Cavidades moldantes produzidas por estereolitografia

• Author(s): Guimarães, Duarte Jorge Brito Antunes
• Date: 2007
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/7025
• Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho
• Subject(s): 621.744
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Pontes, A. J.
• Contributor(s): Universidade do Minho

Description

Tese de mestrado em Projecto e Fabrico de Moldes

Os processos de prototipagem rápida (RP-Rapid Prototyping) têm permitido a introdução de peças mais rapidamente no mercado e o fabrico de protótipos ou de pequenas séries com custos reduzidos. As ferramentas de prototipagem rápida (RP) surgiram no final dos anos 80 e permitem construir modelos 3D muito rapidamente. A Estereolitografia (SL) foi patenteada em 1986 pela empresa 3D Systems, sendo o processo de prototipagem rápida mais utilizado. Devido à sua boa precisão, a estereolitografia tem sido bastante utilizada no fabrico de protótipos funcionais e no fabrico indirecto de ferramentas. Quanto à utilização da estereolitografia directamente em moldes de injecção, este não tem sido muito utilizado. A sua durabilidade é inferior à dos moldes metálicos e o seu custo é elevado. A baixa condutibilidade térmica destes moldes implica ciclos muito longos. A diminuição da resistência mecânica com o aumento da temperatura pode conduzir à deterioração e mesmo à destruição do molde. Aspectos construtivos como a geometria das peças, ângulos de saída e formas do ataque, que no caso dos moldes de aço são conhecidas, nestes moldes assumem uma muito maior importância. Apesar de existirem trabalhos nesta área, estes não são conclusivos quanto à durabilidade dos moldes em função do material, da geometria e dos parâmetros de injecção. Para evitar a falha dos moldes de estereolitografia logo nas primeiras injecções e prolongar a sua vida útil, é necessário uma boa compreensão do comportamento destes moldes. Os métodos de previsão podem reduzir o risco de falha destes moldes, no entanto, a sua utilização necessita de validação experimental. Neste trabalho foram construídos postiços em alumínio e inseridos num molde já existente. Nestes postiços, existem caixas para alojar postiços mais pequenos fabricados por estereolitografia. Foram construídos postiços por estereolitografia para 3 diferentes geometrias. Foram injectadas peças em 2 materiais diferentes e as temperaturas durante o processo foram monitorizadas, para poderem ser comparadas com os valores obtidos pelas simulações utilizando o software Algor.

Rapid Prototyping processes have allowed the rapid introduction of parts in the market and the production of prototypes or small series with reduced costs. Rapid Prototyping tools was introduced in the end of the 80s and made possible to build 3D models in a very short period of time. Stereolithography patent was registered in 1986 by the company 3D, being the most used Rapid Prototyping process. Due to its accurate precision, Stereolithography has been widely used to manufacture functional prototypes as well as in the indirect production of tools. On the other hand Stereolithography has not been used directly in direct tooling of injection moulds because its durability is inferior to the metallic moulds and costs are higher. The low thermal conductibility of these moulds implies longer cycles. The decrease of the mechanical resistance with increase of the temperature may lead to the mould deterioration or even to its destruction. Designing aspects such as parts geometry, draft angles and gates, which in steel moulds are widely known, assume in this kind of moulds a bigger importance. Although there are several studies on this area, they are not conclusive in aspects like moulds durability in the light of material, geometry and injection parameters. To avoid the malfunction of a Stereolithography moulds in the first mouldings and to extend its useful life, it is necessary a deeper study of these moulds behaviour. Simulation methods may reduce the failure risk, however, its use needs experimental validation. To carry out this study, aluminium inserts were built to be inserted in an already existent mould. These inserts have housings to accommodate smaller inserts manufactured using Stereolithography method. Stereolithography inserts were built in three different geometries. Two different materials were use in the injection moulding production and the temperatures were monitored during the whole process and compared with values obtained by simulation in software Algor.