Como reduzir o tempo do ciclo de moldagem SMC sem sacrificar a qualidade da peça

1. O que realmente determina o tempo do ciclo de moldagem SMC?

O tempo do ciclo de moldagem SMC é frequentemente tratado como se fosse apenas o tempo de cura. Na realidade, o ciclo de produção total contém várias etapas distintas.

Por exemplo, se um processo tem uma cura de 120 segundos, mas os operadores gastam mais 35 segundos carregando cargas manualmente, removendo peças moldadas e preparando o próximo ciclo, reduzir a cura em 5 segundos pode ter menos impacto do que automatizar a etapa de manuseio.

2. Otimize o perfil de fechamento da prensa em vez de simplesmente aumentar a velocidade

Um dos primeiros lugares onde procurar melhorias no tempo de ciclo é o movimento da prensa. No entanto, uma prensa SMC não deve simplesmente fechar à velocidade máxima desde a posição aberta até à pressão total.

Um ciclo prático de moldagem por compressão normalmente usa vários estágios de movimento:

Se o fechamento lento começar muito cedo, um valioso tempo de ciclo será desperdiçado. Se começar muito tarde ou for excessivamente rápido, defeitos como ar preso, flash excessivo e fluxo instável podem aumentar.

3. Melhore o projeto de carga para reduzir o tempo de fluxo

O padrão de carga tem um efeito direto na distância que o SMC deve fluir antes de preencher a cavidade.

Um padrão de carga ineficiente pode exigir movimento excessivo de material, o que aumenta o tempo de fluxo e também pode criar:

• variação da orientação das fibras;
• marcas de fluxo;
• regiões ricas em resina ou carentes de resina;
• aprisionamento de ar;
• variação local de espessura;
• empenamento.

A otimização do tempo de ciclo deve, portanto, incluir experimentos com:

• cobertura de cobrança;
• dimensões da folha;
• número de camadas;
• posição de carga;
• orientação;
• peso total da carga.

4. Otimize a temperatura do molde com cuidado

A temperatura do molde tem uma grande influência no fluxo da resina e na taxa de cura.

O aumento da temperatura pode acelerar a cura e reduzir o tempo de retenção, mas apenas dentro da janela de processamento do material validado.

Se o molde ficar muito quente, a resina poderá começar a curar antes que o SMC preencha completamente a cavidade. As possíveis consequências incluem:

• tiros curtos;
• mau enchimento de costela;
• marcas de fluxo;
• defeitos superficiais;
• estresse interno excessivo.

Se a temperatura estiver muito baixa, ocorre o problema oposto: a cura demora mais e a prensa permanece ocupada desnecessariamente.

Melhorar a uniformidade térmica pode, às vezes, reduzir o tempo de ciclo sem aumentar a temperatura nominal do molde, porque as áreas mais frias do molde não determinam mais o tempo mínimo de cura.

5. Reduza o tempo de cura com base no comportamento real de cura

O tempo de cura geralmente representa a maior parte de um ciclo de moldagem SMC, tornando-o uma meta óbvia de otimização.

Contudo, o tempo de cura não deve ser reduzido apenas porque a peça moldada parece visualmente aceitável imediatamente após a abertura.

A cura insuficiente pode causar:

• empenamento pós-molde;
• bolhas;
• desvio dimensional;
• desempenho mecânico reduzido;
• problemas superficiais durante a pintura ou processamento secundário;
• fraca estabilidade térmica.

Uma abordagem melhor é determinar o tempo de cura mínimo aceitável usando testes de processo e, quando apropriado, caracterização de material, como DSC.

Se um processo atualmente usa um tempo de espera altamente conservador, testes controlados podem reduzi-lo passo a passo enquanto verificam:

• temperatura da peça após a ejeção;
• estabilidade dimensional;
• empenamento após resfriamento;
• condição da superfície;
• propriedades mecânicas;
• comportamento pós-cura.

