.2.2.4 - Propostas de otimização na mudança de moldes 83

4.2.3 - Arranque e acompanhamento da máquina de injeção 86

4.2.3.1 - Capacidade de melhoria ao longo do processo de produção 90

4.2.4 - Procedimento para obtenção de peças sem defeito 91

4.2.4.1 - Ações a implementar para obtenção de peças sem defeito 92

4.2.5 - Problemas típicos do processo de injeção e soluções aplicadas 94

4.3 - Manutenção de Moldes 97

4.3.1 - Tipos de manutenção e funcionamento da manutenção de moldes 97

4.3.1.1 - Etapas da manutenção de um molde 100

4.3.1.2 - Gestão de moldes 102

4.3.2 - Cuidados a ter com a manutenção de moldes 102

4.4 - Ensaios de Molde 103

CAPÍTULO 5 - CONCLUSÕES 107

(13)

- xi -

Lista de Abreviaturas

Lista de Abreviaturas

ABS+PC - Acrilonitrilo-butadieno-estireno/policarbonato

CCC - Conformal Cooling Channel

DMLS - Direct Metal Laser Sintering

TPE - Elastómero Termoplásticos

QAS - Gestão do Sistema Integrado de Qualidade, Ambiente e Segurança

ISO - International Standards Organization

PME - Pequenas e Médias Empresas

PA - Poliamida

PC - Policarbonato

PP - Polipropileno

TPU - Poliuretano termoplástico

SLM - Selective Laser Melting

SLS - Selective Laser Sintering

TPS - Termoplástico poliestirénico

(14)

(15)

xiii

-Índice de figuras

Figura 1.1 - Cronograma das atividades desenvolvidas no estágio. 5

Figura 2.1 - Organograma do grupo IBEROMOLDES no ano de 2016. 10

Figura 2.2 - Ventilador produzido em 1998 para o Ford Focus (a), Ventiladores centrais para uma Volkswagen Sharan de 2011 embutidos num corpo em que será incluído um autorádio ou ecrã tátil no meio (b), Ventilador da Mclaren para o Mclaren MP4 12C de 2011 (c), Mercedes Vito de 2007 (d), Ventiladores Volkswagen Polo de 2011 (e) e Ventiladores do Volkswagen Touareg de 2007(f) 13

Figura 2.3 - Nissan Navarra de 2010 (a) e Land Rover Discovery 2010 (b). 14

Figura 2.4 - Cupholder de um Jaguar XF de 2009 (a) e um cupholder para a Nissan Navarra de

2010 (b) 14

Figura 2.5 - Autorrádiopara o Audi A1 de 2010 (a) e umAutorrádio para oFiat 500 de 2008 (b). 15

Figura 2.6 - Exportação internacional da Iber-Oleff (Iber-Oleff, 2016). 16

Figura 3.1 - Balanço Comercial 2005-2015 na Indústria dos Moldes em Portugal, expressa em milhões de euros por ano (Cefamol, 2016). 23

Figura 3.2 - Principais clientes servidos pela Indústria dos Moldes (Cefamol, 2016). 24

Figura 3.3 - Representação esquemática de um molde simples (Esteves, 2012): 1-Anel de centragem; 2-Injetor (bico frio); 3-Chapa de aperto da injeção (estrutura); 4-Cavidade; 5-Bucha; 6-Chapa de aperto da bucha (estrutura); 7-Calço (estrutura); 8-Chapa de aperto da extração (estrutura); 9-Chapa dos extratores (estrutura); 10-Chapa de aperto dos extratores (estrutura); 11-Extrator; 12-Guia principal; 13-Casquilho da guia

principal e 14-Peça plástica. 26

Figura 3.4 - Etapas de um molde de duas placas (Lidomar, 2012). 27

Figura 3.5 - Molde de duas placas convencional (Roda, 2011). 27

Figura 3.6 - Etapas de um molde de três placas (Lidomar, 2012). 28

Figura 3.7 - Molde de três placas com as zonas moldantes visíveis. 28

Figura 3.8 - Puxadores de gito (Centimfe, 2003). 29

Figura 3.9 - Geometrias utilizadas nos canais de injeção (Caetano, 2010). 30

(16)

Figura 3.11 - Ataque de gito direto à peça (Tavares, 2016) 32

Figura 3.12 - Ataque à junta (Tavares, 2016). 33

Figura 3.13 - Ataque em leque (Tavares, 2016). 33

Figura 3.14 - Ataque submarino ou Injeção submarina (Tavares, 2016). 34

Figura 3.15 - Ataque submarino curvo (Silva, 2015). 34

Figura 3.16 - Ataque num extrator (Silva, 2015). 35

Figura 3.17 - Sistemas de ataque em bico quente normal (a) e com o sistema Valve Gate (b)

(Silva, 2015). 36

Figura 3.18 - Molde convencional com alimentação direta (Pedrosa, 2014). 37

Figura 3.19 - Sistema alimentação indireta (a) e placa da cavidade de um molde convencional com alimentação indireta (b) (Lidomar, 2012) 37

Figura 3.20 - Esquema de um molde com canais quentes (Wikipedia, 2008). 38

Figura 3.21 - Sistema integrado de canais quentes (fichas +carburador + bicos de injeção)

(DirectIndustry, 2016). 38

Figura 3.22 - Representação esquemática de um sistema de escape de gases (Lomax, 2009;

Tavares, 2016). 39

Figura 3.23 - Sistema de extração (Lidomar, 2012). 40

Figura 3.24 - Extratores de vários tipos e formatos: extrator laminar (A), extrator cilíndrico (B), extrator rebaixado (C) e extrator tubular (D) (Centimfe, 2003). 41

Figura 3.25 - Exemplos da extração através de placa extratora, de aro e de barras extratoras. 41

Figura 3.26 - Extração com balancé (Tavares, 2016). 42

Figura 3.27 - Diâmetro e distância entre canais de refrigeração (Moreira, 2015). 44

Figura 3.28 - Configuração dos canais em U (a) e dos canais em Z (b) (Bom, 2014). 46

Figura 3.29 - Configuração dos canais, zonas profundas retangulares (a) e circular (b) (Bom,

2014). 46

Figura 3.30 - Exemplo de zonas moldantes com sistema de arrefecimento conforme (Bom, 2014). 47

Figura 3.31 - Representação gráfica do ciclo de injeção (Bom, 2014). 51

Figura 3.32 - Máquina de Injeção com fuso sem-fim (Marujo, 2014). 52

Figura 3.33 - Esquema de fuso standard (Moita, 2007). 55

Figura 3.34 - Diferentes zonas do fuso e estado do material (Moita, 2007). 55

Figura 3.35 - Categorias dos parâmetros operatórios (Moita, 2007). 56

Figura 3.36 – Exemplos de defeitos que podem ocorrer nas peças, pontos negros (a), queimados (b), rebarba (c), falta de enchimento (d), chupados (e), empeno (f) e linhas de

soldadura (g) (Centimfe, 2003). 59

Figura 4.1 - Diagrama do processo de produção na Iber-Oleff (Gonçalves, 2013) 63

(17)

