ESTUDO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DO POLIPROPILENO MOLDADO POR INJEÇÃO EM INSERTOS DE RESINAS

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
PR 
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
CAMPUS DE CURITIBA 
DIRETORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
E DE MATERIAIS - PPGEM 
 
 
JORGE FRANCISCO DE ARAÚJO 
 
 
 
 
ESTUDO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DO 
POLIPROPILENO MOLDADO POR INJEÇÃO EM 
INSERTOS DE RESINAS 
 
 
 
 
 
 
MANAUS 
FEVEREIRO – 2010 
 
 
 
 
 
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JORGE FRANCISCO DE ARAÚJO 
 
 
 
ESTUDO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DO 
POLIPROPILENO MOLDADO POR INJEÇÃO EM 
INSERTOS DE RESINAS 
 
 
Dissertação apresentada como requisito parcial 
à obtenção do título de Mestre em Engenharia, 
do Programa de Pós-Graduação em 
Engenharia Mecânica e de Materiais, Área de 
Concentração em Engenharia de Manufatura, 
da Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação, do 
Campus de Curitiba, da UTFPR. 
 
 
 
Orientador: Prof. Neri Volpato, Ph. D. 
 
Co-orientador: Prof. Paulo André de Camargo 
Beltrão, Ph. D. 
 
 
 
 
 
MANAUS 
FEVEREIRO – 2010 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 TERMO DE APROVAÇÃO 
 
JORGE FRANCISCO DE ARAÚJO 
 
 
ESTUDO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DO 
POLIPROPILENO MOLDADO POR INJEÇÃO EM 
INSERTOS DE RESINAS 
 
Esta Dissertação foi julgada para a obtenção do título de mestre em engenharia, 
área de concentração em Engenharia de Manufatura, e aprovada em sua forma final 
pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais. 
 
______________________________ 
Prof. Giuseppe Pintaúde, Dr.Eng. 
 (UTFPR) 
Coordenador de Curso 
 
 
Banca Examinadora 
 
_______________________________ __________________________________ 
Prof. Gilberto García del Pino, Dr.Eng. Prof. Marcos F. de O. Schiefler F., Dr.Eng. 
(UEA) (UTFPR) 
 
 
 
_______________________________ __________________________________ 
 Prof. Neri Volpato, Ph. D. Prof. Paulo A. de Camargo Beltrão, Ph. D. 
 (UTFPR) (UTFPR) 
 
 
Manaus, 25 de fevereiro de 2010
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico a minha família: pais, esposa, 
filhos, neta e nora; aos meus amigos e a todos 
 que contribuíram para a conclusão deste Trabalho. 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
Agradeço primeiramente a Deus, pela minha saúde e a de meus familiares, pela 
oportunidade e perseverança na busca do alcance dos objetivos. 
Agradeço muito à minha amada esposa Izete, meus adorados filhos Fábio, Nelson e 
Luma, minha adorada neta Nicole e minha estimada nora Roseli, pelo apoio e 
compreensão nos momentos de dificuldades durante os estudos. 
Ao meu orientador, Professor Neri Volpato, pelo apoio e dedicação na condução da 
pesquisa, na elaboração e execução das idéias na realização dos trabalhos. Ao meu 
co-orientador, Professor Paulo André de Camargo Beltrão, pela ajuda e apoio no 
direcionamento das idéias para a realização da pesquisa. 
Aos colegas do SENAI-AM, Arlindo, Rodson, Teodório, Ivana, José Carlos Silva, Ana 
Cláudia, Zildete, Delfino, Paula, Geraldo, Juan, Cláudio, Sílvio, Henrique, Edy, 
Risolda, Elcimar, Williams, Halisson, Daniel, Lucia, Everaldo, Arione, Ilmar e 
Delcimar pelo apoio nesta caminhada, em particular aos Srs. Maruoka e Aldemurpe, 
Diretores Regional do SENAI-AM. 
À UTFPR pela disponibilidade de recursos, aos Professores pela dedicação na 
condução do Mestrado e aos colegas Chayene, David, Wilson, Júlio, Victor e Prof. 
Foggiatto, pela cooperação e apoio durante o desenvolvimento da pesquisa. 
Aos colegas do Mestrado, Cristovão, Sansone, Benedito, Carlão, Aurélio, Laurence, 
Orlando, Rodson, Batista, Belo, Ribamar e Emanuel, pelo apoio durante o curso. 
Aos colegas do SENAI-SP, Fábio e Kleber, à Escola Mario Amato e à Fundação 
Rede Amazônica, aos Srs. Roberto e Raine pela a realização dos ensaios, ao Prof. 
Gilberto da UEA pelo apoio. 
À Coordenação do MINTER Manaus, Profs. Vicente, Pinheiro, Gutenbergue, 
Secretária Maira e às Estagiárias, pela condução do programa e apoio dispensado 
aos Mestrandos. 
Agradeço do fundo do meu coração a todos aqueles que não foram citados, mas 
que contribuíram direta ou indiretamente para a conclusão deste trabalho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Este trabalho foi desenvolvido no programa de Mestrado Interinstitucional – MINTER 
entre a UTFPR e o IFAM, que recebeu financiamento da Coordenação de 
Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES – através do projeto ACAM 
1379/2006 e da Superintendência da Zona Franca de Manaus – SUFRAMA – 
através do convênio 084/2005. 
O autor deste trabalho foi bolsista do PROGRAMA RH-INTERINSTITUCIONAL da 
Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado ao Amazonas - FAPEAM – no ano de 
2009. 
Nossos sinceros agradecimentos pelo apoio recebido. 
 
 
vii
JORGE FRANCISCO DE ARAÚJO, ESTUDO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS 
DO POLIPROPILENO MOLDADO POR INJEÇÃO EM INSERTOS DE RESINAS, 
2010, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa de Pós-graduação em 
Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 
Manaus, 107 p. 
 
RESUMO 
A fabricação de moldes-protótipos para a injeção de plástico através da usinagem de 
materiais alternativos (resinas poliméricas), com o auxílio de sistema 
CAD/CAM/CNC, visa à obtenção de protótipo funcional a um custo e tempo 
reduzidos. Esta alternativa auxilia no Processo de Desenvolvimento de Produtos 
(PDP), pois permite a realização de testes de engenharia e a análise da forma final 
do produto, antes de construir a ferramenta definitiva. Observa-se que são poucas 
as informações sobre as propriedades dos materiais injetados em moldes de resina 
que garantam o uso das mesmas no desenvolvimento de novos produtos ou na 
produção de pequenos lotes de protótipos. Neste trabalho, foram realizados testes 
de injeção de Polipropileno (PP) H301 e ensaios mecânicos de tração, impacto e 
dureza, em corpos de prova injetados em moldes de resinas RenCast 6470 e 
RenShape 5166. As propriedades destes foram comparadas com as de corpos de 
prova injetados em moldes de aço. A idéia é analisar se houve alguma alteração 
significativa nas propriedades do moldado quando injetados em moldes de resina. 
Adicionalmente, pretende-se auxiliar na composição de um banco de dados que vem 
sendo desenvolvido pelo Núcleo de Prototipagem e Ferramental (NUFER) da 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), facilitando o uso destes 
materiais na fabricação de insertos para moldes. Os resultados obtidos mostraram 
variações permitidas dentro das especificações fornecidas em literatura e em outras 
pesquisas realizadas. Desta forma, os materiais em estudo podem ser usados como 
uma opção viável para a confecção de moldes-protótipos, reduzindo tempo e custo 
de fabricação. 
 
Palavras-chave: Ferramental Rápido; Moldes-Protótipos; Protótipo; Injeção de 
Plástico. 
viii 
 
JORGE FRANCISCO DE ARAÚJO, ESTUDO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS 
DO POLIPROPILENO MOLDADO POR INJEÇÃO EM INSERTOS DE RESINAS, 
2010, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa de Pós-graduação em 
Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 
Manaus, 107 p. 
 
 
ABSTRACT 
The manufacturing of prototype mold for plastic injection through milling of alternative 
materials, with the aid of CAD/CAM/CNC systems, aims to obtain functional 
prototype with a reduced cost and time. This alternative aids the product 
development process, because permits the realization of engineering tests and the 
analysis of the final form of the product, before to build the permanent tool. Few 
information is available about the materials properties injected in the resinmold that 
assure the use of them in the new product development or in the small lot production. 
In this project were made tests of injection with polypropylene (PP) H301 and after 
mechanical tests such as: traction, impact, and hardness using body-tests injected in 
resin molds RenCast 6470 and RenShape 5166. The properties of these materials 
were compared with the PP property injected in steel molds. The idea is to examine if 
there was any significant change in the properties of the material when injected in 
resin casts. Additionally, it intends to help the composition of a data base that has 
been developed by the Prototyping and Tooling Group (NUFER) of the Federal 
University of Technology - Paraná (UTFPR), facilitating the use of these materials for 
the insert mold manufacturing. The results showed variations permitted inside the 
specifications supplied by literature and another research. In this way, the studied 
materials can be used as an option for manufaturing of injection molds, reducing time 
and cost. 
 
