Mini-Projeto · Postiço de molde com canais de refrigeração conformais
Contexto
A "Formaço, Lda.", uma oficina de moldes para injeção de plástico, tem um molde de produção com um postiço (inserto que forma uma zona da cavidade com geometria complexa) que está a limitar o ciclo de injeção: os canais de refrigeração retos, feitos por furação convencional, não conseguem seguir a forma da cavidade, e a peça moldada sai com empeno e um ciclo mais lento do que o desejável.
Foste contratado/a para selecionar o material e o processo de fabrico aditivo e desenvolver o design para fabrico aditivo e a modelação CAD de um novo postiço, com canais de refrigeração conformais, seguindo as etapas do AM design thinking e as orientações de DfAM estudadas na UC.
Trabalhas individualmente ou a pares e entregas o modelo CAD, o ficheiro preparado para fabrico (orientação e parâmetros de fatiamento definidos) e um dossiê com as decisões, os cálculos e o plano de pós-processamento e de segurança.
Requisitos
Funcionais
- Modelo CAD do postiço, com a cavidade original preservada e canais de refrigeração conformais internos.
- Justificação escrita da seleção do material e do processo de fabrico aditivo (comparando pelo menos dois processos).
- Aplicação documentada de, no mínimo, quatro orientações de DfAM: ângulo crítico de saliência, orientação de construção, espessura mínima de parede e drenagem/purga dos canais.
- Definição da orientação de impressão e dos parâmetros de fatiamento (altura de camada, suportes).
- Cálculo do custo estimado da peça (material + máquina + gases de processo).
- Plano de pós-processamento completo, na ordem correta das etapas.
Não-funcionais
- Respeito pelas regras de segurança do processo escolhido, com EPI identificado para o despoeiramento e a remoção de suportes.
- Documentação clara, com esquemas ou capturas do CAD que mostrem os canais conformais em corte.
- Todos os cálculos apresentados passo a passo, com as unidades explícitas.
Fases
Fase 1 · AM design thinking e requisitos (2h) Identificar a oportunidade (o postiço beneficia do fabrico aditivo?), definir os requisitos funcionais do postiço (temperatura de trabalho, pressão de injeção, vida útil esperada).
Fase 2 · Seleção de material e processo (3h) Comparar pelo menos dois processos/materiais (por exemplo, LPBF em aço maraging vs. maquinagem convencional com furação reta) e justificar a escolha do fabrico aditivo para este caso.
Fase 3 · Modelação CAD e canais conformais (5h) Modelar o postiço com os canais de refrigeração conformais, mantendo distância constante à superfície da cavidade. Verificar a malha exportada (fechada, sem erros).
Fase 4 · Aplicação do DfAM (4h) Verificar e ajustar: ângulo crítico de saliência nas zonas internas dos canais, espessura mínima de parede, e razão comprimento/diâmetro dos canais (com porta de purga se necessário).
Fase 5 · Preparação do fabrico (3h) Definir a orientação de construção, a altura de camada e a estratégia de suportes no fatiador. Calcular o custo estimado da peça.
Fase 6 · Pós-processamento e segurança (2h) Escrever o plano de pós-processamento (ordem das etapas) e o plano de segurança para o despoeiramento e a remoção de suportes.
Fase 7 · Apresentação (1h) Apresentar o modelo CAD, os canais conformais em corte, e justificar as decisões de material, processo e DfAM à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Seleção de material e processo, com justificação | 20% |
| Modelação CAD e canais conformais | 20% |
| Aplicação correta do DfAM (mínimo 4 orientações) | 25% |
| Preparação do fabrico e cálculo de custo | 15% |
| Pós-processamento e segurança | 15% |
| Dossiê e apresentação | 5% |
Erros comuns
- Desenhar canais circulares grandes sem verificar a razão comprimento/diâmetro nem prever a purga do pó.
- Esquecer o alívio de tensões antes de cortar a peça da placa de construção, arriscando empeno.
- Comparar o custo do LPBF só com o custo "de máquina", esquecendo o pós-processamento no total.
- Aplicar o ângulo crítico ou a espessura mínima de parede de outro processo (por exemplo, FFF) ao LPBF sem verificar se o valor é o mesmo.
- Limpar pó metálico com ar comprimido.
- Ignorar a anisotropia e a orientação de construção ao decidir a posição do postiço na mesa.
Bónus (opcional)
- Redesenhar um segundo componente do conjunto (por exemplo, um suporte estrutural do molde) com otimização topológica, mantendo os pontos de fixação. Num caso típico, um suporte de 340 g passa a 198 g, uma poupança de (340 − 198) / 340 = 41,76%.
- Propor a consolidação de duas peças auxiliares do molde numa só peça impressa.
- Comparar o custo total do postiço em LPBF com uma estimativa do custo de reparação do postiço atual por furação convencional (sem canais conformais).
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que os canais de refrigeração conformais só são possíveis com fabrico aditivo, e não com a maquinagem convencional? E identifica duas orientações de DfAM que, se ignoradas neste projeto, teriam tornado o postiço impossível de fabricar ou de limpar corretamente.