Coinjeção: As particularidades do processo

Por Enderson Moura
Técnico master em SOLIDWORKS na SKA

As atuais necessidades dos produtos plásticos e das exigências geram uma demanda positiva ao desenvolvimento de moldes para múltiplos materiais ou múltiplas cores. O processo de coinjeção foi primeiramente descrito e desenvolvido em 1970. Foi projetado para superar as limitações de acabamento superficial, obtendo um acabamento superficial tão bom quanto para uma peça sólida, mas com a rigidez adicional do núcleo caracterizado com propriedades diferentes. Há também a redução no custo do material, isto requer menos matéria-prima e é, portanto, mais barata de se produzir.

O conceito é bem conhecido na Europa e na América do Norte, a partir das técnicas de injeção sobre insertos plásticos ou metálicos, várias empresas brasileiras dos segmentos de embalagem, eletro- eletrônico, produtos de higiene pessoal e automotivo, têm aproveitado os benefícios da injeção de materiais múltiplos visando obter produtos com propriedades diferenciadas, como brinquedos, tampas com duas cores e lentes para lanternas de automóveis, alguns dos exemplos mais comuns da utilização deste processo. 

Os diversos fabricantes de equipamentos no Brasil têm divulgado o conhecimento tecnológico neste sentido, entretanto, ainda são poucas as ferramentarias com experiência no projeto e na construção deste tipo de ferramenta.

Principais Vantagens:

• Geometrias complexas são possíveis;

• Alta qualidade no acabamento superficial;

• Ausência de linhas de emenda no interior da peça;

• Economia de material;

• Possibilita alta pressão na cavidade.

Particularidades do processo

A coinjeção, também conhecida como injeção dual, tem permitido alto valor agregado dos projetos através da evolução dos sistemas de canais quentes. Estes sistemas podem ser reconhecidos pela formação de duas estruturas denominadas de camada e núcleo.

O processo

Na moldagem por coinjeção, dois materiais plastificados e compatíveis são injetados sequencialmente em um molde assim formando uma estrutura em camada.

O material plastificado, injetado primeiro, forma uma camada, enquanto o segundo material forma o núcleo, dois polímeros com diferentes propriedades. Após o processamento, é possível obter uma combinação de propriedades únicas que não seria possível na moldagem por injeção comum. 

A compatibilidade e a confiabilidade dos materiais

Além da geometria das peças, da qualidade do molde e dos cuidados no processo, a escolha da matéria prima é de extrema importância quando se deseja a adesão entre os componentes.

Devemos seguir atentamente os requisitos técnicos da matéria-prima para garantir a homogeneização entre os polímeros.

Podemos observar o exemplo da imagem abaixo, um boneco injetado (com POM “Poliacetal” no cabelo e PA “Nylon” no corpo), formando uniões articuladas que não podem ser desmontadas.

A tabela abaixo identifica a compatibilidade entre os diversos materiais termoplásticos e elastômeros comerciais:

Este processo possui algumas desvantagens, tais que fizeram diversas empresas do segmento a desistir da aplicação. A não adequação à tecnologia pode fazer com que isto aconteça.

Principais desvantagens:

• O processo se torna caro devido as fases de ensaio;

• Alto custo unitário;

• Longo tempo de desenvolvimento;

• O material do núcleo possui o valor elevado, devido a compatibilidade com os demais materiais;

• Fabricação contínua do núcleo.

Benefícios da simulação

Atualmente é comum o uso de software para análise de injeção plástica e prevenção de erros primários no projeto, minimizando diversos impactos. O desenvolvimento e a aplicação de softwares de simulação Computer Aided Engineering (CAE), na análise de projeto de peças fabricadas a partir do processo de moldagem por injeção, têm aumentado significativamente.

Considerando os estudos já realizados, o dimensionamento e a análise detalhada de um sistema de refrigeração (sistema térmico) através do software SOLIDWORKS PLASTICS é indispensável para a co-injeção, pois, é possível a determinação de futuros problemas referentes: à construção do molde de injeção e ao processo de produção do componente moldado, o que possibilita uma otimização no projeto do molde e nos parâmetros aplicados durante o processo de produção.

Para diminuir os custos e reduzir o tempo despendido no desenvolvimento e na manufatura dos moldes, tornou-se essencial a simulação do processo de injeção, isto se deve ao aumento do número de requisitos a que os produtos desenvolvidos em materiais poliméricos têm de atender e a pressão exercida pelo mercado sobre o lançamento desses produtos, num período cada vez mais curto.

Para a realização de análises CAE é necessário reunir um determinado número de pré-requisitos, indispensáveis para o estudo. Para tal são necessários, os seguintes dados iniciais: informação geométrica ou modelo CAD 3D, que reúne informações relevantes tais como o volume de injeção, a extensão de fluxo e a variação de espessura da moldação ao longo do fluxo.

Material de moldação, estabelecendo as condições reológicas e térmicas do fluxo de fundido

A utilização de ferramentas de CAE no projeto de peças e moldes deverá permitir a melhoria do projeto, quer de peças, quer do molde, pela possibilidade de previsão do comportamento. Enfatiza ainda a importância de se estabelecer quais são os parâmetros iniciais necessários para a realização da simulação. De igual modo, é também relevante a identificação das variáveis cujos valores se pretendem determinar. Alguns dos possíveis dados de saída são:

• Força de fechamento;

• Pressão de injeção;

• Pressão de manutenção;

• Perfil do galho de injeção;

• Temperatura da refrigeração;

• Tempo de manutenção;

• Tempo de arrefecimento.

Durante o projeto do molde observa-se muitas variáveis interligadas, onde uma é dependente da outra, para que o funcionamento do conjunto seja mais uniforme, sem desgastar a peça e forçar manutenções corretivas prematuramente. Uma análise da simulação de injeção de polímeros fornece dados que são relevantes a todos os envolvidos no processo produtivo, sejam eles atrelados aos designers, aos operadores de produção, aos responsáveis pelo controle de qualidade ou controle de produção, e estes dados podem representar ganhos de diversas formas, como melhoria no tempo de lançamento do produto, redução de custo em detrimento das melhorias no molde, aspecto do produto e o principal, a redução dos retrabalhos e custos com protótipos físicos.

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