Keywords: Rapid Tooling; Prototype Molds; Prototype; Plastic Injection. 
 
 
ix 
 
SUMÁRIO 
RESUMO................................................................................................................... vii 
ABSTRACT .............................................................................................................. viii 
LISTA DE FIGURAS .................................................................................................. xi 
LISTA DE TABELAS ................................................................................................ xiii 
LISTA DE EQUAÇÕES ............................................................................................. xv 
LISTA DE SIGLAS.................................................................................................... xvi 
 
1� INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1�
1.1� Oportunidade de pesquisa .......................................................................................................3�
1.2� Justificativa ...............................................................................................................................4�
1.3� Objetivos da pesquisa ..............................................................................................................5�
1.3.1� Objetivo geral .......................................................................................................................5�
1.3.2� Objetivos específicos ............................................................................................................5�
1.4� Estrutura de desenvolvimento do trabalho ...............................................................................6�
2� FABRICAÇÃO DE MOLDE-PROTÓTIPO E CARACTERÍSTICAS DO 
MOLDADO .................................................................................................................. 7�
2.1� Prototipagem rápida .................................................................................................................7�
2.2� Ferramental rápido ...................................................................................................................8�
2.3� Molde de injeção de plástico ................................................................................................. 10�
2.3.1� Sistema de alimentação da cavidade ................................................................................ 11�
2.3.2� Sistema de extração .......................................................................................................... 13�
2.3.3� Refrigeração do molde ...................................................................................................... 13�
2.4� Porta-molde ........................................................................................................................... 14�
2.5� Máquina injetora .................................................................................................................... 16�
2.6� Processo de injeção .............................................................................................................. 17�
2.7� Polímeros .............................................................................................................................. 20�
2.7.1� Classificação ..................................................................................................................... 21�
2.7.2� Características ................................................................................................................... 22�
2.7.3� Polipropileno ...................................................................................................................... 24�
2.8� Resinas poliméricas comerciais para fabricação de insertos ............................................... 26�
2.9� Características e efeitos do processo de injeção nas propriedades dos moldados ............. 31�
2.10� Ensaios mecânicos dos materiais ......................................................................................... 37�
2.10.1� Ensaio de resistência a tração .......................................................................................... 38�
2.10.2� Ensaio de resistência ao impacto ...................................................................................... 41�
2.10.3� Ensaio de dureza ............................................................................................................... 43�
2.11� Discussão da literatura .......................................................................................................... 45�
3� Materiais e métodos ........................................................................................... 46�
3.1� Corpos de prova .................................................................................................................... 47�
3.2� Geometria dos insertos ......................................................................................................... 47�
3.3� Seleção das resinas para confecção dos insertos ................................................................ 49�
3.4� Processo de usinagem dos insertos ..................................................................................... 50�
x 
 
3.5� Polímero para injeção ........................................................................................................... 54�
3.6� Injeção dos corpos de prova ................................................................................................. 54�
3.7� Ensaios mecânicos nos corpos de prova .............................................................................. 57�
3.7.1� Ensaio de resistência a tração .......................................................................................... 57�
3.7.2� Ensaio de resistência ao impacto ...................................................................................... 58�
3.7.3� Ensaio de dureza ............................................................................................................... 60�
4� RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................ 61�
4.1� Teste de usinagem ................................................................................................................ 61�
4.2� Usinagem dos insertos .......................................................................................................... 62�
4.3� Montagem dos insertos no porta-molde ................................................................................ 62�
4.4� Injeção dos corpos de prova ................................................................................................. 63�
4.5� Ensaios de resistência à tração ............................................................................................ 63�
4.6� Ensaio de resistência ao impacto.......................................................................................... 68�
4.7� Ensaio de dureza................................................................................................................... 70�
5� CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................... 73�
5.1� Considerações finais ............................................................................................................. 73�
5.2� Conclusões ............................................................................................................................ 74�
5.3� Sugestões para trabalhos futuros ......................................................................................... 76�
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 77�
APÊNDICE A – MATÉRIA-PRIMA PARA FABRICAÇÃO DOS INSERTOS ............. 83�
APÊNDICE B- FOLHA DE OPERAÇÃO DE USINAGEM DOS INSERTOS ............. 84�
APÊNDICE B - FOLHA DE OPERAÇÃO DE USINAGEM DOS INSERTOS ............ 85�
ANEXO A – MÉTODO DA INJEÇÃO PROGRESSIVA ............................................. 86�
ANEXO B – BOLETIM TÉCNICO BRASKEM 2009 .................................................. 88�
 
 
 
 
 
 
xi 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 2.1 - Etapas do processo de manufatura por camada (VOLPATO et al., 2005).
 ............................................................................................................................. 8�
Figura 2.2 - Molde de injeção destacando os insertos ................................................ 9�
Figura 2.3 - Apresentação esquemática do plástico penetrando............................... 10�
Figura 2.4 - Bucha de injeção (HARADA, 2004). ...................................................... 11�
Figura 2.5 - Sistema de alimentação (HARADA, 2004). ............................................ 12�
Figura 2.6 - Extração por placa impulsora (HARADA, 2004)..................................... 13�
Figura 2.7 - Refrigeração do molde (HARADA, 2004). .............................................. 14�
Figura 2.8 - Molde de injeção de plástico (HARADA, 2004). ..................................... 14�
Figura 2.9 - Modelo 3D do porta-molde padrão (VOLPATO et al., 2006). ................. 16�
Figura 2.10 - Injetora com as unidades de injeção e fechamento (SENAI – SP, 2006).
 ........................................................................................................................... 16�
Figura 2.11 - Representação esquemática do ciclo de injeção ................................. 17�
Figura 2.12 - Reação química no preparo do PP (HARPER, 2000). ......................... 25�
Figura 2.13 - Teste de usinagem em Resina RenShape 5166 (DERENIEVICKI, 
2007). ................................................................................................................. 28�
Figura 2.14 - Gradiente de pressão conforme simulação .......................................... 32�
Figura 2.15 - Estrutura esferulítica de peças de PP moldadas em ........................... 36�
Figura 2.16 - Corpo de prova de tração (NBR 9622, 1986). ...................................... 38�
Figura 2.17 - Diagrama tensão/deformação de corpos de prova em PP ................... 40�
Figura 2.18 - Dimensões do corpo de prova – tipo IZOD (NBR 8425, 1984). ........... 42�
Figura 2.19 - Localização dos pontos submetidos ao ensaio de dureza ................... 44�
Figura 3.1 - Fluxo dos materiais e métodos utilizados no trabalho............................ 46�
Figura 3.2 - Inserto da parte superior do molde. ...................................................... 47�
Figura 3.3 - Inserto da parte inferior do molde (cavidade). ........................................ 48�
Figura 3.4 - Teste de usinagem em resina RenCast 6470. ....................................... 50�
Figura 3.5 - Simulação de usinagem dos insertos. .................................................... 51�
Figura 3.6 - Centro de usinagem Cincinnati .............................................................. 52�
Figura 3.7 - Usinagem dos insertos (DAMEC, 2009). ............................................... 52�
Figura 3.8 - Injetora de plástico HAITIAN HTF58X (NUFER/DAMEC, 2009). ........... 55�
Figura 3.9 - Corpo de prova injetado em PP. ............................................................ 56�
Figura 3.10 - Ensaio de tração em corpo de ............................................................. 58�
Figura 3.11 - Desenho de corpo de prova usado no ensaio de impacto. .................. 59�
xii 
 
Figura 3.12 - Local grifado de vermelho onde ........................................................... 59�
Figura 3.13 - Ensaio de impacto em corpo de ........................................................... 59�
Figura 3.14 - Ensaio de dureza em corpo ................................................................. 60�
Figura 3.15 - Posição dos pontos de medição de dureza Shore D. .......................... 60�
Figura 4.1 - Inserto usinado (DAMEC, 2009). ........................................................... 62�
Figura 4.2 - Montagens dos insertos e do molde. ..................................................... 63�
Figura 4.3 - Exemplos de corpos de prova injetado em PP. ..................................... 63�
Figura 4.4 - Corpos de prova de PP injetados em ..................................................... 64�
Figura 4.5 - Gráfico de tensão x deformação de ensaios .......................................... 64�
Figura 4.6 - Corpos de prova de PP injetados em moldes de ................................... 65�
Figura 4.7 - Gráfico de tensão x deformação de ensaios em .................................... 65�
Figura 4.8 - Corpos de prova de PP injetados em moldes ........................................ 66�
Figura 4.9 - Gráfico de tensão x deformação de ensaios em corpos ........................ 66�
Figura 4.10 - Gráfico de tensão na força máxima em peças injetada em ................. 67�
Figura 4.11 - Gráfico de módulo de elasticidade em peças injetada em ................... 67�
Figura 4.12 - Gráfico comparativo de peças injetadas em moldes ............................ 70�
Figura 4.13 - Ensaios de dureza de corpos de prova de PP, injetados em ............... 71�
 
