A sobremoldagem é a fabricação de um produto por meio da união de dois ou mais materiais em um único produto. Também é aplicada na maioria dos setores, como o eletrônico, de equipamentos médicos, automotivo e de produtos de consumo. É feita por meio de moldagem sobre um material de base conhecido como sobremolde, sobre um material de base conhecido como substrato.

A sobremoldagem é feita para aprimorar a estética, a longevidade e a funcionalidade dos produtos. Ela permite que os fabricantes incorporem a potência de um material com a flexibilidade ou a maciez do outro. Isso torna os produtos mais confortáveis, fáceis de manusear e duráveis.

A sobremoldagem aparece em itens que usamos diariamente. Isso tem sido aplicado a cabos de escovas de dente e capas de telefone, bem como a ferramentas elétricas e instrumentos cirúrgicos, entre outros itens da fabricação contemporânea. Conhecer a sobremoldagem facilitará a percepção de como os objetos da vida cotidiana são convenientes e seguros.

O que é overmolding?

Sobremoldagem é um procedimento pelo qual um produto é formado a partir de dois materiais. O material inicial é conhecido como substrato e, normalmente, é um plástico rígido, como ABS, PC ou PP. Ele tem uma resistência à tração de 30 a 50 Mpa e uma temperatura de fusão de 200 a 250 °C. O outro material, que é o sobremolde, é macio, por exemplo, TPE ou silicone, com uma dureza Shore A de 40-80.

Deixa-se o substrato esfriar até 50-70 °C. A pressão injetada no molde é de 50 a 120 MPa. Isso forma uma ligação forte. A sobremoldagem aumenta o poder de retenção, a resistência e a durabilidade dos produtos.

Um desses objetos típicos é uma escova de dentes. O cabo é de plástico rígido para garantir a resistência. O cabo em si é de borracha macia e, portanto, é confortável de segurar. Essa aplicação básica demonstra os usos da sobremoldagem na vida real.

A sobremoldagem não se aplica apenas a alças macias. Ela também é aplicada na cobertura de produtos eletrônicos, dando a um objeto uma decoração colorida e prolongando a vida útil de um produto. Essa flexibilidade permite que ele seja um dos métodos de fabricação mais aplicáveis nos dias de hoje.

Processo completo

Seleção de materiais

O procedimento de sobremoldagem começa com a escolha dos materiais. O substrato normalmente é um plástico rígido, como ABS, PC ou PP. Eles têm resistência à tração de 30 a 50 Mpa e um ponto de fusão de 200 a 250 °C. O material moldado geralmente é macio, como TPE ou silicone, e tem uma dureza Shore A de 40-80. É necessário selecionar os materiais que sejam compatíveis. A falha do produto final em resistir ao estresse pode ser causada por falha na ligação dos materiais.

Moldagem de substrato

O substrato foi despejado no molde a uma pressão de 40-80 Mpa após o aquecimento a 220-250 °C. Depois de injetado, permite-se que ele se solidifique a 50-70 °C para torná-lo dimensionalmente estável. O tempo gasto nesse processo geralmente é de 30 a 60 segundos em relação ao tamanho e à espessura da peça. As tolerâncias são extremamente altas, e o desvio não costuma ser superior a +-0,05 mm. Se houver desvio, o produto será afetado em relação ao ajuste do molde e à qualidade do produto.

Preparação do molde a ser sobremoldado

Após o resfriamento, o substrato é cuidadosamente transferido para um segundo molde, durante o qual é feita a injeção do sobremolde. O molde é pré-aquecido a 60-80 °C. O pré-aquecimento elimina o efeito do choque térmico e também permite que o material do sobremolde flua suavemente sobre o substrato. A preparação do molde é necessária para evitar vazios, deformações ou má ligação no produto final.

Injeção de sobremoldagem

A pressão é injetada no substrato usando 50-120 Mpa do material de sobremoldagem. A temperatura da injeção depende do material: TPE 200-230 °C, silicone 180-210 °C. Essa etapa deve ser precisa. Temperatura ou pressão inadequadas podem resultar em defeitos de bolhas, separação ou cobertura insuficiente.

