Análise comparativa através de simulação numérica dos métodos de sistema de refrigeração de molde de injeção de termoplásticos

Abstract

Devido à busca constante em diminuir o tempo de ciclo dos processos de manufatura, o presente trabalho tem como objetivo melhorar a refrigeração de um molde de injeção de termoplástico da empresa STIHL Ferramentas Motorizadas Ltda., realizando simulação numérica utilizando o software SIGMASOFT® para validar as hipóteses. Foram realizadas simulações alterando o material dos postiços do molde e o método de refrigeração, testando tanto o método convencional, obtido através de furos retos usinados, quanto conformal cooling, que é obtido através de manufatura aditiva. No caso estudado, ambos os métodos de refrigeração apresentam resultados similares na redução do tempo de solidificação da peça, reduzindo o tempo em 14,6%. A mudança no material de um dos postiços – de aço para liga de cobre-berílio – em conjunto com a aplicação da refrigeração eleva essa redução a 23,5%. Juntamente com o método tradicional de cálculo de refrigerações em moldes de injeção de termoplásticos, a simulação numérica se apresenta como uma ferramenta valiosa para refinar e aprimorar os moldes antes que venham a produzir, possibilitando identificar possíveis melhorias ao molde, trazendo um ganho para a indústria.

Due to the constant pursuit of reducing the cycle time of manufacturing processes, this current study aims to enhance the cooling system of a thermoplastic injection mold at STIHL Ferramentas Motorizadas Ltda. by conducting numerical simulations using the SIGMASOFT® software to validate hypotheses. Simulations were performed by altering the material of the mold inserts and the cooling method, testing both the conventional method, obtained through machined straight holes, and conformal cooling, obtained through additive manufacturing. In the studied case, both cooling methods yield similar results in reducing the solidification time of the part, leading to a time reduction of 14.6%. Changing the material of one of the inserts – from steel to copper-beryllium alloy – along with the implementation of the cooling system, increases this reduction to 23.5%. In conjunction with the traditional method of calculating cooling in thermoplastic injection molds, numerical simulation proves to be a valuable tool for refining and improving molds before they enter production, enabling the identification of potential mold enhancements and providing gains for the industry.