- xv -

Figura 4.3 - Exemplo de um desumidificador para plásticos de injeção (SRE, 2016) 67

Figura 4.4 - Acoplamento macho e fêmea KO e o bloqueio mecânico KO. 73

Figura 4.5 - Exemplo de um acessório de engate rápido (esquerdo) e de um sistema de múltipla ligação para o sistema de arrefecimento (direito) (Moreira, 2015). 78

Figura 4.6 - Tipos de acessórios usados nas ligações hidráulicas em que [a] macho e [b] fêmea

(Magalhães, 2004). 79

Figura 4.7 - Exemplo de uma ficha de extração (Wipele) idênticas às usadas na IO da marca Harting (a),controlador de canais quentes externo (polimold) (b) e esquema das ligações das fichas Euromap 12 usadas nas ligações dos canais quentes (c). 80

Figura 4.8 - Termorregulador ou aquecedor “Thermonorm” para o sistema de arrefecimento

(Metaplast, 2015). 80

Figura 4.9 - Exemplo de um grampo da marca Lenzkes (a) e modo de grampear da garra ao

molde (b) (Selas, 2012). 81

Figura 4.10 - Barra de segurança comum (a) e exemplo de barra de transporte com olhal para içar molde de forma centrada (b) (Couto, 2008). 82

Figura 4.11 - Exemplo de um sistema elevação magnética (Reyconel) (a) Sistema de elevação

magnética (b) (Couto, 2008). 84

Figura 4.12 - Sistema magnético de fixação do molde (Couto, 2008). 85

Figura 4.13 - Unidade de comando da máquina de Injeção (Krauss Maffei). 87

Figura 4.14 - Purgar da matéria-prima na máquina (Selas, 2012). 88

Figura 4.15 - Dimensionamento de ribs e dimensões a respeitar (Bolur, 2007). 95

Figura 4.16 - a) “Reiniger SE” ajuda na remoção de resíduos de matéria-prima b) Acetona pura c) “Antikor RS” anticorrosivo para proteção do molde. 100

(18)

(19)

- xvii -

Índice de tabelas

Índice de tabelas

Tabela 1.1 – Fases temporais definidas para o estágio. 3

Tabela 3.1 - Regras de projeto a ter em conta entre o diâmetro e distância entre canais de

refrigeração (Moreira, 2015). 43

Tabela 4.1 - Condições de temperatura e tempo de secagem de vários materiais plásticos (Costa,

s.d.) 68

(20)

(21)

Ruben Alexandre da Costa Mota - 1 -

Capítulo 1 -

Enquadramento

Capítulo 1

Enquadramento

1.1 -

Introdução

A indústria de polímeros é, atualmente, uma das mais preponderantes indústrias à escala mundial, sendo responsável pelo fabrico de inúmeros produtos presentes no nosso dia-a-dia. Os dados revelam que a indústria de plásticos é a quarta maior nos Estados Unidos da América, representando 321 milhões de dólares anuais em exportações e empregando mais de 1,5 milhões de pessoas. No continente europeu a sua relevância é expressa por consumos de materiais termoplásticos de 33 milhões de toneladas, em 2002 (Marujo, 2014).

(22)

desenvolvimento de componentes injetados, é um sistema complexo e de custo elevado, e de grande importância para a obtenção de componentes de qualidade. Contudo, é realizado por diferentes pessoas de forma fragmentada, potencializando vários problemas, tais como retrabalho, aumento dos custos e tempos de desenvolvimento (Sacchelli, 2007).

A empresa está em constante necessidade de produzir os seus produtos de forma a atingir os níveis de qualidade que são pretendidos pelos seus clientes. No setor de injeção e aquando da produção de um componente com alta qualidade é necessário considerar diversas variáveis muito importantes para atingir esses níveis de qualidade, tais como a conceção e desenvolvimento do molde (ferramenta) e respetiva manutenção. Cada molde é único e deve representar fielmente o componente projetado, sendo também necessário ter em atenção a sua manutenção, uma vez que sem manutenção adequada o molde poderá nem sequer atingir o número de ciclos para o qual foi projetado e nunca será possível atingir a qualidade de produto desejada. Entre as outras variáveis é necessário considerar a máquina de injeção e tudo o que envolve ações externas ao ciclo de injeção mas que o influenciam (instalação do molde, ajuste da máquina, arranque da máquina de injeção). Por exemplo, para se garantir uma elevada qualidade nos componentes, deve haver uma adequada compreensão, tolerâncias e parâmetros restringidos no processo de injeção.

De acordo com este sistema complexo, o que se visa apresentar neste trabalho é uma visão ampla de um conjunto de fatores que podem ser otimizados com intuito de obter máquinas e moldes preparados para processos de alta qualidade. Para além desse foco, o trabalho inclui a exposição das várias atividades desempenhadas ao longo do estágio, procurando sempre alcançar através desses relatos o tema principal e a otimização dos vários processos.

1.2 -

Plano de trabalhos e objetivos

(23)

Ruben Alexandre da Costa Mota 3

-otimização da preparação da ferramenta e da máquina para atingir processos de alta qualidade. Sendo assim os objetivos do trabalho foram:

 Cuidados a ter com a manutenção de moldes;

 Eficácia e eficiência nas mudanças de moldes e sistemas de montagem;

 Arranque de máquinas de injeção;

 Obtenção de peças boas;

 _{Problemas típicos do processo de injeção versus soluções}

aplicadas;

Para a realização do trabalho foram definidas quatro fases.

 Fase 1 - Acolhimento e formação geral sobre os métodos de trabalho da empresa, formação nas várias funções que se iria desempenhar ao longo do estágio, sobretudo área da injeção e manutenção de moldes;

 Fase 2 – Pesquisa sobre as funções que iria desempenhar ao longo do estágio;

 Fase 3 – Integração nas várias funções das áreas de injeção e manutenção de moldes;

 Fase 4 – Elaboração do relatório de estágio

A Tabela 1.1 concede uma visão geral da distribuição das diferentes fases ao longo de todo o período de estágio.

Tabela 1.1 – Fases temporais definidas para o estágio.

Nov. 15 Dez. 15 Jan. 16 Fev. 16 Mar. 16 Abr. 16 Mai. 16 Jun. 16

(24)

Com base no cronograma acima apresentado pode-se verificar os períodos de cada fase. Assim, na primeira fase, compreendida entre Novembro e Dezembro, do respetivo ano letivo, foi a fase inicial do estágio, dedicada ao acolhimento pela empresa, apresentação da sua estrutura, valores, regras e das suas áreas. Para além da integração prática, ocorreu uma formação teórica durante três semanas que permitiu ter outra perspetiva do trabalho e obter uma análise mais detalhada dos processos de injeção, moldes, entre outras áreas. Nessas ações de formação teóricas estiveram presentes mais colaboradores que tinham sido recentemente integrados na empresa, essencialmente com cursos relativos a engenharias.