Resfriamento e solidificação

Após a injeção, a peça é resfriada para permitir a solidificação do sobremolde e sua forte ligação com o substrato. O tempo de resfriamento varia de 30 a 90 segundos com base na espessura das peças. As regiões mais finas resfriam mais rapidamente, enquanto as mais grossas têm um resfriamento mais lento. O resfriamento adequado é necessário para garantir a união uniforme e minimizar o estresse interno que pode causar rachaduras ou deformações.

Ejeção e acabamento

A peça é forçada a sair do molde após o resfriamento. Qualquer excedente, chamado de flash, é retirado. O componente é verificado em termos de acabamento de superfície e precisão dimensional. Isso garantirá que o produto tenha a qualidade exigida e seja compatível com as outras peças em caso de necessidade.

Teste e inspeção

A etapa final é o teste. Tipos de teste: Os testes de tração ou descascamento determinam a resistência da união, que geralmente é de 1 a 5 MPa. Os testes Shore A seriam usados para verificar a dureza do molde. Os defeitos, como bolhas, rachaduras ou desalinhamento, podem ser detectados visualmente. Somente os componentes que são testados são enviados ou montados em produtos acabados.

Tipos de sobremoldagem

Moldagem de dois tiros

A moldagem de dois disparos envolve uma máquina que molda dois materiais. A moldagem é feita a uma temperatura de 220-250 °C e pressão de 40-80 MPa, seguida pela injeção do segundo material, que é feita a 50-120 MPa. A técnica é rápida e precisa e é adequada quando se trata de um grande número de produtos, como punhos de borracha e botões de toque suave.

Moldagem por inserção

Durante a moldagem por inserção, o substrato já está preparado e inserido no molde. Ele é coberto por um sobremolde, de TPE ou silicone, que é injetado a 50-120 MPa. A resistência da ligação é geralmente de 1 a 5 MPa. Essa abordagem é típica de ferramentas, escovas de dente e dispositivos de saúde.

Sobremoldagem de vários materiais

A sobremoldagem multimaterial é uma sobremoldagem em que há mais de dois materiais em uma única peça. A duração da injeção de cada material é, em sequência, de 200 a 250 °C, 50 a 120 MPa. Ela permite estruturas complicadas com seções duras, delicadas e de revestimento.

A sobremoldagem tem sido usada em aplicações

As aplicações da sobremoldagem são muito diversas. Veja a seguir alguns exemplos típicos:

Eletrônicos

As capas dos telefones geralmente são de plástico rígido com bordas de borracha macia. Os botões dos controles remotos são feitos de borracha, pois proporcionam melhor toque. Os componentes eletrônicos são protegidos com sobremoldagem e proporcionam maior usabilidade.

Dispositivos médicos

Os selos de proteção, os instrumentos cirúrgicos e as seringas geralmente são sobremoldados. Os produtos macios facilitam o manuseio dos dispositivos e também os tornam mais seguros. Isso é essencial nas aplicações médicas em que o conforto e a precisão são importantes.

Setor automotivo

 A sobremoldagem é usada para fabricar botões de toque suave, alças e vedações usadas no interior de automóveis. As vedações de borracha são usadas para impedir a entrada de água ou poeira nas peças. Isso aumenta o conforto e a durabilidade.

Produtos de consumo

A sobremoldagem é comumente usada em cabos de escovas de dente, utensílios de cozinha, ferramentas elétricas e equipamentos esportivos. O processo é usado para adicionar aderência, proteger superfícies e adicionar design.

Ferramentas industriais

A sobremoldagem é usada em ferramentas como chaves de fenda, martelos e alicates, que são usados para fazer cabos macios. Isso limita o cansaço das mãos e aumenta a segurança do uso.

Embalagem

A sobremoldagem de alguma parte da embalagem (por exemplo, tampas de garrafas ou selos de proteção) é usada para melhorar o manuseio e a funcionalidade.

A sobremoldagem permite que o fabricante produza produtos funcionais, seguros e atraentes.

Benefícios da sobremoldagem

A sobremoldagem tem inúmeras vantagens.

Maior aderência e conforto

Os produtos são mais fáceis de manusear com o uso de materiais macios. Isso se aplica a ferramentas, produtos domésticos e dispositivos médicos.

Maior durabilidade

O acoplamento de vários materiais aumenta a resistência dos produtos. Os materiais duros e macios garantem a segurança do produto.

