Sebenta · Conceber elementos moldantes (UC02882)

Introdução

Esta sebenta ensina a conceber os elementos moldantes de um molde de injeção em CAD: partir do modelo 3D de uma peça em plástico, já com o estudo da constituição do molde definido, e chegar ao macho e à cavidade prontos para maquinação, com todos os procedimentos que garantem que a peça sai correta e se desmolda sem problemas.

O percurso segue a lógica de um projeto real de moldes: primeiro importa-se e repara-se o ficheiro da peça vindo do cliente; depois redefine-se o sistema de eixos para alinhar a peça com a direção de abertura do molde; a seguir aplica-se a compensação da contração ao modelo tridimensional; analisam-se as saídas e as espessuras para confirmar a exequibilidade do produto; definem-se as linhas de junta e superfícies de ajustamento; fazem-se estudos cinemáticos e calculam-se atravancamentos para confirmar que a peça se desmolda sem colisões; extraem-se o macho e a cavidade por operações booleanas, com o apoio de modelação por superfícies onde a geometria é complexa; e fecha-se com a extração de elétrodos, com a respetiva compensação geométrica do gap, e com as regras de projeto, a gestão de ficheiros e as normas de segurança e saúde no trabalho.

Objetivos de aprendizagem (referencial): analisar as condições de moldação da peça e avaliar processos de desmoldação da peça, adequando os sistemas de eixos e o posicionamento do modelo do produto, considerando o coeficiente de compensação da contração em função da peça, garantindo soluções funcionais para as linhas de junta e superfícies de ajustamento, e assegurando a extração e o dimensionamento dos elementos moldantes e dos elétrodos.

Ao longo desta sebenta seguimos um caso de estudo único, uma caixa de junção elétrica em POM, para que vejas como todos os procedimentos e cálculos se encadeiam, do ficheiro importado até ao macho e à cavidade extraídos.

1. Da constituição do molde à conceção dos elementos moldantes

O estudo da constituição do molde (matéria de outra UC) decide o quê: o material, a tipologia, os sistemas de alimentação, extração e refrigeração. Esta UC decide como se constrói, em CAD, o macho e a cavidade que vão dar forma real à peça dentro desse molde.

O ponto de partida é sempre a interpretação de desenhos técnicos e documentação específica: o desenho de definição da peça, com as suas cotas, tolerâncias e notas de acabamento, e a proposta de constituição do molde já validada. É a partir daqui que se analisam as condições de moldação da peça: o material, a espessura, a geometria e os detalhes que vão condicionar todo o trabalho seguinte.

O fluxo de trabalho desta UC

1. Importar e reparar o ficheiro da peça.
2. Redefinir o sistema de eixos e alinhar o modelo à direção de abertura do molde.
3. Aplicar a compensação da contração ao modelo tridimensional.
4. Analisar saídas e espessuras, confirmando a exequibilidade do produto.
5. Definir a linha de junta e as superfícies de ajustamento.
6. Fazer o estudo cinemático e calcular os atravancamentos para a desmoldagem.
7. Extrair o macho e a cavidade por operações booleanas, com apoio de superfícies onde necessário.
8. Extrair os elétrodos, com a compensação do gap, para os detalhes que só o processo de eletroerosão consegue reproduzir.

Cada etapa depende da anterior: um eixo mal alinhado desvia toda a análise de saídas; uma contração mal aplicada obriga a refazer a extração do macho e da cavidade. Rigor e sequência são tão importantes como o resultado final.

2. Ficheiros da peça: formatos, importação, reparação e conversores

A peça chega normalmente de outro gabinete ou de outro software, num ficheiro que precisa de ser lido corretamente antes de qualquer trabalho de molde.

Formatos de ficheiro

Para trabalho de molde, o formato neutro com sólido exato (STEP ou Parasolid) é preferível ao STL, porque preserva a geometria matemática exata da superfície, essencial para os cálculos de contração, saídas e elétrodos.

