Moldagem assistida por gás versus moldagem por inserção: como combinar ambos em um processo

Na moldagem por injeção, a moldagem assistida por gás e a moldagem por inserção são dois processos especializados fundamentalmente diferentes. Mas e se o seu produto precisar de ambos: uma estrutura oca e leve e componentes metálicos integrados, como inserções roscadas ou contatos elétricos?

A boa notícia: estas tecnologias podem ser combinadas num único molde, num único ciclo de produção. Essa abordagem integrada cria produtos com seções ocas que economizam peso e áreas funcionais metálicas duráveis.

Este guia abrangente explica como a assistência a gás e a moldagem por inserção funcionam juntas, os desafios técnicos, os princípios de design e quando essa combinação faz sentido para sua aplicação.

Parte 1: Por que combinar assistência de gás e moldagem por inserção?

1.1 Limitações de cada processo sozinho

1.2 Valor de combinar ambos

A combinação dessas tecnologias permite:

• Integração funcional: Produtos com estruturas ocas leves e fios metálicos, contatos ou reforços

• Simplificação do processo: Um ciclo de moldagem substitui múltiplas operações de montagem pós-moldagem

• Liberdade de design: coloque insertos de metal precisamente onde for necessário, mesmo em peças ocas complexas

• Redução de custos: Elimina operações secundárias, reduz o uso de material, reduz o peso da peça

Parte 2: É tecnicamente viável?

2.1 Compatibilidade de Processos

Do ponto de vista técnico, estes processos são compatíveis:

2.2 Principais Desafios Técnicos

Embora teoricamente viável, a implementação prática deve abordar:

1. Posicionamento do inserto durante a injeção de gás: A alta pressão do gás pode deslocar os insertos se não estiverem devidamente fixados

2. Layout do canal de gás: Deve evitar completamente áreas de inserção para evitar a passagem de gás na interface de ligação

3. Controle de espessura da parede: As áreas de inserção precisam de paredes sólidas para maior resistência; os canais de gás precisam de seções ocas; zonas de transição requerem um design cuidadoso

4. Localização da comporta: Deve considerar ambos os padrões de fluxo de gás e evitar impacto direto nas pastilhas

Parte 3: Métodos de Implementação

3.1 Método 1: Tecnologia Patenteada – Assistência Simultânea de Gás e Moldagem por Inserção

De acordo com a tecnologia patenteada, a moldagem assistida por gás e a moldagem por inserção podem ser combinadas com sucesso em um molde.

Esquema da estrutura do molde:

┌─────────────────────────────────────┐ │ Placa Superior │ │ ┌─────────────────────────────┐ │ │ │ Porta de injeção │ │ │ │ ↓ │ │ │ │ ┌─────────────────────┐ │ │ │ │ │ Cavidade da Peça │ │ │ │ │ │ ┌──────────────┐ │ │ │ │ │ │ │ Suporte de Inserção│←─────── Inserir│ │ │ │ └──────────────┘ │ │ │ │ │ │ ↑ │ │ │ │ │ │ Canal de Gás │ │ │ │ │ │ ↑ │ │ │ │ │ │ Entrada de Gás │ │ │ │ │ └─────────────────────┘ │ │ │ └─────────────────────────────┘ │ │ Placa Inferior │ │ Sistema Ejetor │ └─────────────────────────────────────┘

Principais recursos de design:

• Suporte de inserto: Área de cavidade especialmente projetada para posicionamento e fixação precisos do inserto

• Entrada e canais de gás: Localizados na extremidade oposta da cavidade das inserções

• Sistema de corredor e portão: Garante enchimento uniforme enquanto encapsula inserções

• Poços de lama fria: capturam material frio nas frentes de fluxo de gás

3.2 Método 2: Moldagem Multicomponente Assistida por Gás

A pesquisa da Universidade de Tecnologia de Eindhoven explorou a moldagem assistida por gás de dois componentes (2CGAIM).

Princípio:

• Primeiro material injetado (pode conter insertos)

• Segundo material injetado

• Gás introduzido para criar seções ocas

Vantagens: Permite combinações suaves e duras, cores diferentes e integração de pastilhas simultaneamente

3.3 Método 3: Moldagem em Sanduíche Assistida por Gás

O Grupo FCS desenvolveu tecnologia de moldagem por injeção sanduíche assistida por gás.

Características:

• Nitrogênio de alta pressão injetado em fusão estruturada em sanduíche

• Aplicável a caixas de produtos 3C de parede fina

• Melhora a moldabilidade, reduz empenamento, aumenta o rendimento

Para compatibilidade de pastilhas: As pastilhas podem ser posicionadas adequadamente durante a moldagem para produção integrada.

Parte 4: Princípios de Design para Processo Combinado

4.1 Área de Inserção e Layout do Canal de Gás

Princípio Fundamental: Os canais de gás devem evitar completamente as áreas de inserção

Disposição Correta: ┌─────────────────────────────────────┐ │ Área de Inserção (Sólida) │ │ ┌───┐ │ │ │ ● │ ← Inserção │ │ └───┘ │ │ ↓ │ │ Zona de Transição (Parede Gradual) │ │ ↓ │ │ Canal de gás (oco) ←→ Entrada de gás │ └─────────────────────────────────────┘ Layout incorreto: ┌─────────────────────────────────────┐ │ Área de inserção │ │ ┌───┐ │ │ │ ● │ │ │ └─┬─┘ │ │ ↓ │ │ Canal de gás ────→ O gás pode penetrar │ │ inserir interface │ └─────────────────────────────────────┘

Requisitos Específicos:

• Distância entre a borda do canal de gás e a área de inserção: ≥ 5mm

• A área da pastilha permanece sólida com espessura de parede ≥ 1,5× diâmetro da pastilha

• As zonas de transição usam mudanças graduais na espessura da parede ao longo do comprimento ≥ 3× diferença de espessura

4.2 Métodos de fixação de insertos

Na moldagem assistida por gás, as pastilhas enfrentam a pressão da injeção de gás. Os métodos de fixação devem ser robustos:

Recomendação de patente: Use porta-inserções especialmente projetados para garantir a precisão do posicionamento durante a moldagem assistida por gás.