 
xiii 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 2.1 - Características físicas e de transformação dos termoplásticos mais 
conhecidos (HARADA, 2004) ............................................................................. 23�
Tabela 2.2 - Contração de materiais termoplásticos mais utilizados (HARADA, 2004)
 ........................................................................................................................... 24�
Tabela 2.3 - Propriedades do polipropileno H 301 (BRASKEM, 2009) ..................... 25�
Tabela 2.4 - Dados técnicos da resina RenCast 6470 (HUNTSMAN, 2003) ............. 26�
Tabela 2.5 - Dados técnicos da resina RenSape 5166 (HUNTSMAN, 2003) ............ 27�
Tabela 2.6 - Propriedades de algumas resinas testadas por (VOLPATO et al., 2003)
 ........................................................................................................................... 28�
Tabela 2.7 - Rugosidade média Ra (µm) obtida com velocidade de corte (Vc) em 
m/min. ................................................................................................................ 29�
Tabela 2.8 - Parâmetros de injeção para o PP a 170 ºC - 1ª etapa (FOGGIATTO, 
2005) .................................................................................................................. 31�
Tabela 2.9 - Parâmetros de injeção para o PP a 205 ºC - 2ª etapa (FOGGIATTO, 
2005) .................................................................................................................. 32�
Tabela 2.10 - Parâmetros de injeção para o PP (AHRENS et al., 2002) ................... 33�
Tabela 2.11 - Propriedades obtidas do ensaio de tração ..........................................39�
Tabela 2.12 - Valores médios de módulo de elasticidade e resistência a tração para 
corpos de prova em PP injetado em inserto de aço e ABS (FOGGIATTO, 2005)
 ........................................................................................................................... 40�
Tabela 2.13 - Média das variações de dureza Shore D, nos pontos do corpo de 
prova (AHRENS et al., 2002) ............................................................................. 44�
Tabela 3.1 - Parâmetros de corte na usinagem ........................................................ 50�
Tabela 3.2 - Dados de usinagem do inserto superior ................................................ 53�
Tabela 3.3 - Dados de usinagem do inserto inferior (cavidade) ................................ 53�
Tabela 3.4 - Injeção de corpos de prova em PP de: tração, impacto e dureza ......... 56�
Tabela 4.1 - Rugosidade Ra (µm) ............................................................................. 61�
Tabela 4.2 - Resultado dos ensaios de tração em corpos de prova de PP injetados 
em moldes de aço 1045 ..................................................................................... 64�
Tabela 4.3 - Resultados dos ensaio de tração em corpos de prova de PP injetados 
em moldes de Resina RenCast 6470 ................................................................. 65�
Tabela 4.4 - Resultados dos ensaio de tração em corpos de prova de PP injetados 
em moldes de resina RenShape 5166 ............................................................... 66�
Tabela 4.5 - Resultados dos ensaios de impacto em corpos de prova de PP injetado 
em molde de aço ................................................................................................ 69�
xiv 
 
Tabela 4.6 - Resultados ensaios de impacto em corpos de prova de PP injetado em 
molde de resina RenCast 6470 .......................................................................... 69�
Tabela 4.7 - Resultados dos ensaios de impacto em corpos de prova de PP injetado 
em molde de resina RenShape 5166 ................................................................. 69�
Tabela 4.8 - Resultados dos ensaios de dureza Shore D ......................................... 71�
 
xv 
 
LISTA DE EQUAÇÕES 
Eq. 2.1. ...................................................................................................................... 18�
Eq. 2.2. ...................................................................................................................... 18�
Eq. 2.3. ...................................................................................................................... 19�
Eq. 2.4. ...................................................................................................................... 29�
Eq. 2.5. ...................................................................................................................... 29�
Eq. 2.6. ...................................................................................................................... 30�
 
 
 
 
 
 
 
 
xvi 
 
LISTA DE SIGLAS 
2D - Bidimensional 
3D - Tridimensional 
ABNT - Associação Brasileira de Normas técnicas 
ABS - Acrilonitrila Butadieno Estireno 
AFNOR - Association Française de Normalisation 
AISI - American Iron and Steel Institute 
ASTM - American Standards for Testing and Materials 
Bar - Unidade de Pressão 
BS - British Standards 
CA - Acetato de Celulose 
CAB - Aceto-Butirato de Celulose 
CAD - Projeto Auxiliado por Computador (Computer Aided Design) 
CAM - Manufatura Auxiliada por Computador (Computer Aided Manufacturing) 
CIP - Centro e Injeção Plástica 
CNC - Comando Numérico Computadorizado (Computer Numeric Control) 
DIN - Deutschs Institut für Normung 
DP - Grau de polimerização (Degree of polymerization) 
DSC - Calorimetria Diferencial de Varredura 
FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas 
FDM - Modelagem por Fusão e Deposição 
ISO - International Organization for Standardization 
KN - Kilo Newton 
MF - Melamina-Formaldeído 
MINTER - Mestrado Interinstitucional 
xvii 
 
NBR - Norma Brasileira Registrada 
NUFER - Núcleo de Prototipagem e Ferramental 
PA - Poliamida 
PBT - Poli(tereftalato de butileno) 
PC - Policarbonato 
PDP - Processo de Desenvolvimento de Produto 
PE - Polietileno 
PEAD - Polietileno alta densidade 
PEBD - Polietileno Baixa densidade 
PF - Fenol-Formaldeído 
PIM - Pólo Industrial de Manaus 
PMMA - Polimetilmetacrilato 
POM - Polioximetileno (acetal) 
PP - Polipropileno 
PS - Poliestireno 
PVC - Cloreto de Polivinila 
RMN - Ressonância Magnética Nuclear 
RP - Prototipagem Rápida (Rapid Prototyping) 
rpm - Rotação por minuto 
RT - Ferramental Rápido (Rapid Tooling) 
s - Segundo 
SAE - Society of Automotive Engineers 
SAN - Acrilonitrilo-Estireno 
SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 
SINPLAST - Sindicato das Indústrias de Material Plástico de Manaus 
xviii 
 
STL - STereoLithography 
SUFRAMA - Superintendência da Zona Franca de Manaus 
UEA - Universidade do Estado do Amazonas 
UF - Uréia-Formaldeído 
UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina 
UP - Poliéster 
UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1 Introdução 1 
 
1 INTRODUÇÃO 
O avanço tecnológico do setor industrial vem ocorrendo de uma forma muito 
rápida com o passar dos tempos. Diante desta evolução as empresas estão sempre 
buscando novas idéias para atender as necessidades exigidas pela demanda, 
oferecendo produtos com maior qualidade. 
Para acompanhar essa evolução, é necessário o estudo de metodologias que 
apresentem novas alternativas no desenvolvimento de produtos, na busca pela 
redução de custos, melhoria da qualidade, redução do prazo de produção e outros 
fatores que são fundamentais para a sobrevivência das empresas (SILVA, 2001). 
O uso de protótipos físicos no Processo de Desenvolvimento de Produtos 
(PDP), é uma opção que possibilita atingir reduções neste processo e aumenta a 
qualidade do projeto, pois os mesmos mostram uma visão geral do que se pretende 
produzir (YAN e GU, 1996). 
Segundo CARVALHO e VOLPATO (2007), o protótipo de um produto ou 
componente é parte essencial no PDP, pois possibilita que a análise de sua forma e 
funcionalidade seja feita em uma fase anterior à produção de ferramental definitivo. 
Historicamente, as representações físicas dos produtos (ou simplesmente 
protótipos) vêm sendo utilizadas desde a antiguidade, evoluindo de manuais, que 
ainda são bastante utilizados, para protótipos virtuais nos anos 80, com a 
disseminação do sistema CAD (Projeto Auxiliado por Computador – Computer Aided 
Design), e mais recentemente, com os protótipos físicos obtidos por Prototipagem 
Rápida (RP). Outra possibilidade é o uso de Ferramental Rápido (RT) (AMORIM, 
2006 e DERENIEVICKI, 2007). 
A RP é um processo de fabricação por adição de material em camadas planas 
sucessivas, baseado no princípio de manufatura por camadas planas (DOLENC e 
MÄKELÄ, 1996). 
Conforme CARVALHO e VOLPATO (2007), um grande diferencial da RP em 
relação aos demais processos de adição é a facilidade de sua automatização, 
dispensando moldes e ferramentas e diminuindo a intervenção do operador durante 
o processo. 
Capítulo 1 Introdução 2 
 
As tecnologias de RT utilizam o princípio da RP para a fabricação de 
ferramental, sendo uma extensão natural desta. No caso da injeção de plástico são 
confeccionados as partes moldantes do molde, conhecidas como insertos. Estes 
moldes são normalmente denominados de moldes-protótipos, são empregados para 
obtenção de protótipos funcionais, onde os produtos moldados podem ser 
empregados em análises visuais ou em testes de funcionamento, possibilitando não 
só a visualização da forma física, mas também de uma análise do desempenho do 
produto (GIBSON et al., 2007). 
Esse molde quando feitoem aço tem um custo muito alto e o tempo de 
produção muito longo, o que muitas vezes inviabiliza o investimento para a produção 
do mesmo. 
Os protótipos injetados também podem ser usados em testes de engenharia, 
obtendo uma leitura real das propriedades adquiridas após o processo de 
manufatura do mesmo (VOLPATO et al., 2006). 
Uma opção para se obter moldes-protótipos é por meio do processo de 
usinagem com auxílio dos sistemas CAD/CAM/CNC (Computer Aided 
Manufacturing/Computer Numeric Control), na produção de insertos (macho e 
cavidade) para moldes com material de baixo custo (KING e TANSEY, 2002). 
O uso de resinas poliméricas a base de epóxi ou poliuretano na fabricação de 
insertos para moldes é uma opção importante, uma vez que o custo das mesmas e 
as suas características de fabricação são relevantes no custo total dos protótipos e 
no tempo de obtenção dos mesmos (VOLPATO et al., 2006). 
Neste sentido, pode-se afirmar que um dos pontos importantes é a 
identificação de materiais alternativos (resinas poliméricas) para a fabricação de 
insertos, para serem usados em moldes-protótipos. Alguns trabalhos nesta área já 
foram realizados, mas observa-se que não foi dada muita ênfase para as 
propriedades dos materiais moldados. 
VOLPATO et al. (2006) apresentaram uma proposta de um banco de dados 
para auxiliar na seleção de materiais para moldes-protótipos obtidos por usinagem. 
Segundo os mesmos autores, a geração dos dados para alimentar o banco de 
dados deve provir de testes práticos dos pares de material (inserto e moldado), o 
Capítulo 1 Introdução 3 
 
que significa uma quantidade grande de experimentos. Uma proposta seria dividir 
esta tarefa por vários grupos de pesquisas de instituições interessadas no tema. 
Este banco de dados está sendo desenvolvido pelo NUFER - Núcleo de 
Prototipagem e Ferramental, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná - 
UTFPR. 
Entretanto, tão importante quanto conhecer as propriedades das resinas que 
serão usadas na confecção dos moldes-protótipos e para qual polímeros podem ser 
empregada, é o conhecimento das propriedades dos moldados. Isso por que é por 
meio destes dados que se pode afirmar se um determinado material serve para a 
fabricação de molde-protótipo, ou para a produção de protótipos para testes 
funcionais. 
 