Importação e reparação

Ao importar e reparar ficheiros da peça, o técnico confirma:

• Continuidade das superfícies: sem falhas (gaps), sem superfícies duplicadas nem invertidas.
• Fecho do sólido: o modelo tem de ser um sólido fechado (watertight); superfícies com pequenas falhas de costura têm de ser cosidas (stitch) e, se necessário, reconstruídas.
• Tolerância de importação: a distância máxima admitida entre bordos que deveriam coincidir; um valor demasiado largo esconde defeitos, um valor demasiado apertado multiplica falsos erros.
• Ferramentas de diagnóstico (import diagnostics / geometry check): assinalam automaticamente falhas, arestas livres e superfícies degeneradas.

Conversor de formatos de ficheiros

Quando o cliente ou o fornecedor só disponibiliza um formato incompatível com o fluxo de trabalho do gabinete, usa-se um conversor de formatos de ficheiros, dedicado ou integrado no próprio CAD, para traduzir entre formatos sem perder rigor geométrico. Um conversor mal escolhido pode introduzir tolerância excessiva ou perder informação de superfície, pelo que a peça convertida deve ser sempre verificada como se fosse uma importação normal.

3. Sistemas de coordenadas e a direção de desmoldagem

Um modelo importado vem normalmente com um sistema de eixos arbitrário, herdado de quem o desenhou. O primeiro passo de conceção do molde é redefinir sistemas de eixos e alinhar os modelos do produto com o referencial do molde.

A convenção usada nesta UC

• O eixo Z coincide sempre com a direção de abertura do molde (a direção em que as duas metades se separam).
• A origem do sistema de eixos fica no plano da linha de junta, no centro da silhueta da peça, sempre que a geometria o permita.
• Os eixos X e Y ficam no plano da linha de junta, alinhados com as arestas principais da peça, facilitando a leitura das cotas e a montagem posterior no molde.

Porque este passo condiciona tudo o resto

• A análise de saídas (capítulo 5) mede o ângulo das paredes em relação ao eixo Z; se o eixo estiver errado, a análise dá resultados sem sentido.
• A linha de junta (capítulo 7) procura-se ao longo do eixo Z, na maior silhueta da peça vista nessa direção.
• O estudo cinemático (capítulo 8) descreve o movimento de abertura precisamente como um deslocamento ao longo do eixo Z.

Critério de desempenho desta UC: adequar os sistemas de eixos e o posicionamento do modelo do produto à direção de desmoldagem escolhida, e não o contrário: escolhe-se primeiro a melhor direção de abertura para a peça, só depois se alinha o modelo a essa direção.

4. Compensação da contração no modelo tridimensional

Tal como no estudo da constituição do molde, o moldante (macho e cavidade) tem de ser maior do que a peça final, para que, depois de o material arrefecer e encolher, a peça saia com a cota nominal pretendida. Nesta UC, essa compensação aplica-se diretamente ao modelo 3D em CAD, como uma operação de escala.

A regra desta UC

A cota do modelo em CAD (moldante) é sempre a cota nominal da peça multiplicada pelo coeficiente de compensação da contração, igual a $(1+s)$, onde s é a contração do material em fração decimal. A escala aplica-se de forma uniforme a todo o modelo, num único fator, a partir de um ponto fixo (a origem definida no capítulo 3), nunca cota a cota separadamente.

$$\text{Coeficiente de compensação} = 1 + s \qquad L_{moldante} = L_{peça} \times (1+s)$$

Como o coeficiente é único para todo o modelo, uma operação de escala 3D no CAD (por exemplo, uma ferramenta de "Escala de molde" ou "Mold Scale") multiplica de uma só vez comprimento, largura e altura pelo mesmo fator, garantindo que a proporção da peça se mantém.

Exemplo resolvido 1 · escalar o modelo de uma caixa de junção em POM

Peça: caixa de junção elétrica em POM. Contração do POM, de tabela: s = 2,0% = 0,020. Cota nominal de comprimento: 60,00 mm. Cota nominal de altura: 30,00 mm.

Passo 1. Coeficiente de compensação: $1 + s = 1 + 0{,}020 = 1{,}020$

Passo 2. Comprimento do moldante: $60{,}00 \times 1{,}020 = 61{,}20$ mm

Passo 3. Altura do moldante: $30{,}00 \times 1{,}020 = 30{,}60$ mm

As duas cotas foram multiplicadas pelo mesmo coeficiente, 1,020, o que é exatamente o que a operação de escala 3D faz numa única ação sobre o modelo inteiro, em vez de recalcular cota a cota.