4.3 Posicionamento da comporta e entrada de gás

Princípios de seleção de portas:

• Evite impacto direto nas inserções

• Certifique-se de que o material fundido preencha primeiro as áreas de inserção e depois flua para as regiões do canal de gás

• Considere a passagem multiponto para um enchimento equilibrado

Princípios de seleção de entrada de gás:

• Injeção de gás através do bico: Pode usar moldes existentes; canais de gás devem ser interligados

• Injeção de gás através do molde (pinos de gás): Múltiplos pontos de entrada possíveis; os canais de gás não precisam estar totalmente interligados; deixa marcas de alfinetes de gasolina

Para processos combinados, a injeção através do molde é recomendada porque permite:

• Vários pontos de entrada de gás para controle flexível

• Evitar áreas de inserção

• Compatibilidade com sistemas de câmara quente

4.4 Projeto de transição de espessura de parede

Parte 5: Controle de Parâmetros de Processo

5.1 Sequência de Moldagem

Etapa 1: Colocação da pastilha ──→ Etapa 2: Fechamento do molde ──→ Etapa 3: Injeção de plástico (posições do suporte da pastilha) (Molde fechado) (Encapsula as pastilhas) Etapa 4: Injeção de gás ──→ Etapa 5: Pressão de retenção/resfriamento ──→ Etapa 6: Abrir/Ejetar (cria seções ocas) (mantém a pressão do gás) (peça acabada)

5.2 Parâmetros Críticos

5.3 Inserir Pré-aquecimento

Por que o pré-aquecimento é importante:

• As inserções metálicas conduzem o calor rapidamente, absorvendo a energia térmica do plástico

• As diferenças de temperatura causam encolhimento desigual e tensão interna

• Afeta a força da ligação

Temperatura recomendada: Pré-aqueça as pastilhas próximas à temperatura do molde (normalmente 80-120°C)

Parte 6: Exemplos Práticos de Aplicação

6.1 Exemplo 1: Maçaneta de porta automotiva (assistência a gás + inserções roscadas)

Características do produto:

• Alça de perfil grosso com interior oco para redução de peso

• Inserções metálicas roscadas em ambas as extremidades para instalação

Solução:

• Inserções colocadas nas extremidades do cabo, fixadas com clipes mecânicos

• Canal de gás posicionado na seção intermediária, evitando áreas de inserção

• Portas próximas às inserções garantem o encapsulamento das inserções antes que o gás flua para o centro

Resultado: Produção única, sem pós-montagem, redução de peso de 30%, resistência que atende aos requisitos

6.2 Exemplo 2: Peça Estrutural Grande (Assistência Dupla de Gás + Inserções)

A Mack Molding Company desenvolveu moldagem por injeção dupla assistida por gás para grandes componentes estruturais.

Recursos do processo:

• A injeção interna de gás nas estruturas das costelas forma canais

• O gás externo entre o molde e a superfície da peça melhora a qualidade da superfície

• Inserções de reforço podem ser colocadas durante a moldagem

Aplicação: Painel refrigerado para caminhão semirreboque, 76 polegadas de comprimento, inserções funcionais integradas com sucesso

6.3 Exemplo 3: Processo GITBlow com Materiais Compostos

A Universidade de Paderborn desenvolveu o processo GITBlow, combinando moldagem assistida por gás com moldagem por sopro e estudando a integração com folhas termoplásticas reforçadas com fibra contínua.

Tecnologia chave:

• Duas injeções de gás: a primeira cria a seção oca, a segunda expande

• Estágio final de expansão adere a chapas reforçadas fundidas

• Permite estruturas leves reforçadas localmente

Insights para inserções: As inserções podem aderir ao plástico fundido no momento ideal para obter resistência máxima.

Parte 7: Vantagens e Limitações

7.1 Vantagens

7.2 Limitações e Desafios

Parte 8: Guia de Decisão – Quando Escolher o Processo Combinado

Autoavaliação Rápida

Se a maioria das respostas for “Sim”, vale a pena considerar o processo combinado.

Resumo: Fazendo funcionar a assistência combinada de gás e a moldagem por inserção

A moldagem assistida por gás e a moldagem por inserção podem ser combinadas com sucesso em um processo, criando produtos integrados com estruturas ocas leves e inserções metálicas duráveis. Os principais fatores de sucesso incluem:

1. Projeto do molde: Use suportes de inserção para posicionamento preciso; canais de gás estritamente separados das áreas de inserção

2. Fixação do inserto: Múltiplos métodos (mecânico, vácuo, magnético) para resistir à pressão do gás

3. Layout do canal de gás: Evite completamente áreas de inserção; projetar transições graduais de espessura de parede

4. Controle de processo: Volume de injeção preciso, tempo de atraso do gás e pressão

5. Pré-aquecimento da pastilha: Minimize as diferenças de temperatura para uma colagem ideal

Embora o processo combinado exija maior complexidade de molde e maior tempo de desenvolvimento, para produtos que necessitam de economia de peso e integração funcional do metal, ele oferece a solução mais elegante – simplificando as operações posteriores e melhorando a confiabilidade do produto.