1.1 Oportunidade de pesquisa 
 
A utilização de moldes-protótipos no desenvolvimento de produtos injetados, 
tem o propósito de reduzir custo e o tempo de produção de protótipos físicos para 
testes de engenharia que irão ajudar na concepção do produto, antes da construção 
da ferramenta definitiva. 
Na atualidade, vários materiais são utilizados na fabricação de moldes-
protótipos. Os materiais metálicos que, de acordo com suas propriedades, são mais 
resistentes que os materiais poliméricos, no entanto, são mais difíceis e demorados 
para se trabalhar. Outra opção é o uso de resinas poliméricas a base de epóxi ou 
poliuretano, que são oferecidas no mercado para fabricação de insertos (macho e 
cavidade). Estas, apesar de uma resistência menor, possibilitam uma fabricação 
rápida dos insertos. 
Pesquisas realizadas anteriormente deram muita ênfase para as características 
técnicas dos materiais do inserto e na identificação de pares de materiais 
compatíveis para o processo de injeção. Neste trabalho, busca-se o conhecimento 
sobre as propriedades dos produtos moldados em moldes-protótipos de resinas. A 
idéia é analisar, por meio experimental, se é possível confiar nas peças injetadas e 
Capítulo 1 Introdução 4 
 
verificar se são encontradas variações significativas que possam influenciar nos 
testes funcionais. 
 
1.2 Justificativa 
 
Os fatores custo e tempo no PDP têm influencia direta no custo final do 
produto. O emprego de moldes-protótipos feitos de resinas tem como objetivo 
reduzir estes fatores. No entanto, existe a necessidade de mais informações sobre 
as propriedades dos produtos moldados quando injetados em moldes de resinas. 
Para a obtenção de um produto que vai ser produzido pelo processo de 
injeção, é necessário a disponibilidade de um molde de injeção, com as 
características de uma ferramenta de produção, que seja compatível com a 
quantidade de peças a ser produzida durante a sua vida útil. 
No Pólo Industrial de Manaus (PIM), segundo o Sindicato das Indústrias de 
Material Plástico de Manaus (SINPLAST), tanto o pólo de duas rodas quanto o de 
eletro-eletrônico demandam produtos transformados pelo processo de injeção de 
termoplástico. Entretanto, na concepção de um novo produto as empresas não 
utilizam moldes-protótipos no PDP. 
O PIM possui 83 empresas de injeção de plástico, produzindo 80 ton/ano, com 
1200 máquinas injetoras em operação cada qual com capacidade de fechamento 
variando entre 50 a 2500 toneladas. Os polímeros mais processados são: 
Polipropileno (PP), Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS), Poliestireno (PS) e Cloreto 
de Polivinila (PVC) (SINPLAST, 2009). 
De uma forma mais geral, os dados obtidos com este estudo poderão ser 
inclusos no banco de dados que vem sedo desenvolvido pelo NUFER. Pretende-se 
assim agregar mais informações para o conhecimento científico na área, servindo de 
base para o desenvolvimento de novas pesquisas, assim como podendo-se ser 
utilizados pelas empresas no seu PDP. 
 
Capítulo 1 Introdução 5 
 
1.3 Objetivos da pesquisa 
 
1.3.1 Objetivo geral 
 
Estudar as propriedades mecânicas em peças de PP H301 por meio de 
ensaios de tração, impacto e dureza, produzidas pelo processo de injeção em 
moldes de resinas poliméricas (RenCast 6470 e RenShape 5166) e em moldes de 
aço ABNT 1045, fabricados com auxílio de sistemas CAD/CAM/CNC. 
 
1.3.2 Objetivos específicos 
 
� Fazer testes de injeção usando combinações de materiais poliméricos 
(insertos e peça a ser injetada) que ainda não foram estudados; 
� Definir os parâmetros de injeção do PP em relação aos insertos de resinas 
tais como: temperatura de injeção, força de fechamento, tempo do ciclo de injeção, 
tempo de resfriamento, velocidade e tempo de recalque, velocidade, pressão e 
tempo de injeção; 
� Realizar ensaios mecânicos nos corpos de provas injetados em 
polipropileno, tantos nos moldes de resinas como de aço; 
� Comparar as propriedades obtidas com as peças injetadas em moldes de 
aço e de resinas; 
� Ampliar as informações sobre as características técnicas do material injetado 
em moldes-protótipos, fabricado pelos sistemas CAD/CAM/CNC, agregando mais 
informações ao banco de dados do NUFER. 
 
 
 
Capítulo 1 Introdução 6 
 
1.4 Estrutura de desenvolvimento do trabalho 
 
O trabalho foi estruturado em cinco capítulos. No primeiro capítulo é feita a 
contextualização do assunto apresentando, a oportunidade da pesquisa, a 
justificativa e os objetivos propostos. 
No segundo capítulo consta uma revisão bibliográfica sobre as metodologias 
de fabricação de ferramental rápido, materiais, moldes e injeção de plástico, que 
fundamentou o desenvolvimento do trabalho. 
O terceiro capítulo apresenta os materiais e métodos utilizados na realização 
do trabalho para atingir os objetivos. 
No quarto capítulo é apresentado a descrição das atividades desenvolvidas, os 
resultados obtidos, as discussões e opiniões sobre os resultados. 
No quinto capítulo são apresentados as considerações finais, conclusões, as 
contribuições provenientes dos resultados obtidos e as sugestões para trabalhos 
futuros. 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
7 
2 FABRICAÇÃO DE MOLDE-PROTÓTIPO E CARACTERÍSTICAS 
DO MOLDADO 
Neste capítulo são apresentadas, por meio de uma revisão bibliográfica, as 
tecnologias empregadas na obtenção de moldes-protótipos para a produção de 
protótipos pelo processo de injeção de plástico e os materiais usados na confecção 
dos mesmos. Por fim, abordam-se aspectos relacionados à variação daspropriedades mecânicas dos moldados obtidos neste tipo de molde. 
 
2.1 Prototipagem rápida 
 
Os principais processos de fabricação mecânicos possuem princípios 
normalmente derivados de: fusão e posterior moldagem do material (fundição), 
remoção de material até ficar na forma desejada (usinagem), conformação, gerando 
a geometria final da peça (deformação plástica) e adição de material (junção). 
No final da década de 80, um novo processo de fabricação foi desenvolvido 
baseado na adição de material, denominado Prototipagem Rápida (RP), com a 
característica de este ser por adição de camadas planas (CARVALHO e VOLPATO, 
2007). 
Um grande diferencial deste, em relação aos demais processos de fabricação é 
a facilidade de sua automatização, dispensando molde e ferramentas, minimizando a 
intervenção do operador durante o processo. Isto se tornou possível, pelo fato de 
que as informações geométricas da peça a ser fabricada são geradas diretamente 
do sistema CAD 3D (Tridimensional), passando para uma geometria 2D 
(Bidimensional) de forma automatizada (CARVALHO e VOLPATO, 2007). 
A RP inicia com modelo em 3D no sistema CAD, que é salvo em formato 
padrão, sendo fatiado eletronicamente, obtendo as curvas de níveis 2D que definirão 
em cada camada aonde existe ou não material a ser adicionado (Figura 2.1).
 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
8 
 
Figura 2.1 - Etapas do processo de manufatura por camada (VOLPATO et al., 2005). 
 
Segundo FERREIRA (2003), a tecnologia de RP pode ser empregada para 
validar a fase de desenvolvimento de novos produtos ou na produção de pequenas 
quantidades de peças, tendo-se em vista que os processos de RP ainda são muito 
lentos e limitados nas técnicas. 
Apesar da tecnologia de RP ser considerada lenta mesmo assim pode-se tirar 
proveitos dos processos que possibilitam uma flexibilidade para lidar com pequenos 
lotes de peças e rápidas mudanças no produto independentemente da complexidade 
da forma (GIBSON et al., 2007). 
O emprego das tecnologias de RP para a obtenção de moldes-protótipos deu 
origem à área denominada de Ferramental Rápido (RT). O RT engloba os processos 
de fabricação adequados para construir moldes-protótipos, em um tempo reduzido 
(KING e TANSEY, 2002). 
 
2.2 Ferramental rápido 
 
Os processos de RT se concentram na obtenção de insertos de um molde 
(macho e cavidade), que juntos formam o vazio a ser ocupado pelo material da peça 
a ser injetada. 
Em alguns casos, somente os insertos são requeridos para se produzir às 
peças, pois os esforços envolvidos no processo são baixos (exemplo cavidades 
preenchidas por gravidades). Em outros, de acordo com AHRENS e VOLPATO 
(2007), os insertos necessitam ser montados em um porta-molde, preparado para 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
9 
receber os mesmos antes de serem submetidos ao processo de fabricação (Figura 
2.2). 
 
Figura 2.2 - Molde de injeção destacando os insertos 
(macho e cavidade) (AHRENS e VOLPATO, 2007). 
 