Onde a escala se aplica na prática

• Escala-se sempre a peça já reparada e alinhada (capítulos 2 e 3), nunca o ficheiro original por tratar.
• É a partir do modelo já escalado que se fazem a análise de saídas, a análise de espessuras, a linha de junta e a extração do macho e da cavidade: todas as etapas seguintes trabalham já com as cotas do moldante, não com as cotas da peça.
• Um erro clássico é aplicar a escala duas vezes (por exemplo, ao modelo já escalado por outro colega) ou esquecer de a aplicar antes de extrair o macho e a cavidade.

5. Análise de saídas

A análise de saídas (draft analysis) verifica se as paredes do modelo têm o ângulo de saída suficiente para a peça se desmoldar sem arrastar nem riscar a superfície do macho ou da cavidade.

A regra de ângulo de saída usada nesta UC

Ângulo mínimo de saída: 1°, para superfícies sem textura. Para superfícies texturizadas (grain), soma-se 1° adicional por cada 0,025 mm de profundidade de textura, porque a textura aumenta o atrito com o aço durante a desmoldagem.

O software de análise de saídas colore o modelo em função do ângulo real de cada zona, em relação ao eixo Z (a direção de desmoldagem definida no capítulo 3): tipicamente uma cor para zonas com saída suficiente, outra para saída insuficiente e outra para paredes exatamente paralelas ao eixo Z (saída zero, sempre insuficiente).

Exemplo resolvido 2 · folga na base de uma parede vertical

Parede vertical sem textura, com profundidade de 40,00 mm, desenhada com o ângulo mínimo desta UC (1°).

Passo 1. A folga lateral que este ângulo abre na base da parede: $\text{folga} = \text{profundidade} \times \tan(\text{ângulo})$

Passo 2. $\text{folga} = 40{,}00 \times \tan(1°) = 40{,}00 \times 0{,}017455 = 0{,}698$ mm, arredondado a 0,70 mm

Esta folga de 0,70 mm é o espaço que se abre entre a peça e o aço do macho ou da cavidade assim que o molde começa a abrir, e é o que evita o arrasto.

Exemplo resolvido 3 · a mesma parede, agora texturizada

A mesma parede de 40,00 mm de profundidade recebe agora uma textura com 0,05 mm de profundidade.

Passo 1. Ângulo adicional exigido pela textura: $0{,}05 \div 0{,}025 = 2$, logo $+2°$

Passo 2. Ângulo mínimo total: $1° + 2° = 3°$

Passo 3. Folga na base: $40{,}00 \times \tan(3°) = 40{,}00 \times 0{,}052408 = 2{,}096$ mm, arredondado a 2,10 mm

Repara como a textura, só por si, quase triplicou o ângulo exigido e a folga resultante: uma peça texturizada sem esta correção fica riscada em cada desmoldagem.

6. Análise de espessuras e exequibilidade do produto

A análise de espessuras (thickness analysis) mede a espessura de parede em todos os pontos do modelo e assinala variações excessivas, uma das causas mais comuns de defeitos na peça moldada (rechupes, empenos, tensões internas).

A regra desta UC

A razão entre a espessura mais grossa e a espessura mais fina, numa mesma transição da peça, não deve exceder 3:1. Acima disso, a diferença de arrefecimento entre as duas zonas é demasiado grande.

Quando a análise revela uma razão superior a 3:1, as correções típicas são:

• Substituir uma saliência maciça por uma nervura (menos material, arrefecimento mais uniforme, com a mesma função estrutural).
• Rebaixar a zona espessa ou esvaziá-la por dentro, aproximando a espessura da parede nominal.
• Fazer a transição gradual (chanfro ou raio) em vez de um degrau abrupto entre as duas espessuras.

Exemplo resolvido 4 · verificar uma saliência

A caixa de junção em POM tem espessura nominal de parede 3,0 mm. Uma saliência de fixação junto a um canto tem 10,0 mm de espessura.

Passo 1. Razão: $10{,}0 \div 3{,}0 \approx 3{,}33 : 1$

Passo 2. Como $3{,}33 > 3$, a razão excede o limite desta UC.

Passo 3. Correção: nervurar a saliência (por exemplo, substituir o maciço por duas nervuras de 3,0 mm ligadas por um núcleo vazado) ou, no limite, rebaixar a espessura para no máximo $3{,}0 \times 3 = 9{,}0$ mm.