Melhor proteção

A cobertura ou as vedações de eletrônicos, máquinas ou instrumentos delicados podem ser adicionadas por meio de sobremoldagem.

Design atraente

Os produtos são projetados em várias cores e texturas. Isso aprimora a imagem e a marca.

Ergonomia

Os punhos macios minimizam a fadiga da mão e tornam os objetos ou dispositivos mais confortáveis para trabalhar por mais tempo.

Versatilidade

A sobremoldagem utiliza uma ampla variedade de materiais e pode ser usada para criar formas complexas. Isso permite que os fabricantes criem produtos inovadores.

Desafios da sobremoldagem

Há também alguns desafios da sobremoldagem, que devem ser levados em consideração pelos fabricantes:

Compatibilidade de materiais

Nem todos os materiais se unem bem. Algumas combinações podem precisar ser coladas com adesivo ou revestidas com superfície.

Custo mais alto

Como envolve materiais, moldes e etapas de produção adicionais, a sobremoldagem pode aumentar os custos de produção.

Processo complexo

O projeto do molde, a pressão e a temperatura devem ser rigorosamente regulados. Os defeitos podem ser causados pelo menor dos erros.

Tempo de produção

Moldagem A moldagem em dois estágios pode exigir mais tempo do que a moldagem com um único material. No entanto, novas tecnologias, como a moldagem de dois disparos, podem reduzir esse tempo.

Limitações do projeto

Formas complexas podem exigir moldes personalizados, o que pode ser caro.

No entanto, essas questões desanimadoras não impediram a sobremoldagem, pois ela melhora a qualidade dos produtos e o desempenho.

Princípios de design de sobremoldagem

A sobremoldagem é um projeto em que a base é feita de um material e o molde é feito de um material diferente.

Compatibilidade de materiais

Selecione os materiais que serão colados. O sobremolde e o substrato devem ser compatíveis entre si em termos de suas características químicas e térmicas. Materiais semelhantes que tenham pontos de fusão próximos minimizam as chances de ligação fraca ou delaminação.

Espessura da parede

Mantenha a espessura da parede constante para que haja consistência no fluxo do material. A falta de uniformidade das paredes pode levar a falhas como marcas de afundamento, vazios ou deformações. As paredes geralmente têm entre 1,2 e 3,0 mm de vários materiais.

Ângulos de inclinação

Faça ângulos de gravação em superfícies verticais para facilitar a ejeção. Um ângulo de 1 a 3 graus ajuda a evitar danos ao substrato ou ao sobremolde durante a desmoldagem.

Cantos arredondados

Evite cantos afiados. As bordas arredondadas melhoram o fluxo de materiais durante a injeção, e a concentração de tensão é reduzida. Os raios de canto recomendados são de 0,5 a 2 mm.

Recursos de ligação

São feitos buracos ou ranhuras, ou estruturas intertravadas para aumentar a ligação mecânica entre o substrato e o molde. Os recursos aumentam a resistência ao descolamento e ao cisalhamento.

Ventilação e colocação de portões

Instale aberturas que permitam a saída de ar e gases. Posicione os portões de injeção em locais diferentes das áreas sensíveis para obter um fluxo homogêneo que evite falhas estéticas.

Considerações sobre o encolhimento

Considere a variação na contração dos materiais. A contração dos termoplásticos pode ser de apenas 0,4-1,2 ou a dos elastômeros pode ser de 1-3%. O projeto correto evitará distorções e erros dimensionais.

Tabela de decisões técnicas: O Overmolding é adequado para seu projeto?

Peças fabricadas por sobremoldagem

Cabos de ferramentas

A sobremoldagem é usada para criar um núcleo duro e uma empunhadura de borracha macia em muitas ferramentas manuais. Isso aumenta o conforto, minimiza a fadiga do uso da mão e oferece maior controle do uso.

Produtos de consumo

Os produtos mais comuns, como escovas de dente, utensílios de cozinha e ferramentas que requerem eletricidade, geralmente utilizam sobremoldagem. Os punhos macios ou as almofadas ajudam a melhorar a ergonomia e a vida útil.

Eletrônicos

Na capa do telefone, no controle remoto e nas caixas de proteção, as aplicações comuns da sobremoldagem são essas. Ele também proporciona absorção de choques, isolamento e uma superfície de toque suave.