Ainda segundo AHRENS e VOLPATO (2007), em função da tecnologia estar 
em constante desenvolvimento, existem inúmeros processos de RT ainda em fase 
de desenvolvimento indisponíveis comercialmente, além de outros já consagrados. 
A quantidade e a qualidade dos protótipos moldados são os principais fatores 
que definem o processo de RT a ser utilizado, podendo estes serem realizados com 
materiais alternativos ou similares ao material final. Nesse sentido, observa-se que 
os processos de RT complementam a RP, sendo utilizados no desenvolvimento de 
produto quando se deseja obter protótipos para testes funcionais de engenharia 
(AHRENS e VOLPATO, 2007). 
Os insertos (macho e cavidades) de um molde-protótipo podem ser fabricados 
em resinas tanto pelos processos de RP quanto pela usinagem CNC (YANG e RYU, 
2001, LANZ et al., 2002 e VOLPATO e DERINIEVICKI, 2005). Tanto a RP quanto a 
usinagem CNC são empregadas na fabricação apenas do macho e da fêmea, que 
são montados em um porta-molde formando assim a ferramenta para a injeção dos 
protótipos. 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
10 
Uma diferença básica entre um molde-protótipo e um molde de produção é que 
o primeiro serve para injetar uma pequena quantidade de peças e o outro para 
produção em larga escala. 
 
2.3 Molde de injeção de plástico 
 
O molde de injeção é uma ferramenta capaz de produzir moldagens. Sua 
cavidade ou cavidades contêm as formas e dimensões do produto desejado. O 
molde é colocado na máquina injetora e recebe, em sua cavidade, o plástico 
fundido, que é levado para seu interior por pressão exercida sobre o mesmo (Figura 
2.3). 
 
Figura 2.3 - Apresentação esquemática do plástico penetrando 
 na cavidade (SENAI – SP, 2000). 
 
Existem diferentes tipos de moldes, que são projetados de acordo com as 
peças que se deseja produzir e de variáveis como material, tamanho, nível de 
qualidade e número de cavidades. Quando a cavidade estiver a parede 
perpendicular a linha de separação do molde deve existir uma conicidade adequada 
em torno de 1º, para facilitar a extração do produto. 
De acordo com HARADA (2004), os moldes podem ser classificados em três 
tipos: 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
11 
� De duas placas: constituído essencialmente de uma cavidade fêmea e outra 
com um punção macho; 
� De três placas: apresentando além das duas placas já conhecidas uma 
terceira placa denominada de placa flutuante ou central; 
� Com partes móveis: que em sua cavidade ou em parte delas apresentam 
elementos que se movem em uma segunda direção, geralmente denominadas de 
gavetas. 
Podem ser classificados de acordo com sistema de alimentação e com o 
sistema de extração, esses dois sistemas são influenciados: pela forma do produto, 
material a ser injetados e pela máquina injetora. A refrigeração do molde também 
tem um papel muito importante no processo de injeção de peças plásticas. 
 
2.3.1 Sistema de alimentação da cavidade 
 
Todo o percurso do material plástico fundido, desde a máquina injetora até a 
cavidade do molde, é composto pelo canal de injeção da bucha, canal de 
distribuição, entrada ou ponto de injeção, produto e poço frio. 
� Bucha de injeção é um componente do molde onde por meio do qual o fluxo 
de material plástico procedente da máquina injetora caminha até a cavidade do 
molde, quando o produto tem uma entrada direta Figura 2.4; 
 
Figura 2.4 - Bucha de injeção (HARADA, 2004). 
 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
12 
� Canal de distribuição é o responsável pela transferência de material da saída 
da bucha de injeção até as entradas da cavidade quando o produto tem entrada 
indireta; 
� Entrada ou ponto de injeção é um canal que liga o sistema de alimentação a 
cavidade e possui uma superfície pequena quando comparado ao sistema de 
alimentação; 
� Produto é resultante do modelo existente na cavidade; 
� Poço frio, em moldes de múltiplas cavidades é recomendável prolongar o 
canal, que vem da direção da bucha de injeção que têm as funções de recebe a 
primeira porção de plástico mais fria e a retenção do canal da bucha de injeção. 
A Figura 2.5 apresenta um sistema de alimentação com seus respectivos 
componentes, desde o canal da bucha de injeção até o poço frio. 
 
Figura 2.5 - Sistema de alimentação (HARADA, 2004). 
 
A = Canal de injeção da bucha; 
B = Canal de distribuição primário; 
C = Canal de distribuição secundário; 
D = Entrada ou ponto de injeção; 
E = Produto moldado; 
F = Poço frio. 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
13 
2.3.2 Sistema de extração 
 
Sistemas de extração são os meios pelos quais se extrai o produto de um 
molde, sem deformá-lo ou danificá-lo. Quando um produto moldado se esfria,na 
cavidade do molde, ele se contrai. A contração de um produto moldado que não 
tenha forma interna, como por exemplo, um bloco sólido, faz-se das paredes da 
cavidade para o centro, permitindo uma técnica simples de extração. 
O sistema de extração do produto pode ser por placa impulsora, por ar 
comprimido, por núcleo rotativo. A Figura 2.6 apresenta um sistema de extração por 
placa impulsora. 
 
Figura 2.6 - Extração por placa impulsora (HARADA, 2004). 
 
2.3.3 Refrigeração do molde 
 
É um meio para reduzir a temperatura do material plástico fundido dentro do 
molde, para que o mesmo possa se solidificar rapidamente e permitir que o produto 
moldado mantenha a forma e resista à extração sem sofrer deformações, 
normalmente o resfriamento é feito por água ou ar. 
Em sua maioria, os moldes de injeção são refrigerados com água, através de 
condutos existentes nos mesmos. Estes condutos podem ser bloqueados ou, 
através de tubos de cobre, alojados nos moldes envolvidos por uma liga de baixo 
ponto de fusão. 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
14 
O resfriamento dos moldes por meio de furos bloqueados é o método mais 
comum (Figura 2.7), por ser mais conveniente e econômico. Os furos para circular 
água nos moldes, sempre que possível, não devem ficar mais próximos que 25,0 
mm da moldagem, por ocorrer, em torno do furo, um severo resfriamento local, 
podendo causar restrições ao fluxo do material de moldagem, resultando em marcas 
superficiais indesejáveis. 
 
Figura 2.7 - Refrigeração do molde (HARADA, 2004). 
 
2.4 Porta-molde 
 
Porta-molde é um conjunto de peças que segue um princípio típico de 
montagem de placas de aço em determinada ordem, para conseguir a estrutura 
básica do molde de injeção conforme Figura 2.8. 
 
Figura 2.8 - Molde de injeção de plástico (HARADA, 2004). 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
15 
Para uma maior clareza, segue abaixo a lista com a nomenclatura utilizada por 
(HARADA, 2004), apresentada na Figura 2.8. 
 
1. Placa de fixação inferior; 2. Coluna ou espaçador; 
3. Bucha-guia; 4. Coluna-guia; 
5. Pino extrator; 6. Extrator do canal; 
7. Placa porta-extratores; 8. Placa impulsora; 
9. Pino de retorno; 10. Placa-suporte; 
11. Postiços (insertos); 12. Bucha de injeção; 
13. Anel de centragem; 14. Placa de fixação superior; 
15. Placa de montagem de postiços 
superior e inferior; 
a) cavidade e 
b) canal de distribuição 
 
Um porta-molde que vem sendo utilizado para alojar os insertos nos estudos do 
NUFER é apresentado na Figura 2.9. O projeto do mesmo foi baseado no porta-
molde que vêm sendo utilizado nos trabalhos do CIMJECT/UFSC (GOMIDE, 2000, 
AHRENS et al., 2002). Foram projetados alojamentos diferentes para comportar os 
insertos nas placas porta-macho e porta-cavidade. 
Neste exemplo de porta-molde, a fixação dos insertos (macho e cavidade) 
ocorre através de grampos posicionados nas faces de fechamento de cada um dos 
lados do porta-molde. Estes grampos possibilitam a retirada dos insertos sem a 
necessidade de remoção do porta-molde da injetora. Caso haja a necessidade da 
troca do inserto com geometria diferente, é necessário a retirada de todo o conjunto 
da máquina para que se faça também a troca e o ajuste dos extratores (VOLPATO 
et al., 2006). 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
16
 
Figura 2.9 - Modelo 3D do porta-molde padrão (VOLPATO et al., 2006). 
 
2.5 Máquina injetora 
 
Uma das formas de processar (conformar) os polímeros é através do processo 
conhecido como injeção de plástico, que utiliza uma máquina injetora. As máquinas 
injetoras geralmente dispõem de uma câmara cilíndrica aquecida, dotada de 
parafuso sem fim, que funciona como plastificador e homogeneizador do polímero 
antes que seja injetado sob pressão para dentro da cavidade do molde (MANO e 
MENDES, 1999). A Figura 2.10 demonstra esquematicamente o processo de 
injeção. 
 
 
Figura 2.10 - Injetora com as unidades de injeção e fechamento (SENAI – SP, 2006). 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
17
2.6 Processo de injeção 
 
Moldagem por injeção é um processo versátil que pode produzir peças tão 
pequenas como uma fração de um grama e tão grande quanto 150 kg. Ele permite 
produção em massa e de alta precisão. A moldagem por injeção é responsável por 
um terço do total consumido em transformação de resinas termoplásticas (HARPER, 
2000). 
O esquema da Figura 2.11 apresenta as fases relativas de cada etapa do ciclo 
de injeção. 
 
Figura 2.11 - Representação esquemática do ciclo de injeção 
 (HARADA, 2004). 
 