Exequibilidade de produto

A exequibilidade de produto junta as duas análises anteriores (saídas e espessuras) com a leitura do desenho técnico: confirma se a peça, tal como está desenhada, pode mesmo ser moldada com o processo e o material escolhidos, ou se exige alterações antes de avançar para a extração do macho e da cavidade. É esta análise conjunta que corresponde à realização de analisar as condições de moldação exigida pelo referencial.

7. Linhas de junta e superfícies de ajustamento

A linha de junta (parting line) é a fronteira, na superfície da peça, onde o macho e a cavidade se encontram. As superfícies de ajustamento (parting surfaces) são as superfícies construídas a partir dessa linha, que efetivamente dividem o bloco moldante em duas metades.

Critérios para escolher a linha de junta

• Segue, sempre que possível, o maior contorno da silhueta da peça vista na direção de desmoldagem (eixo Z).
• Deve ser perpendicular à direção de abertura na maior parte do seu percurso, para não criar contra-saídas.
• Evita zonas visíveis críticas, onde uma marca de linha de junta seria esteticamente inaceitável.
• Tem em conta a posição dos detalhes de eletroerosão (capítulo 11): sempre que possível, mantém esses detalhes de um só lado da linha, simplificando a extração do postiço correspondente.

Superfícies de ajustamento e o problema dos furos

Quando a peça tem um furo passante, um rebaixo lateral ou outra descontinuidade na silhueta, a linha de junta sozinha não chega para dividir o bloco: é preciso construir uma superfície de ajustamento que "tapa" essas aberturas (surfaces de shut-off), fechando o sólido virtual do macho e da cavidade antes da operação booleana do capítulo 9. Esta superfície de fecho é normalmente construída por modelação por superfícies (capítulo 10), estendendo a geometria da peça até fechar o contorno.

Critério de desempenho desta UC: garantir soluções funcionais para as linhas de junta e superfícies de ajustamento, ou seja, uma linha de junta e um conjunto de superfícies que permitam extrair o macho e a cavidade sem contra-saídas nem geometria por fechar.

8. Estudos cinemáticos e atravancamentos para a desmoldagem

Antes de dar o projeto por fechado, é preciso confirmar que a peça e todos os elementos móveis (macho, extratores, corrediças) se conseguem mover sem colidir uns com os outros nem com o resto do molde. É a esta verificação, e à decisão sobre como cada zona da peça se separa e se move, que corresponde a realização de avaliar processos de desmoldação da peça.

O estudo cinemático

O estudo cinemático simula, no CAD, a sequência de movimentos da abertura do molde:

1. Abertura do molde: separação de macho e cavidade ao longo do eixo Z.
2. Recuo de corrediças (para desnníveis laterais, undercuts, que a simples abertura em Z não liberta).
3. Avanço dos extratores, empurrando a peça para fora do macho.
4. Verificação de colisões entre a peça, os elementos móveis e as partes fixas do molde, em cada instante da sequência.

A aptidão de definir a separação da peça do macho e da cavidade, e movimentos decide-se aqui: para cada zona da peça, o técnico atribui-lhe ao macho ou à cavidade, e define se precisa de um movimento adicional (corrediça, extrator lateral) para se libertar.

Cálculo de atravancamentos

O atravancamento é o espaço que um elemento móvel ocupa, incluindo o seu curso, e que tem de caber dentro do molde sem colidir com outros componentes.

Regra desta UC para o curso de uma corrediça: curso mínimo $= $ profundidade do desnível lateral (undercut) $+$ margem de segurança fixa de 2 mm.

Exemplo resolvido 5 · corrediça para um furo lateral

A caixa de junção tem um furo lateral (undercut) com 6,00 mm de profundidade na direção do desmolde da corrediça, que precisa de uma corrediça para se libertar. O corpo da corrediça, já dimensionado, tem 35,00 mm de largura, e a placa moldante disponível tem 55,00 mm de espaço lateral livre para alojar a corrediça e o seu curso.

