Artigo sobre tecnologia de plásticos (junho de 2018):
As capacidades técnicas do processo avançaram para eliminar as antigas penalidades de tempo de ciclo, e os desenvolvimentos contínuos abordam a criação de um banco de dados de materiais e novas aplicações em sobremoldagem por injeção de compósitos híbridos.
As tecnologias rápidas de moldagem por calor e resfriamento têm atraído interesse e uso crescentes na moldagem de plásticos e compósitos. No entanto, ainda há desafios a serem enfrentados antes que as tecnologias de aquecimento e resfriamento rápido (H&C) se tornem amplamente estabelecidas como um novo padrão de moldagem. Um dos principais desafios é educar a indústria sobre o que a moldagem H&C pode fazer e como quantificar as vantagens que ela oferece com famílias de resinas específicas. Um ano atrás, Roctool buscamos atender a essas necessidades com uma nova abordagem em que propusemos trabalhar com fornecedores de resinas para quantificar as vantagens de nossa tecnologia H&C com seus materiais em relação aos métodos convencionais de moldagem. Esse crescente banco de dados de materiais pode ser usado por moldadores para determinar suas escolhas de design de ferramentas e por OEMs em suas decisões de design de peças.
Os resultados também são compartilhados com Roctool usuários para apoiá-los em sua busca contínua por melhor desempenho, qualidade e economia. Muitos já sabem que a moldagem H&C pode melhorar a qualidade da superfície, como ocultar linhas de solda e linhas de fluxo visíveis.
No entanto, nossa investigação contínua com fornecedores de resina está demonstrando muitas outras vantagens que podem ajudar muito os moldadores em todo o mundo: aumento do comprimento do fluxo, redução ou eliminação de marcas de afundamento, redução da queda de pressão, permitindo a moldagem de paredes finas e aprimorando a replicação da superfície para óptica e funcionalidade formulários. Este último benefício, em particular, é uma das razões Roctool adotou o nome comercial “HD Plastics” (HD para alta definição) para descrever nosso programa geral de tecnologia H&C.
Outro desafio para a moldagem H&C é o tempo de ciclo. Há muitos anos, quando Roctool começou a usar sua técnica de aquecimento por indução para moldagem por injeção rápida de H&C, houve uma penalidade inaceitável no tempo de ciclo. Hoje, conseguimos igualar um ciclo de moldagem convencional ou mesmo reduzi-lo, dependendo da resina utilizada. Na NPE2018, no mês passado, demonstramos uma ferramenta de 16 cavidades moldando peças PBT/ASA preenchidas com vidro, cada uma com um acabamento ou textura de superfície diferente, em um tempo de ciclo total de 20 segundos em uma máquina de injeção KraussMaffei. Isso mudou o jogo, pois agora você pode fabricar peças sem defeitos e sem sacrificar a produtividade. Não vimos nenhum outro método de aquecimento capaz de aquecer e resfriar tão rapidamente e com tanta precisão e controle.
O desafio final para as tecnologias H&C é a capacidade de integrar elementos de aquecimento em uma ferramenta complexa. Nossas bobinas de indução flexíveis estão disponíveis em vários diâmetros e agora podem ser integradas em ferramentas complexas, como ilustramos na NPE2018 ao exibir uma peça hemisférica de policarbonato.
AQUECIMENTO POR INDUÇÃO, REFRIGERAÇÃO TURBULENTA
RoctoolA tecnologia patenteada da H&C consiste em projetar um layout de molde H&C para proporcionar um aquecimento rápido e homogêneo. Os indutores flexíveis podem seguir qualquer formato de ferramenta complexo. Uma corrente de alta frequência é gerada para passar pelos indutores, criando correntes parasitas e um efeito joule para aquecer a superfície do molde até 1000 C (1832 F) a taxas de até 25° C (45° F) por segundo. Além disso, o aquecimento é aplicado apenas na superfície da cavidade, e não em toda a metade do molde, minimizando o consumo de energia. O uso de canais de resfriamento de água padrão e a garantia de uma taxa de fluxo totalmente turbulenta permitem o resfriamento eficiente da ferramenta.
