O aspeto visual de um objeto 3D polimérico é essencial para as decisões do consumidor sobre a qualidade e funcionalidade do produto. A aparência da superfície, na maior parte das vezes, governa a qualidade. Quando percecionada pelo utilizador é através das propriedades óticas da superfície (reflexão, refração…), propriedades geométricas (rugosidade, ondulação, etc.) e também, em alguns casos, nas propriedades químicas. O não cumprimento do expectável leva à rejeição de produtos com heterogeneidade no brilho da superfície, mesmo que não haja impacto na funcionalidade pretendida.
A procura de peças poliméricas com elevada qualidade estética continua a ser um dos objetivos prioritários a atingir para satisfazer as exigências do mercado. Cada vez mais se procuram polímeros com propriedades adequadas à sua aplicação, quer estrutural, quer funcional, e que, sobretudo, contribuam duma forma clara para o aspeto da superfície da peça, cuja qualidade se relaciona, ainda, com a interface entre a matriz de conformação e o polímero, durante o seu processo de fabrico.
Há vários anos que o acabamento de superfícies moldantes, normalmente por via manual, é um processo moroso, com uma preocupação permanente em maximizar o brilho da superfície do molde. A medição automatizada desta característica é, ainda hoje, difícil, especialmente para superfícies de geometria complexa.
Muitos componentes fabricados em materiais poliméricos destinam-se a interiores decorativos e exteriores, tais como peças para a indústria automóvel e outros dispositivos de mobilidade. Devido à necessidade de elevada qualidade superficial e ao seu processamento eficiente, muitos destes produtos não possuem qualquer acabamento adicional.
Entre os processos de fabrico mais utilizados para o processamento de componentes poliméricos, o de injeção desempenha um papel primordial. Na verdade, a moldação por injeção é um processo de fabricação eficiente para produção em grande série de peças com geometria complexa, boa qualidade química, física e estética.
Ao longo do tempo, foi demonstrado que o polímero é essencial, mas o molde tem um papel determinante na qualidade estética da superfície da peça, em particular no seu brilho, e, nos últimos 30 anos, a melhoria da mesma tem sido uma das principais áreas de I&D. Vários fatores relacionados com as propriedades do material, o projeto do molde e a configuração do processo afetam a qualidade da superfície dos produtos moldados por injeção. Durante a moldação por injeção, os polímeros sofrem várias alterações reológicas e térmicas devido à pressão de injeção e a rápidas mudanças de temperatura. A contração e o empenamento devido, essencialmente, à transferência de calor e ao campo de fluxo nos moldes, bem como ao material, contribuem para a estabilidade dimensional e para a qualidade da superfície.
A superfície da matriz de conformação sempre desempenhou um papel primordial, desde na adoção de novos sistemas de arrefecimento da superfície moldante e no seu tratamento, através de processos como a nitruração até à presença de revestimentos que permitam, não só proteger a superfície do desgaste por abrasão, como também evitar a adesão do polímero.
A qualidade da superfície do injetado é difícil de estabelecer, não só devido aos muitos fatores que a influenciam, como também às suas complexas interações. Contudo, realça-se a necessidade de manter na superfície moldante uma distribuição homogénea de temperatura, associada a um arrefecimento adequado e sem necessidade de modificar as condições de bombagem do fluido de arrefecimento.
Ao longo da última década, têm-se destacado os sistemas de arrefecimento que permitem, em particular nos insertos e nas buchas usadas nos moldes, atingir as condições enunciadas. A grande limitação têm sido, sem dúvida, os canais conformais de geometrias compatíveis com as técnicas de fabrico disponíveis e habituais, ou seja, processos de fabrico subtrativos e replicativos, que impedem a liberdade geométrica necessária à construção de canais de arrefecimento customizados. Só no decurso deste milénio foi possível, em particular para os materiais metálicos, concretizarem-se geometrias não convencionais, por recurso a processos aditivos, com ou sem ajuda de subtrativos mecânicos e químicos.
Com o acesso da indústria de moldes aos processos aditivos poderá assistir-se ao início do fabrico de moldes de injeção (insertos e buchas) com sistemas de arrefecimento inteligentes e adequados à forma dos componentes. Todavia, ainda se impõem alguns desafios. Dos processos mais comuns de fabrico aditivo, os denominados por diretos, i.e. fusão em cama de pó (PBF – Powder Bed Fusion), em particular os de Fusão Seletiva por Laser (SLM -Seletive Laser Melting) têm tido grande utilização no fabrico de componentes para a indústria metalomecânica.
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Texto: Teresa Vieira e Francisco Cruz (CEMMPRE, Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra); Nânci Alves (ITJ — Internacional Moldes); António Baptista (CENTIMFE) e Pedro Costa (Ramada Aços)
