Improvement of cooling system for plastic injection molds using numeric simulation and project for additive manufacturing (AM)

A moldagem por injeção é um método tradicional usado para fabricação de produtos plásticos devido à sua alta produtividade, eficiência e manufaturabilidade. Esta pesquisa realiza um estudo, usando simulação numérica, analisando os efeitos da utilização de canais de refrigeração do tipo conformal cooling em moldes de injeção plástica. Também compara canais de refrigeração convencionais, fabricados por usinagem CNC. Logo, este estudo tem por objetivo o desenvolvimento de um método de refrigeração diferenciado usando a versatilidade e menores restrições da tecnologia de fabricação por manufatura aditiva (MA). O procedimento envolve redesenhar o sistema de refrigeração de um molde de injeção de um componente da indústria de autopeças (colaboradora nesta pesquisa), substituindo canais convencionais pelo conformal cooling. O molde em estudo é usado para a produção de uma carcaça de lanterna automotiva em plástico polipropileno com espessura mínima de 3 mm. Os parâmetros usados para a comparação entre os dois métodos foram o tempo total de resfriamento da peça, a temperatura da peça e a temperatura do molde. Como resultados mais expressivos, obteve-se uma redução de cerca de 10,6% em tempo de resfriamento para atingir a temperatura de extração, uma redução de cerca de 23,3% em temperatura da peça, e redução de cerca de 26,1% em temperatura no molde. Os resultados demonstram que usando a fabricação com canais do tipo conformal cooling, é possível obter um aumento considerável de qualidade e produtividade.Injection molding is a traditional method used for manufacturing plastic products due to its high productivity, efficiency and manufacturability. The present research studies, through the numeric simulation, the effects of using of conformal cooling channels in plastic injection molds, compared to conventional methods of manufacturing cooling channels, by CNC machining. Therefore, the present study aims to develop a differentiated cooling method by using a versatility and less constraints of the additive manufacturing (AM) technology. The procedure involves redesigning the cooling system used of a mold of an automotive part (used by a company that collaborates in the present study). The conventional channels will be replaced by conformal cooling. The selected mold is used for the production of a 3 mm thick part made of polypropylene plastic used for a taillight housing. The parameters selected for comparison were the total part cooling time, the part temperature and the mold temperature. As some of the most significant result are, a reduction of about 10.6% in cooling time to reach the extraction temperature, a reduction of about 23.3% in part temperature, and a reduction of about 26.1% in mold temperature. It is shown that conformal cooling type channels can achieve a significant increase in quality and performance