Moldagem por injeção de reflectores traseiros para automóveis

O refletor traseiro vermelho dos automóveis é um dispositivo de segurança obrigatório. Trata-se, na sua maioria, de lentes de plástico vermelhas com prismas que refletem a luz proveniente dos faróis dos veículos que se aproximam em sentido contrário. Isto torna o automóvel visível à noite ou em condições de fraca visibilidade, mesmo quando as luzes estão desligadas. O refletor traseiro vermelho do automóvel é uma peça de segurança que ajuda a prevenir colisões traseiras.

O refletor traseiro vermelho para automóveis funciona com base no princípio das propriedades refletoras da luz. Quando um feixe de luz incide sobre os prismas internos, a luz é refletida, criando o brilho visível na peça de plástico. Para funcionarem eficazmente, os refletores vermelhos devem cumprir os seguintes critérios de desempenho fotométrico e normas de durabilidade dos materiais.

1. Conformidade com a intensidade de reflexão: Para garantir que seja refletida luz suficiente de volta para a fonte, a produção de refletores traseiros deve cumprir normas específicas de desempenho fotométrico, incluindo a ECE R3 e a SAE J594.
2. Cores precisas e estáveis: A peça deve refletir a luz branca incidente como luz vermelha. A cor refletida deve permanecer estável ao longo de toda a vida útil da peça.
3. Cobertura total do ângulo: O refletor traseiro vermelho do automóvel deve ser concebido para refletir os feixes de luz provenientes de uma ampla gama de ângulos típicos de feixe dos faróis e de posições de observação. Isto tem como objetivo garantir a visibilidade, independentemente da direção de aproximação.
4. Resistência a altas e baixas temperaturas: O material e o revestimento refletor utilizados na produção de refletores traseiros devem resistir a temperaturas extremas sem rachar, descascar ou sofrer degradação em termos de funcionamento e aspeto.
5. Resistência aos raios UV e ao envelhecimento: Uma vez que a peça está constantemente exposta aos raios UV, deve ser fabricada com materiais resistentes à degradação causada por esses raios. A degradação do material ou o amarelecimento são sinais comuns de envelhecimento resultante da degradação causada pelos raios UV.
6. Resistência à corrosão causada pela água e por produtos químicos: O material deve ser resistente à penetração de humidade. Deve também resistir à corrosão causada por produtos químicos comuns no setor automóvel, incluindo óleos, combustíveis e agentes de limpeza, e impedir a formação de embaciamento interno.
7. Resistência a impactos e riscos: A estrutura exterior do refletor traseiro vermelho do automóvel deve ser suficientemente resistente para suportar riscos que possam comprometer as suas propriedades refletoras. Além disso, deve resistir a pequenos impactos.
8. Impermeabilização selada: Durante a montagem, o refletor deve ser devidamente vedado para impedir que a água e o pó entrem no sistema ótico refletor interno e comprometam o desempenho e a durabilidade.

Fatores necessários para o funcionamento eficiente do refletor traseiro vermelho dos veículos automóveis

Quatro fatores principais irão influenciar a eficiência com que um refletor traseiro de automóvel cumpre a sua função principal de garantir a segurança passiva. Estes fatores incluem a seleção de materiais, a conceção estrutural, o controlo do processo e os sistemas de inspeção.

Seleção de materiais

Os resultados pretendidos só podem ser alcançados através da escolha dos materiais adequados. Para moldar a lente exterior, utiliza-se plástico transparente e resistente ao impacto, como o polimetilmetacrilato (PMMA). Estes materiais oferecem também uma excelente clareza ótica e resistência ao impacto de detritos da estrada, a temperaturas extremas e à exposição aos raios UV.

A camada interna refletora é normalmente constituída por um revestimento de alumínio altamente polido. Também é possível aplicar uma película refletora depositada por vapor sobre uma base de plástico moldado, de modo a criar uma superfície altamente refletora numa ampla gama de comprimentos de onda. A caixa do refletor é normalmente fabricada em plástico ABS leve e resistente às intempéries.