Após os primeiros meses de adaptação, paralelamente com a formação teórica em dezembro, fez-se parte de algumas equipas na produção, na área da injeção. Começou-se por funções mais fáceis, como operador de máquina retirando peças do tapete de várias máquinas e fazendo o controlo dimensional e aspeto da peça. Ainda na produção a nível de injeção, passou-se a integrar a equipa de mudança de moldes e posteriormente após alguma familiarização com molde e máquina de injeção, também se arrancou com o processo na máquina até deixar em automático isto após instalar o molde, ou seja, o objetivo era ser capaz de realizar todas as etapas, sendo que estas funções na área da injeção decorreram até meados de fevereiro, sendo esta fase sido designada por fase dois.

(25)

parâmetros para se obter peças com a qualidade desejada. No final de abril, deu-se a passagem para a engenharia de produto, mas não deu-se irá abordar nenhuma função desse departamento, nem nenhum produto específico neste trabalho, por razões de confidencialidade.

Por último, a quarta fase corresponde à elaboração do relatório de estágio que ocorreu praticamente paralelamente à terceira fase. Na Figura 1.1, apresenta-se o cronograma das atividades desenvolvidas durante o período de estágio.

Figura 1.1 - Cronograma das atividades desenvolvidas no estágio.

1.3 -

Organização do documento

Relativamente à estrutura do trabalho, este encontra-se dividido em cinco capítulos. No capítulo I enumeram-se os objetivos propostos e resume-se a estrutura da do relatório de estágio. Seguidamente, no capítulo II apresenta-se a empresa onde foi realizado o estágio e o grupo do qual faz parte, dando enfâse aos tipos de produtos que a empresa produz, ao vasto leque de clientes e mercados em que se insere, tecnologias aplicadas e metas futuras por parte da empresa.

(26)

processo de injeção é outro dos tópicos a ser incluído e abordado de forma mais profunda neste capítulo. A integração e o conhecimento adquirido ao efetuar as várias funções ao longo das várias áreas que se foi passando, de forma a poder responder aos objetivos inicialmente propostos, pode-se visualizar no capítulo IV.

(27)

-Moldes – Iber-Oleff

Capítulo 2

A Indústria de

Moldes – Iber-Oleff

2.1 -

Introdução

A Indústria Portuguesa de Moldes tem sido marcada pelo pioneirismo a todos os níveis, através da introdução de novas tecnologias, novos processos e formas de atuar nos mercados e na produção industrial. Por isso, ao longo dos últimos cinquenta anos, esta indústria tem sido uma porta de entrada para muitas tecnologias avançadas de utilização industrial (Pousa, 2008).

(28)

mesmo que possam passar despercebidos a muitos estes progressos, lá fora a aposta por parte das grandes indústrias e grandes marcas na indústria de moldes em Portugal é massiva. Os resultados nos últimos anos falam por si, havendo ano após ano um crescimento do setor, podendo-se afirmar que estamos perante uma indústria sólida, conceituada e em constante inovação.

Na Indústria de Moldes, Portugal encontra-se entre os principais fabricantes mundiais de moldes, nomeadamente, na área dos moldes para injeção de plásticos (8º a nível global, 3º a nível europeu), exportando atualmente mais de 85% da produção total. Em 2015, a exportação atingiu um valor superior a 590 milhões de euros – o melhor ano de sempre da Indústria em termos de produção e exportação pela quarta vez consecutiva – sendo o valor total de produção estimado em cerca de 690 milhões de euros, facto representativo de que Portugal ao longo dos anos, tem demonstrado uma elevada capacidade de adaptação às necessidades dos seus clientes e às evoluções, quer dos mercados, quer das tecnologias (Cefamol, 2016).

2.2 -

Perspetiva histórica e desenvolvimento da indústria

de moldes

(29)

-Somente no ano de 1946, James Watson Hendry desenvolveu e patenteou a primeira máquina de injeção com um parafuso sem fim, sendo que se continuava a ter êmbolo mas para empurrar o parafuso, que por sua vez exerce pressão no material e injeta na cavidade. No entanto a introdução do parafuso sem fim ou termo correto em português apenas “fuso”, veio permitir ao fabricante a capacidade de controlar a velocidade de injeção e qualidade do produto. O fuso trouxe a grande vantagem de ajudar na fundição do material, reduzindo o gasto energético necessário nas bandas de aquecimento. Ainda hoje as máquinas de injeção modernas possuem o fuso na sua constituição.

A evolução tecnológica exponencial deste processo a cada década, levou muitos setores industriais a abdicar de materiais como o aço, vidro, madeira ou couro para passar a utilizar os plásticos. Perto dos anos 80, a indústria da injeção de plásticos já tinha superado a produção em relação à indústria do aço. Nos dias de hoje o processo de injeção já é maioritariamente computadorizado e possui inúmeras variáveis possíveis de ajustar até se obter um processo estável com produtos de qualidade, de geometria complexa e dentro de especificações apertadas. Hoje em dia a moldação por injeção é considerada o método mais popular e de maior aproveitamento, essencialmente em termoplásticos, pois proporciona custos baixos de produção comparando com outros processos convencionais e até mesmo qualquer outro método de moldação.

2.3 -

Grupo IBEROMOLDES

(30)

do grupo IBEROMOLDES, em que um dos fundadores Joaquim Menezes adquire a totalidade do Capital Social. Nesse mesmo ano, Joaquim Menezes fica com as participações dos sócios alemães nas empresas IBER-OLEFF em Portugal e do Brasil. Estas são algumas entre muitas outras datas marcantes neste longo percurso do grupo IBEROMOLDES. Atualmente, o grupo IBEROMOLDES é formado por 12 empresas espalhadas por 5 países e emprega cerca de 1500 trabalhadores, em que 90% ou mais do seu volume de negócios é exportado de forma direta ou indiretamente. Na Figura 2.1 é apresentado um organograma da organização das empresas pertencentes ao grupo e divididas consoante a sua atividade.

Figura 2.1 - Organograma do grupo IBEROMOLDES no ano de 2016.

2.3.1 - Iber-Oleff Portugal

Tal como mencionado anteriormente, o grupo IBEROMOLDES é composto por 12 empresas, sendo que a empresa Iber-Oleff PORTUGAL, faz parte dessas 12 empresas. A Iber-Oleff PORTUGAL possui três unidades fabris que se situam na Marinha Grande, Martingança e Pombal. A sede da Iber-Oleff PORTUGAL encontra-se sediada em Pombal, no Parque Industrial Manuel da Mota, onde iniciou a produção em 1995 com cerca de 30 trabalhadores e 7 máquinas de injeção. A sua fundação ocorreu em 1993, por via de uma joint venture com a empresa alemã,

(31)

-foi a empresa Autoeuropa. Importa referir que as outras duas unidades fabris servem como apoio à unidade principal e têm máquinas de injeção, algumas até manutenção de moldes e montagem, tal como na Iber-Oleff PORTUGAL em Pombal. Atualmente, a Iber-Oleff Pombal emprega cerca de 400 trabalhadores e possui cerca de 57 máquinas de injeção que vão desde as Babyplast, máquinas que possuem capacidade de injeção até 6 toneladas, passando pelas máquinas maiores onde a capacidade de injeção vai até às 500 toneladas. Dentro dessas encontram-se também máquinas de injeção simples, com prato rotativo,

Indexplate, bi-injeção (2K), Babyplast, Tandem e ainda unidades de injeção elétricas com capacidade de acoplagem a outras máquinas de injeção.