Componentes automotivos

Botões, vedações, gaxetas e alças sobremoldadas são uma característica comum no interior dos carros. Os sistemas de toque suave aumentam o conforto, o ruído e as vibrações.

Dispositivos médicos

A sobremoldagem é usada em dispositivos médicos, como seringas, instrumentos cirúrgicos, objetos de mão e similares. O processo garante segurança total, precisão e fixação firme.

Matérias-primas em sobremoldagem

A seleção do material é importante. Os substratos comuns incluem:

Plásticos rígidos, como polipropileno (PP), policarbonato (PC) e ABS.

Metais em campos de aplicação

Os materiais do molde geralmente são:

• Plásticos macios
• Borracha
• Elastômeros termoplásticos (TPE) de nylon
• Silicone

A escolha do material é baseada no uso do produto. Por exemplo, materiais biocompatíveis são necessários em aparelhos médicos. Os eletrônicos exigem materiais que sejam isolantes e protetores.

Práticas recomendadas no projeto de peças de sobremoldagem

O design das peças a serem sobremoldadas deve ser bem considerado para atingir altos níveis de colagem, aparência atraente e desempenho de qualidade. A adesão às diretrizes de design estabelecidas contribui para minimizar a taxa de erros, e a qualidade dos produtos se torna consistente.

Selecione materiais que sejam compatíveis

A sobremoldagem depende da escolha do material. O sobremolde e o material subjacente precisam ter uma boa conexão. Os produtos que derretem em taxas semelhantes e têm as mesmas propriedades químicas têm ligações mais poderosas e confiáveis.

Projeto para colagem forte

Deve-se apoiar uma boa ligação mecânica entre o design da peça e o próprio design. Rebaixos, ranhuras e formas de intertravamento são alguns dos recursos que permitem que o material sobremoldado segure a peça de base com firmeza. Isso minimiza as chances de separação durante o uso.

Mantenha a espessura da parede na forma correta

Uma espessura uniforme nas paredes permite o fluxo de materiais no processo de moldagem. A falta de uniformidade na espessura pode levar a marcas de afundamento, vazios ou seções fracas no componente. Um design simétrico aumenta a resistência, bem como a aparência.

Use ângulos de inclinação adequados

Os ângulos de inclinação simplificam o processo de extração da peça do molde. O atrito e os danos podem ser minimizados na ejeção por meio de uma tiragem adequada, o que é particularmente útil em peças sobremoldadas complexas.

Evite cantos afiados

As bordas agudas podem causar pontos de tensão e limitar o fluxo de material. As bordas arredondadas e os resultados fluidos aumentam a resistência e fazem com que o composto sobremoldado flua uniformemente ao redor do componente.

Incluir recursos de ventilação

Durante a injeção, uma boa ventilação permite que o ar e os gases presos escapem. Boas aberturas permitem evitar bolsões de ar e falhas na superfície, além de preencher o molde até a metade.

Planejar o posicionamento do material de sobremoldagem

Os pontos de injeção não devem ser colocados próximos a características e bordas importantes. Isso elimina o acúmulo de materiais, a ruptura do fluxo e os defeitos estéticos nas partes expostas.

Otimização do projeto da ferramenta

A sobremoldagem bem-sucedida exige moldes bem projetados. O posicionamento adequado da porta, os canais balanceados e os canais de resfriamento eficazes contribuem para garantir um fluxo uniforme e uma produção estável.

Leve em consideração o encolhimento do material

Várias substâncias têm diferentes taxas de resfriamento. Essas diferenças devem ser levadas em conta pelos projetistas para que não haja empenamento, desalinhamento ou problemas dimensionais na peça final.

Quais são alguns dos materiais usados para o overmold?

A sobremoldagem oferece aos fabricantes a chance de misturar materiais diferentes para obter determinadas características mecânicas, operacionais e estéticas. A escolha do material é determinada por sua força, flexibilidade, conforto e resistência ambiental.

Termoplástico, não termoplástico.

É uma das combinações de sobremoldagem mais difundidas. O material de base é um polímero termoplástico, que é um policarbonato (PC). Em seguida, ele é coberto por um termoplástico mais macio, como o TPU. Esse composto aumenta a aderência, o conforto e a sensação da superfície, e a resistência estrutural não é sacrificada.