Passo 1. Curso mínimo da corrediça: $6{,}00 + 2{,}00 = 8{,}00$ mm

Passo 2. Atravancamento total necessário: $35{,}00 + 8{,}00 = 43{,}00$ mm

Passo 3. Comparação com o espaço disponível: $43{,}00 < 55{,}00$ mm, logo a corrediça cabe, com uma folga de $55{,}00 - 43{,}00 = 12{,}00$ mm.

Se o atravancamento calculado excedesse o espaço disponível, as opções seriam reduzir o corpo da corrediça, redesenhar o desnível para um valor menor, ou aumentar as dimensões do bloco moldante, sempre confirmado com o estudo da constituição do molde.

9. Operações booleanas: extração dos elementos moldantes

Com o modelo escalado (capítulo 4), a linha de junta e as superfícies de ajustamento definidas (capítulo 7), o macho e a cavidade extraem-se do bloco moldante (o bruto de aço) por operações booleanas.

O princípio

1. Modela-se (ou importa-se do catálogo) o bloco moldante, um sólido retangular maior do que a peça, com margens de fabrico em todas as direções.
2. Subtração booleana: o volume da peça (já escalado, capítulo 4) é subtraído ao bloco, de cada um dos dois lados da superfície de ajustamento, gerando duas metades independentes.
3. Uma metade fica com a forma côncava que corresponde ao exterior da peça: é a cavidade.
4. A outra metade fica com a forma convexa que corresponde ao interior da peça: é o macho.

A aptidão de aplicar operações booleanas na extração de elementos moldantes, e o critério de desempenho de assegurar a extração e o dimensionamento dos elementos moldantes, resolvem-se exatamente nesta sequência: sem a subtração booleana bem definida em cada lado da superfície de ajustamento, não há macho nem cavidade utilizáveis.

Exemplo resolvido 6 · estimar o volume de aço a maquinar

Bloco moldante bruto: 80 mm × 80 mm × 40 mm. Volume aproximado da peça (já escalado): 15 000 mm³.

Passo 1. Volume do bloco: $80 \times 80 \times 40 = 256\,000$ mm³

Passo 2. Volume de aço a remover por maquinação, depois da subtração booleana: $256\,000 - 15\,000 = 241\,000$ mm³

Esta estimativa, feita logo depois da operação booleana, é o primeiro indicador do tempo de maquinação previsto para cada metade do molde.

Postiços

Nem todo o detalhe da peça é maquinado diretamente no bloco do macho ou da cavidade. Zonas de geometria muito fina, muito sujeitas a desgaste, ou que vão ser trabalhadas por eletroerosão (capítulo 11), são frequentemente atribuídas a um postiço: um pequeno bloco amovível, encaixado num alojamento do macho ou da cavidade, que se maquina (ou eletroerode) em separado e só depois se monta na posição final. Um postiço facilita a substituição em caso de desgaste ou de alteração de engenharia, sem obrigar a refazer todo o macho ou a cavidade.

10. Modelação por superfícies de geometria complexa

Sempre que a geometria da peça não se resolve com operações sólidas simples, isto é, sempre que há transições curvas complexas, superfícies de fecho de furos (capítulo 7) ou reparações finas do ficheiro importado (capítulo 2), recorre-se à modelação por superfícies.

Diferença entre modelação sólida e por superfícies

• A modelação sólida trabalha sempre com volumes fechados: extrusões, revoluções, operações booleanas.
• A modelação por superfícies trabalha com folhas de geometria sem espessura (NURBS), que só depois se cosem (stitch) e se fecham (knit) para formarem um sólido.

Onde se usa nesta UC

• Reparar ficheiros importados com falhas de continuidade entre superfícies (capítulo 2).
• Construir superfícies de ajustamento que fecham furos e descontinuidades, antes da operação booleana (capítulo 7 e 9).
• Criar e manipular superfícies de geometria complexa em zonas de transição estética ou funcional, que não se conseguem obter com operações sólidas diretas.
• Definir a geometria de trabalho de elétrodos (capítulo 11), quando o detalhe a erodir tem forma de superfície livre.

A aptidão de criar e manipular superfícies de geometria complexa é, por isso, transversal a várias outras etapas desta UC: não é um capítulo isolado, é uma ferramenta usada sempre que o sólido simples não chega.