A Iber-Oleff dedica-se ao desenvolvimento e engenharia, produção de sistemas cinemáticos e componentes técnicos de plástico para a indústria automóvel e eletrónica. O seu grande know-how é direcionado para a indústria automóvel, ao nível de distribuidores de ar, suporte para copos, autorrádios entre muitas outras aplicações. De qualquer forma existem outras indústrias como a de componentes eletrónicos (para fins domésticos ou lazer) e medicina que também são fornecidas pela Iber-Oleff, mas numa escala muito menor e não tão significativa comparando com a da indústria automóvel. Pode-se afirmar que o grande foco da Iber-Oleff, no que diz respeito à empresa localizada em Pombal, é a produção de pequenos e médios componentes plásticos para o ramo automóvel. Para além da área de injeção, a empresa possui ainda uma área de pintura, tampografia, montagem dos componentes para o sector automóvel e eletrónica. A área de pintura foi instalada no ano de 1999, sendo assim possível de realizar o percurso completo desde injeção da peça, pintura, montagem e por fim entrega ao cliente. Criando dessa forma, produtos exclusivamente produzidos na Iber-Oleff. Como curiosidade, em 1998 foi criada a Oleff Brasil, possuindo as mesmas características da Iber-Oleff situada em Pombal, mas com o objetivo de servir mais rapidamente e eficazmente os mercados dos continentes Americanos, reduzindo assim tempos de entrega, aquisição de clientes novos entre muitas mais vantagens.

(32)

 _{ISO/TS 16949:2009}  _{ISO 14001:2004}

 _{Innovation Management - NP4457}  _{FORD - Q1 Preferred Quality Award}  _{BOSCH AUDIT - VDA Vol.6 part 3}

 Preferred Supplier of the BOSCH GROUP

 BMW ASSESSMENT

 DELPHI - Supplier Assessment

 CONTINENTAL - VDA Vol.6 part 3

 VOLKSWAGEN Group

 McLaren Cars System Audit - Supplier Assessment

 MITSUBISHI TRUCKS EUROPE - QAS acc. ISO 9000

2.3.2 - Tipo de Produtos

Relativamente ao tipo de produtos produzidos dentro do grupo IBEROMOLDES, existe uma vasta gama de produtos de vários setores, no entanto a Iber-Oleff tem como grande objetivo o reconhecimento por parte dos seus clientes como um fornecedor de confiança a nível de peças termoplásticas para sector automóvel (automotive), como para eletrónica, componentes plásticos óticos e módulos funcionais para o interior de veículos. Numa indústria em que cada detalhe, cada melhoria mínima e aumento de produtividade, pode diferenciar entre o sucesso ou insucesso de uma empresa, a Iber-Oleff aposta e demonstra sempre capacidades de desenvolver novas soluções e técnicas, sobretudo rentáveis tanto para projetos de menor produção como para grandes volumes de produção. De seguida serão apresentados alguns dos produtos já produzidos na Iber-Oleff sendo que a maior parte já tiveram término de produção tais como: ventiladores, cinzeiros, cupholder

(33)

-necessário para injeção de tais elementos. Na Figura 2.2, estão representados alguns conjuntos de ventiladores de várias marcas.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Figura 2.2 - Ventilador produzido em 1998 para o Ford Focus (a), Ventiladores centrais para uma Volkswagen Sharan de 2011 embutidos num corpo em que será incluído um autorádio ou ecrã tátil no meio (b), Ventilador da Mclaren para o Mclaren MP4 12C de 2011 (c), Mercedes Vito de 2007 (d), Ventiladores Volkswagen Polo de 2011 (e) e Ventiladores do

Volkswagen Touareg de 2007(f)

(34)

(a) (b)

Figura 2.3 - Nissan Navarra de 2010 (a) e Land Rover Discovery 2010 (b).

Não era tão frequente a produção deste tipo de peças, mas ultimamente a produção e desenvolvimento a nível deste produto tem aumentado bastante. Na Figura 2.4 temos um cupholder de um Jaguar XF de 2009 e um cupholder pertencente a um Nissan Navarra de 2010, respetivamente.

(a) (b)

Figura 2.4 - Cupholder de um Jaguar XF de 2009 (a) e um cupholder para a Nissan Navarra de 2010 (b)

(35)

Figura 2.5 a) apresenta-se um autorrádio destinado para o Audi A1 de 2010, apresenta uma elevada produção uma vez que tem um grande volume de peças e na Figura 2.5 b) apresenta um autorrádio para o Fiat 500 do ano 2008. Estes autorrádios existem em várias cores ou versões sendo todas elas produzidas pela Iber-Oleff.

(a) (b)

Figura 2.5 - Autorrádiopara o Audi A1 de 2010 (a) e umAutorrádio para oFiat 500 de 2008 (b).

Para além destes produtos e uma vez que existe uma extensão de peças variadas, referem-se outros produtos para a indústria automóvel, tais como:

 Caixas ou Porta-luvas;

_{Molduras e Frames dos Painéis de Instrumentos;} _{Frame das Manetes de Mudança;}

_{Tubos para distribuição de ar;}

_{Suporte para sensores de estacionamento;}

 Entre outros.

(36)

2.3.3 - Clientes e Mercados

A Iber-Oleff exporta para mais de 20 países (95% de exportação do volume total do negócio), principalmente do continente europeu, americano e asiático, como se pode visualizar na Figura 2.6. A Iber-Oleff está na lista dos fornecedores das maiores marcas de automóvel a nível mundial, trabalhando com todas ou quase todas as marcas que fazem parte do tier-1, sendo esta designação atribuída ao grupo das marcas mais influentes nos mercados a nível global. Desde fabricantes tais como: Fiat, Renault, Volkswagen entre outros, passando por marcas premium

como BMW, Mercedes, Audi, Jaguar e até mesmo marcas consideradas de luxo e prestígio tais como Mclaren, Porsche, Lamborghini são clientes da Iber-Oleff. Para além de marcas automóveis, também há fornecimento a empesas como Bosch, Delphi, Visteon, Samvardhan entre outras que servem de empresas intermediárias em grande parte dos casos. Todos estes clientes foram adquiridos e mantidos ao longo de anos, garantindo ao cliente um tratamento único e sempre otimizando todo o processo do produto de forma a atingir as necessidades e exigências de cada cliente.

(37)

-2.3.4 - Tecnologias

Atualmente a Iber-Oleff possui uma área de injeção (onde decorreu o estágio), uma área de pintura e uma área de montagem, caracterizando assim o processo produtivo. Para além das áreas anteriormente referidas existe ainda a área de engenharia, estando esta vocacionada para o desenvolvimento e industrialização dos produtos. Importa referir ainda, que dentro de cada área, existem diversos sectores que vão desde a logística, a manutenção de moldes, o apoio técnico e a qualidade. Todos estes departamentos podem não estar diretamente ligados ao processo produtivo mas são fundamentais para o total funcionamento desse mesmo processo.