Termoplástico sobre metal

Essa técnica usa um material termoplástico que é moldado sobre uma peça de metal. Metais como aço ou alumínio geralmente são revestidos com plásticos como o polipropileno (PP). Isso ajuda a proteger contra a corrosão do metal, reduzir a vibração e diminuir o ruído durante o uso.

TPE sobre elastômero.

Esse sistema emprega um substrato de plástico duro reciclado, como o ABS, com a adição de um elastômero flexível na parte superior. Normalmente, ele é aplicado em produtos que exigem durabilidade e flexibilidade, como cabos de ferramentas e equipamentos médicos.

Silicone sobre plástico

O silicone também é sobremoldado sobre materiais plásticos, como o policarbonato. Isso oferece um alto nível de resistência à água, capacidade de vedação e baixa sensação tátil. É comumente aplicado em dispositivos médicos e eletrônicos.

TPE sobre TPE

A sobremoldagem de diferentes graus de elastômeros termoplásticos também pode ser realizada. Isso permite que os fabricantes produzam produtos com diferentes texturas, cores ou áreas funcionais em uma única peça.

A sobremoldagem é a escolha certa?

Quando seu produto exige resistência, conforto e durabilidade ao mesmo tempo, sobremoldagem é a decisão adequada a ser tomada. Ela é particularmente adequada quando usada com componentes que precisam de uma alça macia, resistência ao impacto ou proteção adicional sem acrescentar mais processos de montagem. A sobremoldagem pode ser usada em produtos que são tocados com frequência, como ferramentas, equipamentos médicos ou até mesmo caixas eletrônicas.

No entanto, a sobremoldagem não se aplica a todos os projetos. Normalmente, ela está associada a maiores despesas com ferramentas e a um projeto de padrão de molde complexo, ao contrário da moldagem de material único. Quando as quantidades de produção são pequenas ou o design do produto é básico, os processos de moldagem tradicionais podem ser mais econômicos.

Avaliar a compatibilidade do material, o volume de produção, o requisito de funcionalidade e o orçamento com consideração no estágio inicial do projeto ajudará a decidir se uma solução de sobremoldagem é a mais eficaz para atender ao seu projeto.

Exemplos de sobremoldagem na vida real

Escovas de dente

A alça é de plástico rígido. A empunhadura é de borracha macia. Isso facilita a tarefa de limpeza dos dentes.

Capas de telefone

O dispositivo é coberto com plástico rígido. O choque da queda é absorvido pelas bordas de borracha macia.

Ferramentas elétricas

A borracha é sobremoldada nas alças para minimizar a vibração e aumentar a segurança.

Interiores de automóveis

Os botões de controle e os botões geralmente são macios, o que melhora a experiência do usuário.

Os exemplos a seguir demonstram o aprimoramento da usabilidade, da segurança e do design da sobremoldagem.

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Conclusão

A sobremoldagem é uma técnica de fabricação flexível e útil. É um processo que envolve uma combinação de dois ou mais materiais para tornar os produtos mais fortes, seguros e confortáveis. É amplamente aplicada em eletrônicos, dispositivos médicos, componentes automotivos, eletrodomésticos e ferramentas industriais.

Isso é feito por meio de uma escolha cuidadosa do material, do formato preciso dos moldes e da garantia de que a temperatura e a pressão sejam mantidas sob controle. A sobremoldagem tem benefícios consideráveis, embora enfrente alguns desafios, como o aumento do custo e do tempo de produção.

Os produtos sobremoldados são mais duráveis, ergonômicos, atraentes aos olhos e funcionais. Uma das áreas em que a sobremoldagem se tornou um componente inseparável da fabricação moderna é o caso de produtos de uso diário, como escovas de dente e capas de telefone, até itens mais sérios, como equipamentos médicos e interiores de automóveis.

Ao conhecer a sobremoldagem, podemos nos sentir gratos pelo fato de que ela se deve a decisões simples no design que ajudam a tornar os produtos mais convenientes de usar e mais duradouros. Um processo tão pequeno, porém tão significativo, continua a melhorar a qualidade e a funcionalidade dos produtos que usamos em nosso cotidiano.