A seguir são apresentados alguns parâmetros de injeção: 
� Pressão de recalque: ao ser resfriado, o material injetado contrai na 
cavidade e, portanto, deve ser introduzido mais material de maneira a manter o 
volume da peça constante. Para isso serve a fase de recalque. A pressão sobre a 
peça atinge, com o tempo, também um nível constante, uma vez que a peça é 
solidifica cada vez mais (MICHAELI et al., 1995); 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
18
� Tempo de recalque: é o tempo em que atua a pressão de recalque, que 
mantém o volume de material injetado na cavidade (MICHAELI et al., 1995); 
� Tempo de resfriamento: o tempo de resfriamento se refere ao tempo após o 
recalque e termina com a extração. O tempo é ajustado de maneira que a peça 
tenha apenas uma temperatura determinada, e, com isso seja geometricamente 
estável (MICHAELI et al., 1995); 
� Curso de dosagem: é a ação realizada pela injetora para transportar o 
material do funil em direção ao bico de injeção por meio de um parafuso, que gira 
em um cilindro. O material é compactado e fundido, o avanço do material cessa 
quando o parafuso atinge uma determinada posição (MICHAELI et al., 1995); 
� Força de fechamento: é a força desenvolvida por um mecanismo da injetora, 
necessária para manter o molde fechado durante o tempo necessário do ciclo de 
injeção de plástico (ROSATO et al., 2000). Essa força de fechamento deve ser maior 
de 10% a 15% que a pressão de injeção. É calculada pela Equação 2.1. 
 
F = A . Pcav Eq. 2.1. 
 
Onde: 
F = força de fechamento em (toneladas); 
A = área projetada em (cm2); 
P = pressão interna na cavidade em (bar). 
 
� Pressão de injeção: é a pressão necessária para promover o preenchimento 
do molde com material plástico fundido. A intensidade da pressão de injeção 
depende do tipo de material, temperatura do molde, canais de injeção e pontos de 
entrada (ROSATO et al., 2000); 
 
Pinj = [bar] ou [MPa] Eq. 2.2. 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
19
� Velocidade de injeção: pode ser traduzida como o tempo de preenchimento 
do material fundido. Portanto, quanto maior a velocidade de injeção, mais rápido é o 
preenchimento da cavidade (ROSATO et al., 2000); 
 
Vinj = [cm3 / s] Eq. 2.3. 
 
� Temperatura de injeção: é a temperatura indicada para o processamento, 
cada material (polímero) tem a sua temperatura de processamento. As injetoras têm 
diversas zonas de aquecimento do cilindro que deve ser programada de acordo 
coma matéria-prima que será usada (HARADA, 2004); 
� Tempo de injeção: é o intervalo de tempo entre o instante em que a rosca 
avança o momento em que a pressão de injeção para de atuar. Geralmente, a 
velocidade inicial é de 3,0 cm/s, caindo para 0,1 cm/s quando as cavidades 
estiverem cheias, sendo que, posteriormente, a rosca ou o pistão age no sentido de 
empacotar o material nas cavidades (HARADA, 2004); 
� Temperatura do molde: moldes com temperaturas altas reduzem tensões 
internas, originam superfícies mais brilhantes e minimizam linhas de junção ou solda 
e marcas de fluxo do material. A temperatura mínima recomendada para o molde 
está em torno de 20 ºC. A temperaturamáxima para termoplásticos amorfos é de 
cerca de 70 ºC (HARADA, 2004). 
Segundo (VOLPATO et al., 2006), o processo de injeção de plásticos em um 
molde-protótipo requer ajustes iniciais mais cuidadosos do que os realizados para 
um molde metálico de produção, sob pena de danificar os insertos logo no início do 
processo. Em muitos casos, o profissional que opera o equipamento recorre à sua 
experiência prática para este ajuste. 
Para obtenção dos dados resultantes da injeção em molde-protótipo, uma 
metodologia deve ser seguida para que possa repetir o procedimento para todos os 
testes. O uso do Método da Injeção Progressiva (short shot), que procura orientar 
seqüencialmente os ajustes da máquina, oferece a possibilidade de uma repetição 
criteriosa do trabalho (BARRY et al., 1995). Os ajustes são realizados na seguinte 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
20
seqüência: curso de dosagem, checagem da velocidade de injeção, ajuste da 
pressão de injeção, ajuste do tempo de injeção e ajuste do tempo de recalque. Este 
método foi elaborado para metal e, após a sua aplicação para insertos de resinas 
poliméricas, foi verificada a necessidade de apenas alguns pequenos ajustes 
(BARRY et al., 1995). 
A cada ciclo de injeção em um molde-protótipo os insertos podem ser 
resfriados com ar comprimido até uma temperatura padrão que determina o início de 
um novo ciclo. A temperatura do molde durante o processo de injeção é ligeiramente 
menor do que as temperaturas utilizadas em moldes metálicos. No estudo de inserto 
de resina epóxi em molde de injeção, a temperatura do molde utilizada foi de 42ºC, 
permitindo uma variação de mais ou menos 2ºC. O controle de temperatura foi 
realizada por um termômetro infravermelho com leitura direta e medição em vários 
pontos dos insertos, verificando-se a cada ciclo a temperatura do macho e da 
cavidade (VOLPATO et al., 2003). 
De acordo com (VOLPATO et al., 2006), o tempo de resfriamento do material 
dentro da cavidade de um molde de resina, é maior do que em moldes metálicos, 
dependendo do material dos insertos e do polímero a ser injetado. Outro fator 
relevante na injeção é a vida do inserto. O processo deve ser finalizado assim que 
sejam observados os primeiros sinais de danos nos mesmos, normalmente desgaste 
por adesão, quebra ou lascamento da geometria dos insertos. 
 
2.7 Polímeros 
 
Polímero é qualquer material orgânico ou inorgânico, sintético ou natural, que 
tenha um alto peso molecular e com variedades estruturais e repetitivas, sendo que 
normalmente esta unidade que se repete é de baixo peso molecular. A palavra 
polímero vem do grego poli, cujo significado é “muito”, e de mero que quer dizer 
“parte” ou “unidade” que (se repete). Os meros, para formarem um polímero, são 
ligados entre si através de ligações primárias, estáveis MANRICH (2005). 
Os polímeros são macromoléculas caracterizadas por seu tamanho, estrutura 
química e interações intra e intermoleculares. Possuem unidades químicas ligado 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
21
por covalência repetida regulamente ao longo da cadeia (os meros). O número de 
meros da cadeia polimérica é denominado grau de polimerização, DP (degree of 
polymerization), conforme MANO e MENDES (1999). 
Um polímero pode ser amorfo ou cristalino. Um polímero cristalino é aquele 
cujos átomos ou moléculas estão localizados em posições relativamente definidas e 
ordenados, que se repetem em 3 dimensões e que formam uma figura geométrica. 
Um polímero amorfo é quando os átomos não têm nenhum ordenamento geométrico 
(CANEVAROLO, 2004). 
De acordo com CHAVES et al. (2002) se uma molécula polimérica possui uma 
estrutura regular pode chegar a ordenar-se e alcançar um certo grau de 
cristalinidade. Pode-se mencionar que os fatores que afetam a cristalinidade são: a) 
a linearidade do polímero b) a ausência de ramificações laterais na cadeia 
poliméricas e c) um alto grau regularidade estrutural. 
Apesar disto, a presença de regiões cristalinas em um polímero dá origem a 
mudanças importantes em propriedades tais como: densidade, rigidez e 
transparência. 
Para explicar o fenômeno de cristalinidade dos polímeros pode-se lançar mão 
de uma teoria que trata da existência de pequenos cristais presentes em certos 
polímeros, cristais estes da ordem de poucos angstrons (Å) de comprimento. Os 
cristalitos consistem pois em pequenas pilhas de segmentos pertencentes a 
diferentes moléculas, as quais se empilham dentro de uma alta ordem de 
regularidade. O processo de empilhamento é altamente específico e pode ser visto a 
partir de ensaios de difração de Raios X. 
Maiores detalhes sobre a caracterização dos polímeros serão apresentados 
nas seções 2.9. 
 
2.7.1 Classificação 
 
Segundo HARADA (2004), os materiais polímeros são classificados em dois 
grandes grupos: termoplásticos e termoestáveis (ou termofixos). Os termoplásticos 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
22
atingem o estágio de amolecimento ao serem aquecidos, podendo ser moldados. 
Esta troca de estado não altera sua estrutura química, o que permite que uma vez 
resfriado, ele possa ser novamente aquecido e reaproveitado. 
Termoplástico é um polímero que, a uma dada temperatura, apresenta alta 
viscosidade podendo ser conformados e moldados. Antes de atingir o estado fundido 
passam por uma transição vitria. É um material polimérico sintético, que, quando 
sujeito à ação de calor, facilmente se deforma podendo ser remodelado e 
novamente solidificado mantendo a sua nova estrutura (HARPER, 2000). Como 
exemplo tem-se: polipropileno, polietileno, policloreto de vinil, entre outros. 
Os termoestáveis possuem as mesmas propriedades de amolecerem ao serem 
aquecidos, sendo posteriormente moldados. No entanto, ele passa por um processo 
de cura (transformação química irreversível) tornando-se rígido. Após a cura ele é 
infusível e insolúvel. Tem-se como exemplo: baquelite, resina epóxi, entre outros 
(CANEVAROLO, 2002). 
De acordo com CANEVAROLO (2002), a cura é a mudança das propriedades 
físicas de uma resina por reação química, pela ação de um catalisador e/ou calor e 
um agente de cura. A cura gera a formação de ligações cruzadas entre as cadeias 
poliméricas, formando uma rede tridimensional. 
 