Em relação ao sector de desenvolvimento, a Iber-Oleff possui a capacidade de desenvolver e fabricar componentes termoplásticos e módulos funcionais de diversas geometrias e tamanhos, dos mais pequenos aos maiores e dos mais básicos aos mais complexos. Com uma vasta equipa de designers e engenheiros, a trabalharem em equipa, conseguem desenvolver produtos de elevada qualidade sendo as tecnologias que apoiam esse desenvolvimento sobretudo ferramentas de suporte computacional Os designers_{têm ao seu}

dispor o software_{, Catia V5, ferramenta de desenho indicada para indústria}

automóvel e de moldes. Para além disso e tal como se constatou na pesquisa feita em (Iber-Oleff, 2016), a empresa dispõe de tecnologias e pessoas qualificadas para realizar investigação em áreas que vão desde a análise mecânica estática e dinâmica, a análise vibro-acústica, a análise de fadiga, a medição de transmitância luminosa, entre outras.

A área da injeção que é a mais retratada neste trabalho, pelas várias funções exercidas nessa área, conta com 57 máquinas de injeção como já foi referido na apresentação da empresa e variam da menor força de aperto que são 6 toneladas até às 500 toneladas. Em termos de capacidade de moldagem por injeção, a Iber-Oleff tem competências de alto nível e experiência em injeção única e multi-componente, injeção sequencial, injeção Tandem, injeção de baixa pressão e injeção através de unidades elétricas e móveis. Para além das máquinas de injeção, cada máquina possui um auxiliar externo acoplado que é um robot, permite retirar as peças do molde e colocá-las automaticamente num tapete.

(38)

processo, todas as cabines de pintura estão equipadas com um sistema de controlo de ar sofisticado, capaz de assegurar um ambiente controlado tanto a nível de pressão, de temperatura e de humidade.

A tecnologia de soldadura, também é muito importante permitindo com algumas técnicas a junção de vários materiais que através de meios naturais não é possível, obtendo excelentes acabamentos. A Iber-Oleff dispõe das seguintes tecnologias de soldadura para materiais poliméricos: soldadura térmica, soldadura por ar quente, soldadura por ultrassons e soldadura por vibração.

Relativamente às tecnologias que servem essencialmente para fins de estética, onde se incluem a tampografia e gravação a laser. Na tampografia existe uma máquina de alta precisão de quatro cores e outras três máquinas de apenas duas cores. Para a gravação a laser, que é uma técnica limpa e sem desgaste, a Iber-Oleff possui três máquinas de laser de duas cabeças. É importante referir que este tipo de tecnologia possui um elevado custo no custo final das peças, no entanto em alguns casos torna-se rentável o recurso a esta tecnologia, pois permite substituir outras tecnologias que seriam difíceis de executar ou até mesmo impossíveis.

Quando se fala na área da montagem, a Iber-Oleff trabalha com os sistemas mais avançados e sofisticados que se possa imaginar e vão desde linhas de montagem, a naves de montagem, a linhas de montagem de paletes, a placa de montagem de aerotransporte, a sistemas de controlo de imagem, a máquinas a laser incubação, a máquinas de estampagem a quente e aplicação de graxa robotizado (Iber-Oleff, 2016) Muitas destas técnicas e linhas enumeradas funcionam totalmente automatizadas, não sendo necessário recorrer a recursos humanos para as executar, à exceção da monitorização no arranque.

(39)

2.4 -

Objetivos da Empresa para o Futuro

A Iber-Oleff em todos os novos projetos em que mergulha, tem de estar ciente que o cliente quer sempre mais e que os produtos cada vez mais se tornam complicados e excêntricos. Por isso, para manter o estatuto e para continuar a ser referência a nível mundial, a Iber-Oleff tem que inovar em todos sentidos, tecnologias, a nível de gestão, desenvolvimento de produto, entre outros.

Neste momento o progresso e rácio de inovação tecnológico na Iber-Oleff situa-se em quatro tecnologias ou inovações por ano, ou seja, nos seus projetos novos tenta incluir inovações em termos de tecnologias diferentes, processos de produção mais avançados, abordagens diferentes de gestão de projeto ou técnicas de injeção/pintura/montagem novas. A empresa pretende ser ainda mais competitiva neste aspeto, porque só assim conseguirá chamar atenção dos projetos de grande valor por parte das mais prestigiadas marcas.

Futuramente, a aposta no mercado de componentes técnicos e cinemáticos é para se manter ou até mesmo aumentar e cimentar ainda mais posição que a Iber-Oleff tem nos mercados como fornecedor deste tipo componentes. O objetivo é tornar-se referência para as maiores marcas e tornar-se possível em todos mercados em que estão inseridas, através do reconhecimento e do investimento por parte dessas marcas pode-se esperar certamente também maior financiamento na componente de inovação tecnológica.

(40)

(41)

-Processo de Injeção

Capítulo 3

O Molde e o

Processo de Injeção

3.1 -

Introdução

(42)

3.2 -

A Indústria dos Moldes em Portugal

A indústria dos moldes é a grande impulsionadora no funcionamento do setor da transformação de polímeros uma vez que lhe concede a ferramenta essencial para a transformação do polímero – o molde. Por esta razão, o sucesso do setor estará diretamente ligado à indústria de moldes uma vez que não seria possível o crescimento do setor sem a intervenção da indústria e vice-versa. O setor dos moldes em Portugal revelou ser um caso exemplar a nível mundial pois soube, acompanhar e até mesmo antecipar oportunidades de mercado em momentos cruciais. Potenciando as suas capacidades e experiência acumulada, consegue traduzir esses pontos em vantagens e afirmando-se assim como um setor a ter em conta e competitivo no panorama internacional.

O percurso de sucesso do sector dos moldes tem sido caracterizado por um profundo dinamismo e por transições de grande importância em diversas vertentes, desde a trajetória tecnológica, à evolução nas oportunidades de mercado e consequente diversificação de sectores (progredindo na cadeia de valor), alicerçadas na grande importância conferida aos recursos humanos e numa capacidade empreendedora responsável pela proliferação horizontal das empresas. (SPI, 2008)

3.2.1 - Evolução histórica da Indústria de Moldes em Portugal

(43)

-progresso e a vanguarda desta indústria deve-se, para além da sólida experiência e know-how, ao cumprimento dos prazos de entrega, ao rigoroso controlo de qualidade, à elevada experiência, à competitividade, ao investimento em alta tecnologia, fatores que asseguram a continuidade do fornecimento de moldes portugueses aos mercados mais exigentes no mundo. (Cefamol, 2016)

3.2.2 - A Indústria dos Moldes em Portugal nos dias de hoje

A Indústria Portuguesa de Moldes tem vindo a crescer e a consolidar a sua notoriedade no mercado internacional, impulsionada, quer pela procura externa, quer pelo conjunto de competências e capacidades produtivas que oferece aos seus clientes. Analisando os dados obtidos através dos relatórios anuais da Cefamol (2016), atualmente, o Sector Português de Moldes possui cerca de 450 empresas, com dimensão de PME, dedicadas à conceção, desenvolvimento e fabrico de moldes e ferramentas especiais, empregando cerca de 8000 trabalhadores, com uma distribuição geográfica bipolar, designadamente nas regiões da Marinha Grande e Oliveira de Azeméis. É um sector inovador e de intensidade tecnológica elevada que exporta a larga maioria da sua produção, tendo em 2015 como principais mercados a Alemanha, Espanha, França, Reino Unido, Republica Checa, Polónia, México e Estados Unidos (Cefamol, 2016).