O aquecimento e o resfriamento são controlados automaticamente com o auxílio de termopares no molde. Múltiplas zonas de aquecimento podem ser acomodadas. Esta tecnologia funciona com P20 e outros aços de molde convencionais e com qualquer tipo de prensa de injeção.
Três histórias de casos de clientes que mudaram de outros métodos de moldagem para H&C rápido com Roctool tecnologia de indução.
CASO #1: DEKKO
A Electronic OEM Dekko, com sede em Garrett, Indiana, produz fontes elétricas e USB de alto brilho. Antes de usar a tecnologia H&C, a Dekko tinha que lidar com defeitos de peças e imperfeições de superfície, como linhas de malha, linhas de fluxo, rugosidade e manchas.
Dekko escolheu Roctool H&C de indução sobre outras tecnologias por dois motivos principais: Primeiro, H&C ofereceu um custo-benefício em vez de alterar o design da peça para atingir o que era necessário com ferramentas tradicionais. Em segundo lugar, Dekko usa uma variedade de cores moldadas e Roctool A tecnologia H&C oferece excelente qualidade de superfície que evita a necessidade de pintura.
“Os benefícios para nós foram principalmente na aparência final da peça, com a eliminação de defeitos de superfície. Roctool nos ajuda a abrir a janela de design para tornar as coisas viáveis que não eram possíveis para nós antes”, afirma Jerry Zawadzde, gerente de programa da Dekko.
CASO Nº 2: FLEX
A Flex, com sede em San Jose, Califórnia, usa todos os tipos de tecnologias de H&C há muitos anos, incluindo aquecimento com vapor, água pressurizada e cartuchos elétricos. Flex começou a trabalhar com Roctool após o K 2010 Show em Dusseldorf. O primeiro molde Flex equipado com Roctool A tecnologia era para um e-reader/tablet eletrônico muito fino. A tecnologia de indução H&C foi capaz de preencher completamente a peça, reduzir o tempo de ciclo e reduzir o consumo de energia, superando assim o desempenho da água quente pressurizada.
Flex alterado para Roctool tecnologia de indução por vários motivos, inclusive por ser um sistema limpo e seguro que oferece tempos de ciclo mais rápidos, menor consumo de energia, possibilidades ilimitadas de materiais, melhor controle de temperatura e baixa corrosão nos moldes. A Flex enfrentou desafios ao mudar para Roctool tecnologia—principalmente convencer técnicos e outros colegas de trabalho a tentar algo novo e diferente. Mas o Flex está procurando usar Roctool Tecnologia H&C no futuro para ser capaz de processar todos os tipos de materiais, incluindo compostos de fibra de carbono e novos designs de produtos por meio de efeitos decorativos leves e no molde em peças de alto valor. “Roctool pode ser ambientalmente amigável devido à eliminação da necessidade de operações secundárias e é muito seguro para os operadores, o que não tem nenhum custo adicional”, explica Sebastien Ignotis, diretor de Engenharia Avançada da Flex.
Uma forma 3D complexa moldada pela Flex demonstra alguns dos recursos da moldagem H&C baseada em indução. Exibido por Roctool na NPE2018 no mês passado, o produto é uma esfera composta por duas partes de encaixe rápido, uma das quais possui vários orifícios oblongos de tamanhos diferentes e uma depressão curva na parte superior. Ele é moldado com 10-50% de PC preenchido com vidro e tem paredes finas, alto brilho e um logotipo moldado.
A peça é centralizada atrás do logotipo, mas o processo H&C não deixa marcas ou manchas. Este design de produto é usado pela Flex para um difusor de aroma de ambiente e um alto-falante de áudio Bluetooth.