2.7.2 Características 
 
De acordo com HARADA (2004), a maioria dos materiais poliméricos (ou 
plásticos) é de natureza orgânica, tendo como principal componente o Carbono 
adicionado aos elementos Hidrogênio, Oxigênio, Nitrogênio e Cloro. 
No caso da moldagem por injeção, a forma é dada pela geometria da cavidade 
do molde. As Tabelas 2.1 e 2.2 apresentam algumas características de 
transformação dos plásticos mais conhecidos. 
 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
23
Tabela 2.1 - Características físicas e de transformação dos termoplásticos mais 
conhecidos (HARADA, 2004) 
 
 
Te
rm
op
lá
st
ic
os
 
Nome genérico Abreviatura 
Massa 
esp. 
g/cm³ 
Temp. de 
transformação 
( °C) 
Temp. máx. 
de resist. no 
serviço (°C) 
Acetato de 
Celulose CA 1,34 184 – 230 60 
Aceto-Butirato de 
Celulose CAB 1,22 160 – 200 70 
Poliamida (Nylon) PA 1,15 180 – 290 100 
Cloreto de 
Polivinila Rígido PVC 1,45 175 – 200 65 
Cloreto de 
Polivinila Flexível PVC 1,45 175 – 200 65 
Polimetilmetacrilato PMMA 1,18 180 – 230 80 
Poliestireno PS 1,04 180 – 210 80 
Acrilonitrilo-
Butadieno Estireno ABS 1,05 180 – 250 80 
Acrilonitrilo-
Estireno SAN 1,08 220 – 240 85 
Polietileno Baixa 
densidade PEBD 0,92 150 – 175 90 
Polietileno alta 
densidade PEAD 0,96 185 – 220 105 
Polipropileno PP 0,91 200 – 220 140 
Policarbonato PC 1,20 240 – 290 130 
Polioximetileno 
(acetal) POM 1,40 175 – 190 95 
Te
rm
oe
st
áv
ei
s 
Fenol-Formaldeído 
(baquelita) PF 1,37 149 – 177 160 
Uréia-Formaldeído 
(uréia) UF 1,45– 
1,55 135 – 188 135 
Melamina-
Formaldeído 
(melamina) 
MF 1,40 – 
1,55 135 – 188 100 
Poliéster 
UP 1,6 – 2,1 120 – 180 120 (com fibra de vidro) 
 
A contração é uma característica dos polímeros, que ao serem esfriados, se 
contraem resultando em produto final menor que a cavidade do molde. Onde essa 
contração acontece de forma volumétrica. 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
24
Na confecção da cavidade de um molde, deve-se levar em conta um 
coeficiente para compensar a contração, especificadas na Tabela 2.2. Onde as 
dimensões da cavidade deve ser maior que as dimensões do produto. 
 
Tabela 2.2 - Contração de materiais termoplásticos mais utilizados 
(HARADA, 2004) 
 
Materiais Abreviaturas % de contração 
Acetato de Celulose CA 0,3 – 0,7 
Acetato-Butirato de Celulose CAB 0,2 – 0,5 
Poliamida (Nylon) PA 1,0 – 2,5 
Cloreto de Polivinila (rígido) PVC 0,1 – 0,2 
Cloreto de Polivinila (flexível) PVC 0,2 – 2,0 
Polimetilmetacrilato PMMA 0,2 – 0,8 
Poliestireno PS 0,2 – 0,6 
Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno ABS 0,3 – 0,8 
Acrilonitrilo-Estireno SAN 0,2 – 0,5 
Polietileno baixa densidade PEBD 1,5 – 3,0 
Polietileno alta densidade PEAD 1,5 – 3,0 
Polipropileno PP 1,5 – 2,5 
Policarbonato PC 0,5 – 0,7 
Polioximetileno (acetal) POM 2,5 
 
2.7.3 Polipropileno 
 
O Polipropileno (PP) é um termoplástico, semi-cristalino, pertencentes ao grupo 
das poleolefinas. Muitos são os fatores que podem alterar suas propriedades, entre 
elas o grau de cristalinidade, a tenacidade e a massa molar. 
O PP apresenta resistência excepcional às rupturas por flexão e fadiga, 
resistência química e ótimas propriedades elétricas. A temperatura de 
processamento 200°C – 220°C. Isso o torna indicado para tanques de produtos 
químicos; conexões e válvulas; aparelhos ortopédicos e brinquedos (HARADA, 
2004). 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
25
Segundo MANO e MENDES (2004), o PP com sua baixa densidade, baixo 
custo e a facilidade de moldagem têm proporcionado o crescente uso na indústria 
automobilística. 
HARPER (2000) relata que o PP é um polímero versátil usado tanto na 
extrusão como na moldagem por injeção. Ele é sintetizado pela polimerização de 
propileno, um monômero derivado de produtos petrolíferos através da reação 
mostrada na Figura 2.12. 
 
Figura 2.12 - Reação química no preparo do PP (HARPER, 2000). 
 
O seu baixo custo aliado a sua versatilidade são aspectos importantes que 
propiciam o emprego deste polímero e o conseqüente interesse por desenvolvimento 
de pesquisas com este material (MACHADO, 2002). 
As aplicações indicadas pelo fabricante são: utilidades domésticas; tampas 
com lacre ou flip-top; Tampas injetadas para uso geral. A Tabela 2.3 apresenta 
algumas propriedades típicas, segundo boletim técnico BRASKEM (2009). Dados 
completos fornecidos pelo fabricante apresentados no Anexo B. 
 
Tabela 2.3 - Propriedades do polipropileno H 301 (BRASKEM, 2009) 
 
Propriedades Unidades Valores 
Densidade g/cm³ 0,905 
Resistência à Tração no Escoamento MPa 32 
Dureza Rockwell (Escala R) - 100 
Resistência ao Impacto Izod a 23°C J/m 24 
 
Na seção 2.9 são apresetados maiores detalhes do processamento e 
propriedades do polipropileno. 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
26
2.8 Resinas poliméricas comerciais para fabricação de insertos 
 
Existe no mercado um número considerável de resinas, geralmente a base de 
epóxi ou poliuretano, para ser usado em diversas aplicações tais como: modelagem, 
gabaritos, estilos de checagem, conformação de chapas e para a injeção de 
plásticos. Uma resina indicada para injeção é a RenCast 6470 feita por HUNTSMAN. 
Outras resinas que vem sendo testada em vários trabalhos do NUFER, conforme 
(YANG e RYU, 2001, LANZ et al., 2002 e VOLPATO e DERINIEVICKI, 2005). 
A RenCast 6470 é um sistema de poliuretano de fundição, rígido, com alta 
resistência mecânica, quando utilizado com carga DT 082. Ela é útil para aplicações 
de fundição de grandes volumes por apresentar baixa exotermia durante a cura 
(HUNTSMAN, 2003). É indicada para ferramentas de conformação de chapas 
metálicas, duplicação de gabaritos de fresagem, modelos de fundição, dispositivos 
de aferição e controle, ferramentas para termoformagem a vácuo, moldes negativos 
e acessórios, além de moldes de grande volume para a indústria de cerâmica. A 
Tabela 2.4 apresenta as características da resina RenCast 6470. 
 
Tabela 2.4 - Dados técnicos da resina RenCast 6470 (HUNTSMAN, 2003) 
 
Características Dados Unidade 
Cor Conhaque - 
Densidade 1,84 g/cm3 
Resistência à compressão 10,1 Kg/mm2 
Resistência à flexão 8,0 Kg/mm2 
Resistência à tração 3,3 Kg/mm2 
Alongamento 0,6 % 
Dureza Shore D 86-90 Unidade 
 
A resina RenShape 5166 possui composição a base de poliuretano. É uma 
alternativa moderna para produzir modelos de estilo, padrão maquetes, gabaritos de 
aferição e controle, ferramentas protótipo para fundição e ferramentas para 
conformação de metais. A Tabela 2.5 apresenta as especificações referente à 
referida resina. 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
27
Tabela 2.5 - Dados técnicos da resina RenSape 5166 (HUNTSMAN, 2003) 
 
Características Dados Unidade 
Cor Marfim - 
Densidade 1,7 g/cm3 
Resistência a flexão 55-65 N/mm2 
Resistência a compressão 90-100 N/mm2 
Dureza Shore D 85-90 Unidade 
Estabilidade Dimensional 90-100 °C 
 
LANZ et al. (2002) realizaram um estudo de usinabilidade em um material 
comercial (resina epóxi com carga de alumínio) para fabricação de moldes-protótipos 
usinado com CNC. Neste estudo foram observadas as forças de corte, acabamento 
superficial e o lascamento da resina na saída da ferramenta para a caracterização 
da usinabilidade da mesma, onde foi constatado que os parâmetros citados podem 
ser considerados os mais importantes na usinagem de resina para a fabricação de 
insertos. 
Neste trabalho, os autores constataram que em determinadas condições de 
corte na usinagem de resina, ocorre lascamento na saída da ferramenta devido a 
profundidade de corte e velocidade de avanço da ferramenta afetando também o 
acabamento superficial. Segundo os autores, esse problema pode ser minimizado 
diminuindo a profundidades de corte e a velocidade de avanço da ferramenta. 
Visando identificar resinas poliméricas para compor um banco de dados para 
auxiliar na seleção de materiais para moldes-protótipos usinados, VOLPATO et al. 
(2003) estudaram as propriedades de densidade, dureza, tensão de ruptura e 
resistência à compressão das resinas. 
Neste estudo, três resinas do fabricante HUNTSMAN (RenShape 460, 
RenShape 5166 e RenShape Express 2000) foram testadas para a injeção de 
polipropileno. Dentre as resinas estudadas, apenas a RenShape Express 2000 era 
recomendada para fabricação de moldes para injeção. A resina RenSharpe Express 
460 não apresentou bons resultados, sendo descartada para uso de injeção de 
polímeros. 
Foi evidenciada uma diferença considerável nos valores de densidade, dureza 
e tensão de ruptura desta em relação às outras Tabela 2.6. As resinas que 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
28
apresentaram melhores resultados foram as que possuem os valores maiores para 
as propriedades estudadas. Vale ressaltar que neste trabalho não foi realizado 
análise da resistência do moldado em comparação com o injetado em molde de aço. 
 