Figura 3.1 - Balanço Comercial 2005-2015 na Indústria dos Moldes em Portugal, expressa em milhões de euros por ano

(44)

Analisando a Figura 3.1, com a evolução da balança comercial ao longo dos últimos 10 anos verifica-se uma forte vocação exportadora do sector. O saldo da balança comercial registou uma tendência de crescimento nos anos considerados, tendo passado de 232,64 milhões de euros em 2005 para 442,54 milhões de euros em 2015 (Cefamol, 2016)

Referente às indústrias que são principais clientes e servidas pelo sector dos moldes, a Figura 3.2 permite visualizar quais foram indústrias com maior influência em 2014 e quais dominam os mercados. Ainda segundo a segundo Cefamol (2016), a informação estatística, faz sobressair a ideia de que a indústria automóvel tem vindo a consolidar o seu crescimento e importância no desenvolvimento do sector, tendo evoluído de um peso relativo de apenas 14%, em 1991, para 74% em 2014. Outra indústria em destaque é a da embalagem, que tem vindo a crescer de uma forma sustentada, representando neste momento 10% da produção nacional de moldes. No entanto, a indústria aeronáutica e de dispositivos médicos que representam uma fatia menor, têm emergindo nos últimos anos de forma acentuada.

(45)

-3.3 -

A constituição de um molde de injeção

Segundo Pousa, (2008), um molde de injeção de plásticos são ferramentas que permitem obter diversos produtos de diferentes formas. Podem considerar-se equipamentos que variam em termos de complexidade, funcionalidade ou tamanho. O molde deverá possibilitar a produção de peças de alta qualidade, num tempo de ciclo mais curto possível, possuir o mínimo de manutenção durante o tempo de serviço, definir os volumes com a forma das peças a produzir, assegurando a reprodutibilidade dimensional, de ciclo para ciclo, permitir o enchimento desses volumes com o polímero fundido, facilitar o arrefecimento do polímero e promover a extração das peças (Pousa, 2008). Atendendo a este pressuposto, o que se exige de um molde é que seja economicamente rentável, ao produzir grandes volumes com uma reprodutibilidade dimensional apertada e repetibilidade de processos, juntando a estes fatores um tempo de ciclo o mais curto possível. Mais adiante identificam-se os seus constituintes e funções associadas à execução do ciclo de injeção.

(46)

Figura 3.3 - Representação esquemática de um molde simples (Esteves, 2012): 1-Anel de centragem; 2-Injetor (bico frio); 3-Chapa de aperto da injeção (estrutura); 4-Cavidade; 5-Bucha; 6-Chapa de aperto da bucha (estrutura); 7-Calço (estrutura); 8-Chapa de aperto da extração (estrutura); 9-Chapa dos extratores (estrutura); 10-Chapa de aperto dos

extratores (estrutura); 11-Extrator; 12-Guia principal; 13-Casquilho da guia principal e 14-Peça plástica.

(47)

-3.3.1 - Principais tipos de molde

Ao projetar um molde, a sua complexidade e exclusividade é única, pois cada molde é único e surge da necessidade e das especificações que se pretende obter no produto a injetar. É devido a isso que existem vários tipos de molde, apesar de possuírem semelhanças estre si nomeadamente a nível estrutural e a nível de conceção. Sendo assim, o mais comum é o molde de duas placas (Figura 3.4 e Figura 3.5), que podem ser de canais frios ou de canais quentes.

Figura 3.4 - Etapas de um molde de duas placas (Lidomar, 2012).

Figura 3.5 - Molde de duas placas convencional (Roda, 2011).

(48)

peça. Este tipo de moldes possui inúmeras vantagens e como por exemplo pode-se referir que, são mais baratos quando recorrem ao uso de canais frios no sistema de alimentação do fundido e apresentam uma maior facilidade no seu desenvolvimento, no entanto a complexidade da peça não deverá ser muito elevada. A complexidade deste tipo de molde pode ser aumentado pela introdução dos referidos canais quentes, que eliminam o desperdício de material (gito). Dar-se-á a devida importância ao gito ainda neste capítulo, mostrando as preocupações a ter e quais as sua desvantagens, mas nem sempre possíveis de evitar.

Outra tipologia de molde é quando se introduz mais uma placa na zona moldante, ou seja para além das duas placas habituais (fixa e móvel), possui uma terceira placa intermediária que pertence por um lado ao sistema de distribuição e por outro pertence também à zona de moldante. Esta tipologia é designada de molde de três placas. Na Figura 3.6 representa o esquema de um molde de três placas e na Figura 3.7 apresenta-se um molde de três placas com os dois planos de partição abertos.

Figura 3.6 - Etapas de um molde de três placas (Lidomar, 2012).

(49)

-Num molde de três placas não faz sentido mencionar o sistema de alimentação por canais quentes, pois essa placa intermediária, foi introduzida como mecanismo de separação do gito da peça aquando da abertura do molde. A separação ocorre, porque as partes ficam em planos diferentes e é feita essa separação nos pontos de injeção da peça. Este tipo de molde permite moldes mais complexos do que o anterior, no entanto comparando com um molde de canais quentes, a complexidade da peça não diverge, só se irá optar por um molde de três placas por razões de custos, pois os canais quentes são muito dispendiosos. Com a introdução dos moldes de canais quentes a produção dos moldes convencionais (duas e três placas) é cada vez menos frequente e menos interessante. Apesar de serem mais baratos do que os de canais quentes, acarretam consigo a desvantagem que é o gito e o desperdício de material durante a injeção que pode chegar por vezes a ser 60% do material injetado por cada ciclo de injeção.

3.3.2 - Sistema de Alimentação

O gito é um canal troncocónico divergente, com um ângulo de abertura de 2 a 5º, que liga o bico da máquina de injeção aos canais de alimentação ou diretamente à zona moldante. Esta conicidade é necessária para facilitar a sua extração (Silva, 2015). De forma a garantir a extração do gito, cria-se um puxador de gito que também fará de poço frio, que serve para reter o material frio ou degradado que ficou ainda no bico de injeção a altas temperaturas da injeção anterior, evitando a entrada desse material para a cavidade e que obstrua o sistema de alimentação. Os puxadores de gito podem ter várias configurações como se verifica na Figura 3.8.