11. Extração de elétrodos e compensação do gap

Alguns detalhes da peça (cantos vivos internos, nervuras muito finas, texturas profundas) não se conseguem maquinar diretamente por arranque de apara dentro de uma cavidade fechada. Nesses casos, produz-se essa geometria por eletroerosão (EDM), usando um elétrodo com a forma complementar do detalhe.

O princípio da eletroerosão e o gap

Durante a eletroerosão, o elétrodo nunca toca fisicamente no aço: entre os dois mantém-se sempre uma pequena distância, o gap (folga de descarga), através da qual salta a faísca elétrica que remove o material. Se o elétrodo tivesse exatamente a cota nominal do detalhe a produzir, a erosão, que ocorre em toda a volta do elétrodo, deixaria a cavidade final maior do que o pretendido, exatamente pela espessura do gap.

Regra desta UC (gap = 0,05 mm): a superfície de trabalho do elétrodo encolhe (offset para dentro) o valor do gap, na direção normal a cada superfície. - Cota bilateral (uma dimensão entre duas paredes opostas geradas pelo mesmo elétrodo): $\text{cota do elétrodo} = \text{cota nominal} - 2 \times \text{gap}$. - Cota unilateral (uma dimensão medida entre uma única parede gerada e uma referência fixa, como a profundidade até um fundo): $\text{cota do elétrodo} = \text{cota nominal} - \text{gap}$.

Exemplo resolvido 7 · elétrodo para um rasgo retangular fechado

Detalhe a erodir na caixa de junção: um rasgo retangular fechado nos quatro lados, com 12,00 mm de largura, 8,00 mm de comprimento e 5,00 mm de profundidade.

Passo 1. Largura do elétrodo (bilateral, duas paredes opostas): $12{,}00 - 2 \times 0{,}05 = 12{,}00 - 0{,}10 = 11{,}90$ mm

Passo 2. Comprimento do elétrodo (bilateral, duas paredes opostas): $8{,}00 - 2 \times 0{,}05 = 8{,}00 - 0{,}10 = 7{,}90$ mm

Passo 3. Profundidade de trabalho do elétrodo (unilateral, uma única parede de fundo contra a face de referência): $5{,}00 - 0{,}05 = 4{,}95$ mm

O elétrodo programado com 11,90 × 7,90 mm de secção, avançando 4,95 mm em profundidade, produz, depois da erosão em toda a volta pelo valor do gap, um rasgo exatamente com 12,00 × 8,00 × 5,00 mm.

Onde se aloja o elétrodo trabalhado

O elétrodo eroda tipicamente uma geometria alojada num postiço (capítulo 9), o que permite trabalhar essa zona fora do bloco principal do macho ou da cavidade, com mais acesso e menos risco para o resto do elemento moldante.

12. Regras de projeto, gestão de ficheiros e normas de segurança e saúde no trabalho

Regras de projeto

As regras de projeto (design rules) desta UC resumem, numa lista de verificação, os critérios já vistos, para conferir antes de dar o macho e a cavidade por concluídos:

• Sistema de eixos alinhado com a direção de desmoldagem (capítulo 3).
• Coeficiente de compensação da contração aplicado, uma única vez, a todo o modelo (capítulo 4).
• Ângulo de saída mínimo cumprido em todas as paredes, com o incremento de textura quando aplicável (capítulo 5).
• Razão de espessuras dentro do limite de 3:1 em todas as transições (capítulo 6).
• Linha de junta e superfícies de ajustamento sem contra-saídas nem geometria por fechar (capítulo 7).
• Atravancamentos de corrediças e extratores confirmados, sem colisões (capítulo 8).
• Macho e cavidade extraídos por operação booleana, com os volumes verificados (capítulo 9).
• Elétrodos com a compensação do gap aplicada em cada cota, bilateral ou unilateral (capítulo 11).

Gestão de ficheiros

Um projeto de molde gera dezenas de ficheiros (peça original, peça reparada, modelo escalado, macho, cavidade, postiços, elétrodos). A gestão de ficheiros organiza-os para que qualquer pessoa da equipa encontre a versão certa:

• Estrutura de pastas por projeto, com subpastas para peça, moldante e elétrodos.
• Nomenclatura consistente, incluindo o código da peça, a revisão e uma descrição curta.
• Registo de revisões: cada alteração à geometria (por exemplo, depois de uma simulação de enchimento) fica documentada e datada.
• Cópias de segurança e controlo de quem tem acesso de escrita a cada ficheiro, para evitar que duas pessoas alterem a mesma versão em simultâneo.