CASO #3: DEDIENNE
O Dedienne Multiplasturgy Group na França foi um dos Roctoolprimeiros usuários. Este diversificado processador de plástico personalizado queria manter sua liderança em um mercado em evolução e antecipar as necessidades de seus clientes em termos de inovação e diferenciação.
Dedienne usa Roctool Tecnologia H&C para moldagem por injeção e compressão. O aumento da eficiência na moldagem por compressão de materiais de alto desempenho em altas temperaturas os tornou acessíveis para produção em massa. Normalmente, esses materiais são reservados para tiragens curtas porque seu processamento requer grandes quantidades de mão de obra e longos tempos de ciclo. Graças ao rápido aquecimento por indução, a Dedienne é capaz de produzir em poucos minutos uma peça que, de outra forma, levaria horas.
De acordo com Matthieu Crepin, vice-diretor administrativo da Dedienne, Roctool é um provedor de tecnologia e fonte de suporte de design desde que formou uma equipe de design no ano passado. Esses recursos aceleraram a implantação da Dedienne de materiais de alta temperatura moldados por injeção, especialmente no mercado dos EUA com a subsidiária Met2Plastic da Dedienne com sede em Chicago, que implementou o Roctool processo de tecnologia de indução. “Ao abrir seus próprios escritórios de design, Roctool respondeu a alguns dos nossos principais desafios. Estamos ansiosos pelos benefícios dessa nova abordagem para materiais de alta temperatura”, diz Crepin
A capacidade de aquecer o molde rapidamente e controlar totalmente a distribuição de temperatura abre novas possibilidades de moldagem, incluindo ciclos mais curtos, maior qualidade da peça e comprimentos de fluxo mais longos. O molde quente pode conferir um acabamento Classe A ou replicar a textura mais fina da superfície. Agora também é possível simular totalmente o processo H&C com aquecimento por indução usando o software Autodesk Moldflow.
A SABIC, grande produtora global de plásticos e produtos químicos com sede nos Estados Unidos em Houston, colaborou com Roctool por muitos anos. combinando RoctoolA tecnologia H&C baseada em indução da SABIC com o amplo portfólio de materiais da SABIC ajudou a elevar o desempenho e a estética das peças acabadas a um nível mais alto e abriu novas oportunidades de aplicação.
utilização Roctool tecnologia, a SABIC demonstrou a capacidade de obter um acabamento brilhante em peças moldadas por injeção com materiais que historicamente apresentaram desafios em relação à aparência da superfície - como 30% de polieterimida Ultem 2300 (PEI) com enchimento de vidro e 50% de policarbonato com enchimento de vidro (Thermocomp D551).
Além disso, a SABIC validou a possibilidade de combinar um efeito de baixo brilho, usando texturização, com um efeito de alto brilho na mesma peça – um efeito cosmético que agrada aos designers.
DESENVOLVENDO UM BANCO DE DADOS
A SABIC agora oferece suporte Roctoolpara quantificar os efeitos da tecnologia H&C de indução usando o banco de dados de plásticos HD. A criação de um repositório central de dados relevantes sobre replicação de superfície, resistência da linha de solda e comprimento do fluxo com diferentes materiais pode fornecer pontos de dados específicos para ajudar os clientes a entender os níveis de melhoria nas peças que podem ser alcançados com esta tecnologia H&C.
A caracterização do material faz parte RoctoolO trabalho contínuo da empresa com fornecedores de resinas para desenvolver o banco de dados de materiais HD Plastics, que é projetado para ajudar os OEMs a obter peças de qualidade excepcional e maior desempenho. Roctool está constantemente adicionando novos fornecedores e materiais para crescer e reforçar esta fonte de informação, que atualmente está disponível apenas para Roctool usuários, mas no futuro estará disponível para outros com uma assinatura. Um instantâneo desse banco de dados é retratado acima.