6. Melhorar o aquecimento do molde e a uniformidade térmica

A temperatura irregular do molde pode forçar todo o ciclo de moldagem a aguardar a cura da região mais fria da peça.

Problemas térmicos comuns incluem:

• mau equilíbrio da zona de aquecimento;
• localização incorreta do termopar;
• degradação do aquecedor;
• grandes diferenças entre seções grossas e finas do molde;
• perda de calor perto das bordas do molde;
• mau contato térmico entre os componentes do molde.

O mapeamento térmico periódico ajuda a identificar essas diferenças.

Muitas vezes, isso é mais seguro do que simplesmente aumentar cada ponto de ajuste do aquecedor.

7. Otimize o aumento de pressão e a pressão de retenção

A pressão deve se desenvolver no estágio correto do fluxo de material. Aumentar a pressão total muito cedo pode restringir o fluxo ou aumentar a rebarba, enquanto aumentar a pressão muito lentamente pode desperdiçar o tempo da máquina e produzir compactação insuficiente.

Os engenheiros devem revisar a curva real da prensa em vez de confiar apenas nos valores programados.

8. Reduza o tempo de abertura, ejeção e manuseio do molde

Muitos fabricantes concentram-se quase inteiramente no tempo de cura, ignorando vários segundos perdidos após a cura já estar concluída.

As oportunidades potenciais incluem:

• descompressão mais rápida, mas controlada;
• velocidade otimizada de abertura do molde;
• viagens totalmente abertas desnecessárias mais curtas;
• sequenciamento automático do ejetor;
• remoção robótica de peças;
• pulverização automática de agente desmoldante;
• preparação de carga paralela fora da prensa;
• posicionamento automático da próxima carga.

Se uma prensa abre 300 mm mais do que o necessário em cada ciclo, por exemplo, tanto o tempo de abertura como o de fecho são desperdiçados.

9. Prepare a próxima carga enquanto a peça atual está curando

Uma das melhorias de produtividade mais simples é mover o trabalho de preparação de material para fora do ciclo de impressão.

Em vez de esperar até que o molde abra antes de preparar a próxima carga, os operadores ou a automação podem prepará-lo durante a fase de cura.

Isso pode incluir:

• corte de folhas SMC;
• pesando a carga;
• empilhamento de camadas;
• verificar orientação;
• colocando a carga em uma bandeja de carregamento.

A prensa deve gastar o máximo de tempo possível realizando moldagens que produzam valor, em vez de esperar pela preparação manual.

10. Use a automação onde a repetição cria gargalos

A automação não reduz automaticamente o tempo de cura, mas pode reduzir significativamente a variação e o tempo morto entre os ciclos de moldagem.

11. Não troque o tempo do ciclo pela taxa de defeito

Um ciclo mais rápido não é útil se o desperdício e o retrabalho aumentarem.

Suponha que um processo seja reduzido de 180 para 160 segundos, mas a taxa de rejeição aumente de 1% para 7%. A melhoria teórica da produtividade pode ser em grande parte perdida através de:

• sucata;
• mão de obra retrabalho;
• tempo de máquina utilizado para peças de reposição;
• inspeção de qualidade;
• interrupções na produção.

12. Fluxo de trabalho prático de otimização do tempo de ciclo

13. Quais parâmetros devem ser monitorados?

Reduza o tempo de ciclo melhorando todo o sistema de moldagem SMC

O processo SMC mais rápido não é criado alterando um parâmetro.

A redução sustentável do tempo de ciclo vem da coordenação:

Em muitos casos, os ganhos de produtividade mais seguros vêm da eliminação de movimentos sem valor agregado, da melhoria do posicionamento da carga e da estabilização da temperatura do molde antes de tentar reduções agressivas no tempo de cura.

Uma prensa hidráulica bem controlada também é importante porque uma produção mais rápida requer uma transição repetível entre abordagem rápida, fluxo controlado, aumento de pressão, retenção, descompressão e abertura.