Tabela 2.6 - Propriedades de algumas resinas testadas por (VOLPATO et al., 2003) 
 
Tipo de Resina RenShape 460 RenShape 5166 Express 2000 
Densidade (Kg/m3) 770 1660 1800 
Dureza (Shore D) 60-64 90 91 
Tensão de Ruptura (MPa) 12,4 33,6 62,1 
Resistência à Compressão (MPa) 15,2 65,5 251,7 
 
Em outro estudo realizado por VOLPATO e DERENIEVICKI (2005) sobre a 
usinabilidade de algumas resinas, observa-se uma preocupaçãocom os resultados 
relacionados à rugosidade e ao lascamento dos insertos durante a usinagem. 
DERENIEVICKI (2007) estudou um procedimento para testar insertos de 
resinas poliméricas: NP 1007, LAB 1000 e RenShape 5166 para a fabricação de 
moldes-protótipos usinados pelo sistema CAD/CAM/CNC, para injeção de polímeros. 
Nesse trabalho, foram analisadas algumas características das resinas como: 
usinabilidade, rugosidade e a dureza da superfície juntamente com o desempenho e 
o desgaste dos insertos em função da injeção dos polímeros PP e ABS. Ressalta-se 
que neste trabalho também não foi analisada a resistência das peças injetadas 
(Figura 2.13). 
 
 
Figura 2.13 - Teste de usinagem em Resina RenShape 5166 (DERENIEVICKI, 2007). 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
29
A média da rugosidade da superfície usinada em Ra (�m), do estudo do 
DERENIEVICKI (2007), está apresentada na Tabelas 2.7. Nota-se que à medida que 
se aumentam os avanços, também os valores de rugosidade aumentam, em ambas 
as velocidades de corte. 
 
Tabela 2.7 - Rugosidade média Ra (µm) obtida com 
velocidade de corte (Vc) em m/min. 
 
fz Resina RenShape 5166 
(mm/faca) Vc = 100 Vc = 157 
0,025 0,71 0,67 
0,05 0,87 1,20 
0,1 1,46 1,38 
0,2 1,82 1,78 
0,3 2,57 2,11 
Profundidade de corte 3mm; fresa de topo reto de Ø10mm 
fz = Avanço por faca (mm/faca) 
 
A velocidade de corte Vc em (m/min.), está representada pela Equação 2.4. 
 
 Eq. 2.4. 
 
Onde: 
 = velocidade de corte (m/min); 
 = constante aproximada de 3,1415; 
D = diâmetro da fresa em (mm); 
n = número de rotações/minuto em (rpm). 
 
 
 Eq. 2.5. 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
30
O avanço por faca fz (mm/faca) é mostrada na Equação 2.6. 
 Eq. 2.6. 
 
Onde: 
f z = avanço por faca (mm/faca); 
f f = avanço da mesa (mm/min.); 
n = número de rotações por minuto (rpm); 
z = número de dentes da fresa. 
 
O autor observou que a rugosidade da superfície usinada apresenta valores 
crescentes à medida que os valores de avanços vão aumentando. Também foi 
observado que para os mesmos valores de avanço, quando aplicadas maiores 
velocidades de corte os valores de rugosidade reduziram. 
VOLPATO e AMORIM (2004) estudaram as limitações do processo de 
usinagem pelo sistema CAD/CAM/CNC, de insertos de resina para moldes. Foi 
constatado que quando a geometria da peças a ser usinada não é muito complexa a 
usinagem a CNC se torna viável. 
RAGAERT et al. (2006) estudaram o desempenho de ferramental rápido 
(molde híbrido) de material polimérico produzido pelo processo de Sinterização 
Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering - SLS), para injeção de polipropileno. Os 
autores concluíram que o ferramental é viável quando: a geometria do produto é 
complexa, para a fabricação de pequeno lote protótipos, mas têm limitações: não 
garantem uma precisão dimensional inferior a 0,1mm. O desgaste de ferramenta 
acontece mais cedo em relação ao um ferramental convencional, que pode ser 
melhorado com um tratamento de revestimento nas cavidades. 
BARETA (2007) no estudo de materiais alternativos de moldes híbridos, 
definido pelo autor como sendo moldes que fazem uso de técnicas e materiais 
diferentes não convencionais usados na construção dos insertos (macho e cavidade) 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
31
(alumínio, zamak ou resina epóxi), é demonstrado que a usinagem CNC é viável 
quando a geometria da peça não é complexa. 
 
2.9 Características e efeitos do processo de injeção nas propriedades dos 
moldados 
 
Nesta seção são apresentados alguns estudos realizados sobre características 
dos moldados no processo de injeção realizados em moldes-protótipos. 
FOGGIATTO et al. (2004) pesquisaram a aplicação de moldes de ABS 
fabricado pela tecnologia de prototipagem rápida denominado de Modelagem por 
Fusão e Deposição (FDM), na moldagem por injeção de termoplásticos PP e PEBD. 
Os autores concluíram que a moldagem por injeção de termoplásticos em 
moldes de ABS mostrou-se viável para a produção de pequenos lotes de peças com 
geometrias simples em PEBD e PP. Os estudos em corpos de prova de PP injetados 
em ABS revelaram pequenas diferenças de orientação e de cristalinidade, no 
entanto, suas propriedades mecânicas não foram afetadas, sendo estas similares às 
injetadas em moldes convencionais. 
Em outro trabalho, FOGGIATTO (2005) estudou os procedimentos de injeção 
em PP moldado em insertos de ABS fabricado pelo processo FDM. O procedimento 
de ajuste da injetora Arburg Allrounder 320S 50T de moldagem por injeção utilizado 
foi o método de preenchimento incompleto (short shot method), dividido em duas 
etapas Tabelas 2.8 e 2.9. 
 
Tabela 2.8 - Parâmetros de injeção para o PP a 170 ºC - 1ª etapa (FOGGIATTO, 2005) 
 
Parâmetros de injeção Inserto de ABS Inserto de aço 
Pressão de injeção (Bar) 270 310 
Pressão de recalque (Bar) 160 155 
Tempo de recalque (s) 7 12 
Velocidade de injeção (m/s) 0,12 0,11 
Temperatura do cilindro (ºC) 170, 165, 160, 155, 150 180, 175, 165, 160, 155 
 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
32
Tabela 2.9 - Parâmetros de injeção para o PP a 205 ºC - 2ª etapa (FOGGIATTO, 2005) 
 
Parâmetros de injeção Inserto de ABS Inserto de aço 
Pressão de injeção (Bar) 220 250 
Pressão de recalque (Bar) 120 200 
Tempo de recalque (s) 15 30 
Velocidade de injeção (m/s) 0,15 0,05 
Temperatura do cilindro (ºC) 200, 195, 190, 185, 180 205, 200, 195, 190, 185 
 
Segundo este autor, o uso do método de preenchimento incompleto durante a 
determinação dos parâmetros de injeção não se mostrou adequado para inserto em 
ABS, pois são utilizadas pressões muito altas, sobrecarregando o inserto já na fase 
de otimização dos parâmetros de injeção (tryout). 
BARETA et al. (2006) em seus estudos sobre moldes híbridos utilizaram um 
simulador computacional (software Moldflow MPI), para um estudo preliminar sobre 
o processo de injeção, onde parâmetros como tempo de injeção, tempo de recalque 
e ciclo, pressão de injeção e recalque foram obtidos através das simulações e 
aplicados na máquina injetora de acordo com a Figura 2.14. 
 
Figura 2.14 - Gradiente de pressão conforme simulação 
 no Moldflow (BARETA et al., 2006). 
 
Quatro materiais diferentes foram utilizados na confecção dos insertos machos: 
aço AISI P20, Alumínio, Zamak e resina epoxídica, no inserto onde é feita a 
cavidade o material utilizado foi de aço. 
Capítulo 2 Fabricação de molde-protótipo e características do moldado 
 
33
Nesse trabalho, foi analisada a influência dos materiais (aço-P20, Alumínio, 
Zamak, resina epoxídica) empregados no “macho” do molde, em conjunto com a 
variável de temperatura das cavidades (30 ºC, 50 ºC e 70 ºC) durante a injeção. 
Os resultados mostraram, que em sua maioria, não houve maiores diferenças 
entre os aspectos dimensionais. Contudo, a resistência mecânica das peças 
injetadas foi influenciada pelos diferentes tempos de ciclos usados. Esses tempos de 
ciclo foram configurados devido às diferentes características térmicas dos materiais 
empregados nos machos (condutividade e coeficiente de expansão térmica). 
HOPKINSON e DICKENS (2000) estudaram o comportamento de molde de 
resina fabricado pelo processo de prototipagem rápida e molde de alumínio pelo 
processo de usinagem para a injeção de polipropileno. Os autores constataram que 
a pressão de fechamento foi 12,5% menor e a pressão de injeção foi 25% menor no 
molde de resina em relação ao molde de alumínio. O tempo de resfriamento foi 25% 
maior no molde de resina que no molde de alumínio, isso se deve, segundo os 
autores, ao fato da baixa difusividade térmica da resina. O trabalho concluiu que 
dentro das condições estudadas o molde de resina é viável para a produção de um 
pequeno lote de peças. 
AHRENS et al. (2002) estudaram as