Mini-Projeto · Estudo reológico CAE de uma tampa injetada em PP
Contexto
A "Plásticos do Vale", fabricante de embalagens técnicas, vai lançar uma nova tampa injetada em polipropileno (PP), com uma nervura central de reforço e dois furos de encaixe. Antes de avançar para a maquinação do molde, a empresa contrata a tua equipa de projeto para preparar e correr um estudo reológico de análise por elementos finitos (CAE), identificar os defeitos previsíveis e propor as correções de molde e, se necessário, de peça.
Trabalhas individualmente ou a pares, com o software CAE disponível na escola (ou uma ferramenta de simulação de enchimento equivalente), e entregas um relatório técnico completo mais o ficheiro de simulação.
Requisitos
Funcionais
- Desenho técnico da tampa (fornecido ou modelado por ti) com espessura de parede constante de 2 mm, uma nervura central e dois furos de encaixe.
- Malha definida e justificada (tipo de malha e verificação de qualidade).
- Material atribuído: PP, com a sua curva de viscosidade e fator de contração típico documentados.
- Pelo menos duas variantes de ponto de injeção simuladas e comparadas.
- Resultados analisados: tempo de enchimento, pressão, linhas de soldadura, aprisionamento de gás e empeno.
- Tempo de ciclo estimado, com todas as fases discriminadas (fecho, enchimento, compactação, arrefecimento residual, abertura/extração).
- Relatório de resultados completo, com objetivo, condições de simulação, resultados, interpretação, recomendação e limitações.
Não-funcionais
- Todos os cálculos numéricos (tempos, pressões, percentagens) refeitos e verificáveis, com as unidades do sistema internacional.
- Terminologia do molde correta: gito, canal de distribuição, ponto de injeção, usados sem trocar significados.
- Linguagem técnica objetiva, sem apresentar resultados de simulação como medições da peça real.
- Recomendações organizadas por sistema (alimentação, refrigeração, geometria, processo).
Fases
Fase 1 · Preparação da informação (3h) Reunir desenho técnico, normas aplicáveis, dados de material (PP) e definir o objetivo do estudo (comparar posições de ataque e prever defeitos).
Fase 2 · Malha e primeira simulação (4h) Importar a geometria, definir e verificar a malha, atribuir o material, correr a primeira simulação com um ponto de injeção.
Fase 3 · Segunda variante e comparação (3h) Correr uma segunda simulação com outro ponto de injeção (ou dois pontos), comparando tempo de enchimento, pressão e desequilíbrio.
Fase 4 · Interpretar defeitos (4h) Analisar linhas de soldadura, aprisionamento de gás, pontos quentes e empeno previsto; ligar cada achado a um sistema (alimentação, refrigeração, geometria, processo).
Fase 5 · Estratégia de trabalho e cálculo do ciclo (3h) Definir as correções propostas, testá-las numa simulação final, e calcular o tempo de ciclo estimado com todas as fases.
Fase 6 · Relatório e apresentação (3h) Redigir o relatório de resultados completo e apresentar as conclusões e recomendações à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Preparação da informação e da malha | 15% |
| Simulações corridas e comparação de variantes | 20% |
| Interpretação correta dos defeitos e ligação ao sistema certo | 25% |
| Estratégia de trabalho e correções propostas | 15% |
| Cálculos numéricos corretos (ciclo, pressões, percentagens) | 15% |
| Relatório e apresentação | 10% |
Erros comuns
- Inverter o sentido do comportamento pseudoplástico ao justificar um resultado de viscosidade.
- Somar o tempo de arrefecimento total por cima do enchimento e da compactação no cálculo do ciclo.
- Corrigir um aprisionamento de gás só subindo a pressão de injeção, em vez de acrescentar um respiro.
- Apresentar os valores da simulação como medições, sem secção de limitações no relatório.
- Chamar "gito" ao canal de distribuição, ou vice-versa.
- Reportar um desequilíbrio de enchimento em percentagem sem indicar a base de comparação.
- Propor correções sem identificar o sistema (alimentação, refrigeração, geometria, processo) a que pertencem.
Bónus (opcional)
- Testar uma terceira variante com dois pontos de injeção e comparar o efeito na linha de soldadura resultante.
- Refazer o cálculo do tempo de ciclo com um molde de 8 cavidades e comparar a produtividade.
- Propor uma alteração à geometria da nervura (espessura ou raio de concordância) e justificar o ganho esperado no mapa de temperatura.
Reflexão
No relatório final, responde: porque é que um resultado de simulação CAE não deve ser apresentado ao cliente como uma garantia de que o molde vai funcionar sem afinação? E, para o defeito mais significativo que identificaste na tua tampa, explica por que sistema (alimentação, refrigeração, geometria ou processo) optaste corrigir primeiro e não outro.