Normas de segurança e saúde no trabalho

Embora esta UC seja maioritariamente de trabalho ao computador, há riscos reais a gerir sempre que o projeto sai do ecrã:

• Ergonomia do posto de trabalho CAD: pausas regulares, ecrã à altura dos olhos, cadeira e apoio adequados; sessões longas de modelação de superfícies complexas são das mais exigentes para a vista e para a postura.
• Manuseamento de postiços e elétrodos: peças pequenas de aço ou de grafite têm arestas cortantes; usar luvas adequadas ao manusear componentes recém-maquinados ou recém-eletroerodidos.
• Pó de grafite dos elétrodos: o pó de grafite é condutor e um risco de inalação; a maquinação de elétrodos de grafite faz-se sempre com extração de pó localizada, e nunca perto de equipamento elétrico sem proteção contra curtos-circuitos por acumulação de pó.
• Fluido dielétrico da eletroerosão: é inflamável e liberta vapores; a zona de trabalho da máquina de eletroerosão tem de estar bem ventilada e sem fontes de ignição próximas.
• Visitas à oficina: sempre que se confere fisicamente um postiço, um elétrodo ou uma amostra de peça junto às máquinas, aplicam-se as normas de segurança e saúde no trabalho do espaço (calçado fechado, óculos de proteção, sem roupa larga nem acessórios soltos perto de equipamento em movimento).

A aplicação das normas de segurança e saúde no trabalho não é um capítulo à parte: acompanha qualquer momento em que o projeto sai do CAD e entra em contacto com material, ferramentas ou máquinas reais.

Erros comuns

• Escalar o modelo pela contração antes de o alinhar ao sistema de eixos correto, obrigando a repetir a análise de saídas depois de reorientar a peça.
• Aplicar a compensação da contração cota a cota, em vez de uma única operação de escala 3D a todo o modelo, o que introduz inconsistências entre cotas.
• Analisar as saídas em relação a um eixo que não é a direção de desmoldagem real, invalidando toda a análise.
• Ignorar o incremento de ângulo para superfícies texturizadas, entregando um ângulo insuficiente que risca a peça em produção.
• Aceitar uma razão de espessuras acima de 3:1 "porque a peça parece resistente", sem a corrigir com nervuras ou rebaixos.
• Desenhar a linha de junta sem verificar contra-saídas, descobrindo o problema só na operação booleana.
• Esquecer as superfícies de ajustamento em furos ou rebaixos, deixando o sólido virtual por fechar antes da subtração booleana.
• Calcular o curso de uma corrediça só pela profundidade do desnível, sem a margem de segurança desta UC, arriscando a peça ficar presa.
• Aplicar o gap do elétrodo apenas de um lado numa cota bilateral, em vez de o descontar dos dois lados opostos.
• Confundir o macho com a cavidade: o macho é a parte convexa que forma o interior da peça, a cavidade é a parte côncava que forma o exterior; trocar os dois na extração booleana obriga a refazer o trabalho.
• Trabalhar um detalhe fino diretamente no bloco principal do macho ou da cavidade, sem considerar um postiço, complicando a maquinação e a manutenção futura.
• Ignorar as normas de segurança ao manusear postiços, elétrodos e o pó de grafite, "porque é só um trabalho de bancada rápido".

