Percorrer por autor "Parreiras, Diogo Domingues"
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- Estudo da Transferência de Calor em Moldes de Moldação por InjeçãoPublication . Parreiras, Diogo Domingues; Martinho, Pedro Miguel Gonçalves; Martinho, Nuno Alexandre GonçalvesA moldação por injeção de termoplásticos é um processo industrial dominante, no qual o desempenho térmico do molde condiciona diretamente o tempo de ciclo e a qualidade dimensional das peças. A fabricação das zonas moldantes é uma das fases mais importantes e demoradas para a conceção de peças plásticas, por isso a prototipagem rápida surge como uma importante ferramenta para redução de tempos e custos de desenvolvimento/fabrico. Tradicionalmente, a arquitetura dos canais de refrigeração está sujeita a algumas restrições no seu desenho, por isso o recurso ao fabrico aditivo permite ultrapassar parte destes obstáculos, dado que é possível uma maior liberdade geométrica na conceção do sistema de refrigeração. O objetivo principal deste trabalho consistiu em estudar a transferência de calor em moldes de injeção, avaliando diferentes materiais moldantes e configurações de canais de refrigeração, e em estabelecer uma metodologia integrada de análise experimental e numérica. Tendo em vista este objetivo, desenvolveram-se as etapas a seguir descritas. Conceberam-se e fabricaram-se blocos moldantes em resina epóxi com cargas condutivas e em ABS (Acrilonitrila-Butadieno-Estireno) produzido por fabrico aditivo, incorporando layouts de canais convencionais e conformáveis. Selecionaram-se propriedades térmicas — condutividade (k), massa volúmica (ρ) e capacidade calorífica (cp) — a partir de fichas técnicas e literatura, definindo-se geometrias representativas da prática industrial. Realizaram-se ensaios de moldação em condições controladas, nomeadamente temperatura do fuso, temperatura do molde, transição de velocidade para pressão, compactação, caudal e temperatura do fluido de arrefecimento. Instrumentaram-se pontos no molde e registaram-se as temperaturas de entrada e saída nos circuitos, construindo séries temporais por ciclo para estimar a remoção de calor. Executaram-se simulações numéricas (Moldex3D) para prever enchimento, arrefecimento e empeno, obtendo mapas de temperatura, gradientes superficiais e tempo até ao critério de extração, comparando canais convencionais e conformáveis. Modelaram-se, via CFD (ANSYS CFX), os circuitos de refrigeração, varrendo caudais e temperaturas de entrada, coeficientes convectivos locais e fluxo de calor por circuito. Compararam-se os resultados experimentais com as previsões das simulações, validaram-se tendências térmicas e calibraram-se parâmetros — como a resistência térmica de contacto — de forma a reduzir desvios nas temperaturas de saída e nos gradientes superficiais. Quantificaram-se métricas de desempenho, incluindo variações de temperatura, tempo de arrefecimento, calor transferido por ciclo e empeno. Concluiu-se que os canais conformáveis reduziram significativamente os gradientes de temperatura superficial, permitindo tempos de arrefecimento mais curtos e menor empeno previsto. A metodologia integrada proposta demonstrou ser eficaz para apoiar a otimização de moldes, recomendando-se a sua extensão através de planeamento de experiências (DOE – Design of Experiments) de parâmetros de refrigeração e da medição direta de propriedades térmicas e resistências de contacto.