(50)

Os canais de alimentação que ainda se consideram gito, fazem a ligação do elemento troncocónico da entrada da injeção até às zonas moldantes. Os canais de alimentação possuem como representado na Figura 3.9 diferentes geometrias, algumas mais fáceis de maquinar, outras mais difíceis, umas mais eficientes no fluxo de material e outras menos eficientes no fluxo do material..

Figura 3.9 - Geometrias utilizadas nos canais de injeção (Caetano, 2010).

Analisando a figura anterior é possível verificar que existem diversas geometrias da secção transversal os canais de alimentação. Este podem ser circulares, trapezoidais, trapezoidais modificados, semicirculares ou retangulares. É esta diferença de geometria que é adotada na classificação dos canais de alimentação.

(51)

- _{Utilizar um ângulo de saída entre 5º e 15º nos canais trapezoidais;}  _{Diâmetro mínimo de 1,5 mm;}

 _{Devem ser polidos de modo a facilitar o fluxo e a extração;}

 _{Colocar extratores ao longo do percurso do sistema de alimentação;}  _{Colocar um poço frio em todas as interseções dos canais, de forma}

a captar o material mais frio que se encontra na frente de fluxo;

O fluxo do material antes de entrar na cavidade e de deixar o canal de alimentação, passa por uma constrição. Esta constrição é conhecida como de tipo de ataque. O tipo de ataque que se escolhe aquando do enchimento de um determinado molde, tem como função principal o controlo do enchimento de várias cavidades, em segundo lugar estrangular o fluxo de fundido de modo a garantir uma taxa de fluxo constante e necessária para encher totalmente as zonas moldantes e por último, mas não menos importante, garantir que o fundido não perde a sua viscosidade durante o processo de injeção. Para além das funções anteriormente referidas (que dizem respeito ao processo de injeção), no processo de extração, o tipo de ataque também representa um papel importante pois, deve permitir a fácil separação entre peça e gito (se possível automática), sem deixar marcas muito visíveis. A posição dos ataques deve visar principalmente o enchimento da peça sem defeitos. Assim sendo, a sua localização deve ser nas zonas mais espessas da peça, em que se consiga fazer o enchimento equilibrado da peça e se possível sem criar linhas de soldadura. A sua localização deve ainda evitar prisões de ar, para além de promover a injeção do material pastoso diretamente para uma parede, por forma a evitar o efeito de jato (Figura 3.10).

(52)

Considerando que existem diversos tipos de ataques, e que podem ser de canais frios ou canais quentes, somente se irá dar atenção aos mais usuais e recomendados para o tipo de peças com que se teve mais contacto ao longo do estágio.

3.3.2.1 - Canais frios

A injeção direta à peça (Figura 3.11) é um tipo de ataque comum em moldes de uma cavidade e em que a peça apresenta grandes espessuras e é considerado um sistema de alimentação de canais frios. A queda de pressão no sistema de alimentação é relativamente baixa, o que permite melhor compactação da peça. As desvantagens encontram-se nas elevadas tensões que ocorrem na zona de injeção em virtude das diferentes contrações. O acabamento final da peça não é o melhor devido à separação que ocorre do gito na peça, onde irá sempre existir uma marca bastante visível.

Figura 3.11 - Ataque de gito direto à peça (Tavares, 2016)

(53)

-Figura 3.12 - Ataque à junta (Tavares, 2016).

As vantagens deste tipo de ataque são (Silva, 2015):

 _{A facilidade de maquinação e consequente baixo custo;}

 A grande exatidão dimensional e a facilidade de variação das suas dimensões. Assim, a velocidade de enchimento da cavidade pode ser controlada independentemente do tempo de solidificação do ataque e permitir moldar todos os materiais comuns;

 _{Pode ser facilmente alterado durante o processo de ensaio do}

molde.

O ataque em leque (Figura 3.13), permite um enchimento mais uniforme e rápido de peça quando esta apresenta um tamanho considerável.

(54)

Este tipo de ataque é aconselhado em peças que exijam uma elevada estabilidade dimensional, evitando assim grandes empenos e é maioritariamente utilizado para peças que apresentem grandes superfícies e espessuras pequenas.

Outro tipo de ataque é conhecido como ataque por injeção submarina. Este tipo de ataque, apresenta geralmente uma forma circular e é uma variante do ataque lateral e é usado quando o gito é removido de forma em automática em moldes de duas placas, sem necessidade de recurso ao molde de três placas. Este ataque, ilustrado na Figura 3.14, tem o inconveniente de deixar uma marca muito visível na parte lateral das peças. Ao colocar este tipo de ataque é necessário ter em atenção aos ângulos de ataque submarino que se insere, de forma a minimizar as marcas na peça (Silva, 2015).

Figura 3.14 - Ataque submarino ou Injeção submarina (Tavares, 2016).

Segundo Silva, (2015) o ataque submarino curvo (também chamado de ataque em banana) é uma variante ao ataque submarino, com a vantagem de permitir esconder a marca do ataque. Tem, no entanto, a grande desvantagem de uma maior complexidade de construção e um maior risco de uma extração deficiente devido à grande deformação que o material tem de sofrer durante a extração podendo este partir, e ao partir vai ficar uma parte jito no sistema de ataque originando a sua obstrução. Na Figura 3.15 apresenta-se o ataque submarino curvo de uma peça.

(55)

-Ainda segundo Silva, (2015) a injeção num extrator é um tipo de ataque que pode ser considerada uma variante dos ataques em submarino e permite esconder a marca do ataque. A injeção num extrator tem menor complexidade de construção e menor risco de extração insuficiente. Apresenta, no entanto, o inconveniente de deixar parte do canal de alimentação na peça, como é possível de observar na Figura 3.16, havendo a necessidade de intervenção do operador (para remover o jito) antes do início do próximo ciclo de injeção.

Figura 3.16 - Ataque num extrator (Silva, 2015).

3.3.2.2 - Canais Quentes

A injeção através de bico quente tornou-se na mais comum, pois permite a poupança de material ao transportá-lo até à zona moldante através de canais aquecidos e é possível produzir sem deixar grande marca de injeção em qualquer tipo de superfície (Figura 3.17). Normalmente para maiores bicos de grandes diâmetros, cria-se um recesso na peça no local de injeção, por forma a disfarçar o vestígio do ponto de injeção. Usualmente aplica-se na injeção com bico quente o sistema de Valve Gate,_{reduzindo ainda mais a marca na peça tornando quase}

(56)

(a) (b)

Figura 3.17 - Sistemas de ataque em bico quente normal (a) e com o sistema Valve Gate (b) (Silva, 2015).

3.3.2.3 - Disposições das cavidades

(57)

-Figura 3.18 - Molde convencional com alimentação direta (Pedrosa, 2014).

(a) (b)

Figura 3.19 - Sistema alimentação indireta (a) e placa da cavidade de um molde convencional com alimentação indireta (b)

(Lidomar, 2012)

(58)

chegar o material ainda fundido até aos bicos de injeção. A temperatura pode ser controlada até ao instante que entra na cavidade, ou seja, resistências e termopares permitem o ajuste fino em várias zonas do carburador e bicos de injeção. Para além da necessidade de ter equipamento auxiliar neste tipo de sistema o que torna tudo muito dispendioso, a degradação do material é mais suscetível devido às altas temperaturas constantes, são estas as maiores desvantagens dos canais quentes. Na Figura 3.20 e Figura 3.21 ilustra-se um esquema de um molde com canais quentes e um sistema integrado de canais quentes, respetivamente.