Conceção estrutural

O design de um refletor traseiro vermelho de um automóvel influencia a forma como este capta a luz e a devolve aos olhos do condutor que circula atrás. A retrorreflexão é normalmente conseguida nestas peças através da utilização de pequenas esferas de vidro com cantos em forma de cubo ou de prismas. O ângulo e o posicionamento destes microprismas têm de ser extremamente precisos.

A forma, o tamanho e a localização dos refletores no veículo devem obedecer aos requisitos regulamentares, de modo a garantir que cumprem os critérios específicos de alcance e ângulo de visibilidade. Além disso, o design deve integrar-se na estética do veículo.

Controlo de processos

Os controlos rigorosos de fabrico são cruciais para manter a uniformidade na qualidade e no desempenho do produto entre os diferentes lotes. Utiliza-se um molde de precisão para o refletor traseiro, a fim de produzir as complexas estruturas prismáticas com a precisão necessária ao nível do mícron. O controlo do processo gere fatores como a pressão e a temperatura para evitar a deformação do material.

O controlo deve ser rigoroso em todas as etapas de produção, desde a aplicação do revestimento refletor através de metalização a vácuo até à montagem final da lente na caixa. Qualquer falha nestas etapas afetará a propriedade refletora. Por exemplo, uma vedação ou montagem deficiente pode levar à entrada de sujidade e humidade, o que comprometerá as superfícies refletoras internas.

• O papel do fornecedor no controlo do processo de produção de refletores traseiros: Os fornecedores de moldagem por injeção de refletores traseiros têm uma enorme responsabilidade no controlo do processo, no sentido de garantir que a peça cumpre as expectativas do cliente e as normas regulamentares. O controlo do processo por parte dos fornecedores inclui o cumprimento dos requisitos essenciais do molde e a otimização dos parâmetros essenciais da moldagem por injeção.

Sistemas de inspeção

Embora a inspeção humana tenha sempre prioridade, os refletores traseiros vermelhos dos automóveis são submetidos a uma inspeção ótica automatizada para detetar defeitos superficiais, inconsistências de fabrico ou riscos que possam não ser visíveis a olho nu. Os ensaios de durabilidade em diferentes condições (choques térmicos, elevada exposição aos raios UV) ajudarão a prever a sua fiabilidade a longo prazo.

Para além dos testes para detetar defeitos visuais, a peça deve ser submetida a testes de desempenho rigorosos, a fim de garantir que cumpre os requisitos mínimos relativos ao coeficiente de intensidade luminosa e à eficiência retrorrefletora em ângulos de incidência e de observação específicos. Deve ser submetida a testes realizados por entidades independentes, para verificar a conformidade com as normas regulamentares nacionais e internacionais.  

Requisitos e preocupações do cliente

O cliente contactou a First Mold para a produção de refletores traseiros. A sua principal preocupação era garantir que o desempenho refletor da peça cumprisse as normas da indústria automóvel. Uma vez que o material escolhido era o PMMA, que é higroscópico e apresenta baixa resistência ao calor, o cliente também estava preocupado em conseguir um aspeto impecável.

A viscosidade do PMMA no estado fundido varia significativamente com a temperatura. Se a temperatura for demasiado elevada, o material degrada-se; se for demasiado baixa, provoca injeções incompletas ou linhas de fluxo. O mesmo problema pode ocorrer se a velocidade ou a pressão de injeção não forem ajustadas corretamente. A sensibilidade à temperatura e à pressão, bem como a natureza higroscópica do material, dificultam a obtenção de uma transparência ótica perfeita.

Uma vez que o cliente estava a trabalhar com um prazo apertado (o que é habitual na indústria automóvel), também estava preocupado com o calendário de entrega. O incumprimento desse calendário pode acarretar enormes perdas financeiras para o cliente.