NOVA TECNOLOGIA DE COMPOSTOS IDH
IDH significa “Induction Dual Heating”, uma nova tecnologia para moldagem de peças que combina um blank composto termoplástico de fibra contínua e sobremoldagem por injeção com composto termoplástico adicional. Esses compósitos “híbridos” estão ganhando interesse porque oferecem peso leve, alta resistência e rigidez, além de liberdade de projeto para sobremoldar detalhes 3D e fornecer estética de superfície sem acabamento secundário – e tudo dentro de um tempo de ciclo de 60 segundos.
Os processos atuais de sobremoldagem de compósitos híbridos geralmente utilizam um forno infravermelho para pré-aquecer uma “organofolha” termoplástica consolidada e, em seguida, transportar a folha amolecida por meio de um robô e/ou transportador para o molde frio. A tecnologia IDH usa um único gerador de indução para todo o processo. Começa com a colocação robótica de uma pastilha composta fria na ferramenta, que já é aquecida pelo gerador de indução. Enquanto isso, uma pequena quantidade de energia é enviada para uma segunda pequena estação de aquecimento por indução para aquecer uma folha de grafite sólido do mesmo tamanho que o inserto composto. O robô pega a folha de grafite quente da estação de indução e a coloca perto do lado “B” exposto do inserto composto para aquecer essa segunda superfície por radiação. A inserção composta é então estampada na forma desejada, o molde é aberto e a metade do molde com a inserção composta gira na estação de injeção para sobremoldagem. O gerador de indução muda a energia do molde de estampagem para o molde de injeção e vice-versa.
O aquecimento por indução é mais eficiente que o infravermelho e pode aquecer a temperaturas mais altas. A substituição do pré-aquecimento infravermelho usual da organofolha antes de colocá-la no molde elimina as dificuldades de manuseio e posicionamento preciso de um pedaço flexível de organofolha quente. Também evita o problema do resfriamento do inserto pré-aquecido durante a transferência. O IDH é capaz de controlar o aquecimento de ambos os elementos de forma inteligente, adaptando o tempo e a potência de aquecimento automaticamente. Este sistema também é muito mais compacto e, portanto, atende às restrições do setor eletrônico.
O IDH fornece uma superfície rica em resina, é adaptado a geometrias complexas e pode utilizar pastilhas compostas não tecidas e sanduíche, que podem ser mais difíceis de manusear quando quentes no processo convencional. Além do mais, a IDH pode até usar chapas não consolidadas, economizando uma etapa de processamento e potencialmente reduzindo o custo de matérias-primas compostas. O IDH pode fornecer aquecimento multizona a temperaturas de até 400 C (752 F) e é adequado para materiais termoplásticos e termoendurecíveis.
Com base no exemplo de um 14-in. capa de laptop, 1 mm de espessura, de PC com 50% de fibra de carbono, a IDH demonstrou oferecer as seguintes vantagens:
- Tempo de ciclo 40% menor de 60 seg, contra 100 seg com moldagem composta híbrida convencional.
- Consumo de energia 54% menor (2.3 kWh vs. 5.0 kWh) utilizando a mesma faixa de temperatura de processo.
- Tamanho 28% menor, usando a mesma máquina de injeção vertical e robô de seis eixos.
SOBRE O AUTOR: Mathieu Boulanger ingressou Roctool em janeiro de 2004. Em 10 anos na Roctool com sede na França, ele era responsável pelas vendas globais, contas-chave e marketing estratégico das tecnologias da empresa, que ajudou a introduzir em mercados como automotivo, eletrônicos, produtos de consumo e aeroespacial. Em 2013, Matt começou a desenvolver a subsidiária norte-americana para Roctool, agora com sede em Charlotte, NC Em 2015, Matt foi nomeado Roctool CEO
https://www.ptonline.com/articles/rapid-heat-cool-molding-evolves-to-meet-industry-challenges