Figura 3.20 - Esquema de um molde com canais quentes (Wikipedia, 2008).

(59)

3.3.3 - Sistema de Escape de Gases

O sistema de escape de gases é maquinado no plano de junta, e tem como única função o de encaminhar para o exterior do molde o ar que ficará acumulado dentro da cavidade, o qual será expelido para fora do molde aquando do processo de injeção de material no molde. Em forma de esquema, está demonstrado na Figura 3.22 o sistema de gases de escape e alguns pontos a ter em conta aquando na fase de projeto.

Figura 3.22 - Representação esquemática de um sistema de escape de gases (Lomax, 2009; Tavares, 2016).

As saídas dos gases devem ser preferencialmente na direção de fluxo do material plástico, em áreas onde termina o enchimento e em zonas onde se verifica a ligação de duas ou mais frentes de fluxo de plástico. A geometria da zona moldante (complexidade) condiciona a necessidade e a localização dos escapes de gases. No caso em que a geometria da peça crie dificuldades na implementação do sistema de escape de gases, é necessário encontrar soluções alternativas em zonas onde não é possível aplicar rasgos normais que promova a saída dos gases. As soluções para estas dificuldades podem passar por sistemas onde a saída de gases se faça pelos extratores, pelos postiços e ainda por materiais especiais (aços porosos).No entanto, um sistema de escape de gases deficiente provoca defeitos nas peças, tais como (Tavares, 2016):

 Falta de enchimento;

 Peças queimadas;

 Contrações instáveis da peça, criando género de “rugas”.

(60)

3.3.4 - Sistema de Extração

Após terminar a etapa da refrigeração e a peça se encontrar solidificada, dá-se a abertura do molde e é nesse momento entre abertura e novo fecho do molde que ocorre a extração da peça (Figura 3.23). Idealmente, ao abrir o molde, a peça deveria cai por gravidade ou soltar-se do molde por si só, contudo, devido à contração, à adesão e à existência de contra saídas, a peça tende a ficar presa no molde (lado da bucha). Assim, é necessário promover a extração das peças sendo a extração normalmente atuada mecanicamente pela abertura do molde. A colocação dos extratores é de primordial importância e deve ser colocada em pontos do jito e nos canais de alimentação. Quando não é possível extrair as peças dessa forma deve-se, recorrer a sistemas pneumáticos e/ou hidráulicos. No entanto, e com a evolução da tecnologia hoje em dia a extração das peças é também feita por recurso a robôs.

Figura 3.23 - Sistema de extração (Lidomar, 2012).

Visto que, existem muitos sistemas de extração e cada um deles possui inúmeros componentes de extração, abordar-se-á apenas alguns de forma mais detalhada, sendo que os restantes apenas serão mencionados ao longo do texto.

(61)

adaptarem às geometrias da peça, sendo que estes se localizam em zonas como nervuras, saliências e encaixes da peça plástica.

Figura 3.24 - Extratores de vários tipos e formatos: extrator laminar (A), extrator cilíndrico (B), extrator rebaixado (C) e extrator tubular (D) (Centimfe, 2003).

Os outros sistemas de extração convencionas que são apresentados na Figura 3.25, que são o caso de extrator de placa, de aro e de barra extratora, possuem todos o mesmo princípio e objetivo, ou seja, uniformizar a força de extração por toda a peça. As diferenças entre estes sistemas, surgem pelas limitações de espaço o que obriga a reduzir de uma placa para um aro ou até mesmo para barras extratoras ou por vezes a peça não exige uma área de contacto tão vasta para ser extraída.

(62)

No caso de sistemas de extração mais complexos, em que é necessário desmoldar zonas negativas ou por exemplo furo/caixas perpendiculares ou com ângulos grandes relativamente ao plano de junto, recorre-se a soluções especiais. Essas soluções são podem ser por exemplo: balancés, elementos móveis ou movimentos rotativos. Os balancés funcionam de forma idêntica aos extratores, acionados pelo sistema mecânico de extração avançando juntamente com a chapa de extração, transmitindo movimento ao balancé (movimento perpendicular ao sentido de abertura do molde). Na Figura 3.26, apresenta-se um exemplo da desmoldação de uma zona negativa com um balancé.

Figura 3.26 - Extração com balancé (Tavares, 2016).

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-3.3.5 - Sistema de Refrigeração

Idealmente, na injeção de polímeros, o molde deveria estar à temperatura do fundido durante a fase de injeção e no momento da extração, o molde e as peças deveriam estar à temperatura ambiente. Nestas condições, seria necessária uma pressão de injeção muito reduzida e as peças seriam isotrópicas devido ao modo muito lento como se faria o arrefecimento. Ter-se-ia aquilo a que se poderia chamar “peças perfeitas”, infelizmente o seu preço seria proibitivo (Silva, 2015). Portanto, na produção de componentes em materiais termoplásticos moldados por injeção, existe um interesse particular em maximizar a cadência de produção das máquinas de injeção, devido ao custo elevado do produto e do equipamento, dos respetivos moldes e mão-de-obra envolvida. Por outras palavras, procura-se que o tempo necessário para se obter uma peça com qualidade seja tão reduzido quanto possível (Moreira, 2009).

Moreira, (2009), refere ainda que, no ciclo de injecção, a fase de arrefecimento é aquela que, geralmente, consome mais tempo: cerca de metade, ou mais, do ciclo total, sendo mais longo no caso de materiais semi-cristalinos que nos materiais amorfos . As condições em que a moldação é arrefecida reflectem-se nas propriedades mecânicas e superficiais do produto. Em alguns casos, podem originar tensões residuais suficientemente grandes para causar distorções ou mesmo fissuração das peças obtidas. Assim, se por um lado, convém que o arrefecimento das peças seja feito tão rapidamente quanto possível, por outro, existe a necessidade de garantir a qualidade da moldação. Como em qualquer sistema que se desenvolva ou área em que se faça desenvolvimento, existe sempre um conjunto de normas, técnicas e regras a respeitar e que se recomendam seguir. Ao projetar um sistema de refrigeração para um molde não é diferente e existem regras quanto às distâncias e diâmetros que se deve adaptar conforme a peça, em questão. A Tabela 1 e na Figura 3.27 apresentam as várias regras que se devem aplicar na furação para os canais de refrigeração de um molde, consoante a espessura da peça. Estas regras não são mais do que boas práticas de trabalho.

Tabela 3.1 - Regras de projeto a ter em conta entre o diâmetro e distância entre canais de refrigeração (Moreira, 2015).

w

Espessura da peça [mm]

d

Diâmetro dos canais de refrigeração [mm]

a

Distância entre o centro do canal de refrigeração

e a peça [mm]

b

Distância entre os centros dos canais de refrigeração

[mm]

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