Glossário

• Elemento moldante: macho ou cavidade, componente do molde que dá forma direta à peça, já com a contração compensada.
• Macho (core): parte convexa do molde, forma o interior da peça.
• Cavidade (cavity): parte côncava do molde, forma o exterior da peça.
• Postiço: pequeno bloco amovível, alojado no macho ou na cavidade, usado para detalhes finos, de desgaste elevado ou trabalhados por eletroerosão.
• Coeficiente de compensação da contração: fator $(1+s)$ aplicado por escala uniforme ao modelo 3D da peça, para obter as cotas do moldante.
• Sistema de eixos: referencial X, Y, Z do modelo; o eixo Z coincide, nesta UC, com a direção de desmoldagem.
• Análise de saídas: verificação do ângulo mínimo das paredes em relação à direção de desmoldagem.
• Ângulo de saída: inclinação de uma parede em relação à direção de abertura do molde, necessária para desmoldar sem arrasto.
• Análise de espessuras: verificação da variação de espessura de parede na peça.
• Exequibilidade de produto: confirmação, depois das análises de saídas e espessuras, de que a peça pode ser moldada tal como está desenhada.
• Linha de junta (parting line): fronteira, na superfície da peça, onde o macho e a cavidade se encontram.
• Superfície de ajustamento (parting surface): superfície construída a partir da linha de junta, usada para dividir o bloco moldante em duas metades.
• Operação booleana: operação de subtração (ou adição/interseção) entre sólidos, usada para extrair o macho e a cavidade do bloco moldante.
• Modelação por superfícies: técnica de construção geométrica com folhas de geometria sem espessura, cosidas depois num sólido.
• Estudo cinemático: simulação, no CAD, da sequência de movimentos de abertura, corrediças e extração do molde.
• Atravancamento: espaço total ocupado por um elemento móvel, incluindo o seu curso, que tem de caber sem colidir com outros componentes.
• Corrediça: componente do molde que se move lateralmente para libertar um desnível (undercut) que a simples abertura do molde não liberta.
• Elétrodo: peça (normalmente de cobre ou grafite) usada em eletroerosão, com a forma complementar do detalhe a produzir.
• Gap (folga de descarga): distância mínima mantida entre o elétrodo e o aço durante a eletroerosão, através da qual salta a faísca.
• Compensação geométrica do gap: redução da geometria do elétrodo, na direção normal a cada superfície, pelo valor do gap.
• Conversor de formatos de ficheiros: ferramenta que traduz um ficheiro CAD de um formato para outro.

Síntese

A conceção de elementos moldantes segue sempre a mesma ordem lógica: importar e reparar o ficheiro da peça → redefinir o sistema de eixos, alinhando o modelo à direção de desmoldagem → compensar a contração por escala 3D uniforme → analisar saídas e espessuras, confirmando a exequibilidade do produto → definir a linha de junta e as superfícies de ajustamento → fazer o estudo cinemático e calcular os atravancamentos para confirmar que nada colide na desmoldagem → extrair o macho e a cavidade por operações booleanas, com apoio de modelação por superfícies onde necessário → extrair os elétrodos, com a compensação do gap, para os detalhes que só a eletroerosão produz → fechar com as regras de projeto, a gestão de ficheiros e as normas de segurança e saúde no trabalho. Domina este fluxo e sabes justificar, com números, qualquer decisão tomada na conceção de um molde.

Exercícios resolvidos

1. Uma peça em PP tem cota nominal de 90,00 mm. A contração do PP usada nesta UC é de 2,0%. Qual é a cota do moldante depois da escala 3D?

Resolução: $L_{moldante} = 90{,}00 \times (1 + 0{,}020) = 90{,}00 \times 1{,}020 = 91{,}80$ mm.

2. Uma parede vertical sem textura tem 50,00 mm de profundidade e é desenhada com o ângulo mínimo de 1° desta UC. Qual é a folga que se abre na base assim que o molde começa a abrir?

Resolução: $\text{folga} = 50{,}00 \times \tan(1°) = 50{,}00 \times 0{,}017455 \approx 0{,}87$ mm.

3. Uma nervura tem 6,0 mm de espessura, numa peça com espessura nominal de 2,0 mm. A razão excede o limite de 3:1 desta UC?

Resolução: $6{,}0 \div 2{,}0 = 3{,}0 : 1$. Está exatamente no limite, não o excede; qualquer valor acima de 3,0 já exigiria correção.

4. Um rasgo fechado a erodir por eletroerosão tem 10,00 mm de largura (bilateral). Com o gap de 0,05 mm desta UC, qual é a largura do elétrodo?

Resolução: $10{,}00 - 2 \times 0{,}05 = 10{,}00 - 0{,}10 = 9{,}90$ mm.

5. Uma corrediça precisa de libertar um desnível lateral de 4,00 mm de profundidade. Qual é o curso mínimo, segundo a regra desta UC?

Resolução: $\text{curso} = 4{,}00 + 2{,}00 \text{ (margem de segurança)} = 6{,}00$ mm.