Solução

Depois de o cliente ter detalhado os seus requisitos e preocupações, os engenheiros da First Mold analisaram cuidadosamente o projeto do refletor traseiro vermelho para automóveis e definiram os requisitos críticos de controlo do processo, com vista a fornecer o melhor molde de refletor traseiro para o projeto.  

Requisitos relativos ao molde do núcleo

O molde do refletor traseiro é especializado porque o núcleo forma a superfície retrorrefletora crítica e altamente polida. Normalmente, requer um desenho de molde invertido, em que o núcleo se encontra na metade fixa, para evitar marcas de ejeção na superfície funcional. Os pontos críticos de controlo do processo identificados pelos engenheiros da First Mold para a produção do molde de reflexor traseiro do cliente, no âmbito da fabricação rápida de ferramentas, incluem:

• Precisão da cavidade: A cavidade do molde deve ter uma tolerância apertada (±0,0254 mm para as dimensões do molde e ±0,05 mm para a peça acabada).
• Material do molde: Para obter o acabamento superficial pretendido para o refletor traseiro vermelho automóvel, foi importante utilizar ligas de alumínio de alta resistência com uma vida útil de até 100 000 disparos.
• Sistema de arrefecimento: Foi implementado um canal de arrefecimento conformável para garantir uma distribuição uniforme da temperatura e minimizar a deformação. Os canais de arrefecimento foram colocados a uma distância correspondente a cerca de 2 a 2,5 vezes o diâmetro da superfície da cavidade. O diâmetro recomendado foi de 8 mm.
• Conceção da comporta e da abertura de ventilação: Foi necessário escolher um tipo de cano de alimentação adequado, com diâmetros adaptados à espessura da peça; por exemplo, de 0,8 a 2 mm para canos de alimentação do tipo pino. Quanto à profundidade do orifício de ventilação, os engenheiros da First Mold optaram por um valor entre 0,04 e 0,06 mm, com uma largura de 3 a 5 mm.
• Mecanismo de ejeção: O tamanho e a localização dos pinos de ejeção são fundamentais para a remoção segura do refletor traseiro vermelho moldado do automóvel, de modo a evitar danos nas superfícies com acabamento de alta qualidade.

Requisitos para a moldagem por injeção do refletor traseiro central utilizando PMMA

Para garantir que o fabrico do refletor traseiro através de moldagem por injeção cumprisse os requisitos do cliente, o controlo de processos da First Mold centrou-se no pré-tratamento do material e na otimização dos parâmetros-chave de moldagem, incluindo temperatura, pressão, velocidade, etc.

• Pré-tratamento do material: O PMMA, o material escolhido, é higroscópico. Antes do processamento, a secagem era essencial para evitar a formação de bolhas durante a moldagem. A formação de bolhas reduz a transparência. A First Mold conseguiu reduzir o teor de humidade do PMMA para menos de 0,04%, submetendo-o a um processo de secagem a 80-90 °C durante 2 a 4 horas.
• Controlo da temperatura: Para garantir um fluxo uniforme, o PMMA foi mantido a uma temperatura de fusão estável de 210-270^oC. Uma temperatura estável do molde entre 40 e 80^oO C, no caso do PMMA, era essencial para o acabamento da superfície e a estabilidade dimensional.
• Controlo da pressão e da velocidade: Muitas vezes, é necessário ajustar a velocidade de injeção para encher rapidamente o molde e evitar um arrefecimento prematuro. A pressão de injeção para o PMMA foi mantida entre 80 e 120 MPa, enquanto a pressão de manutenção após a injeção foi de 40 a 60 MPa.
• Controlo de estabilidade: Recorreu-se ao Controlo Estatístico de Processos para monitorizar em tempo real os parâmetros críticos do molde do refletor traseiro vermelho para o setor automóvel. Esta abordagem ajudou os engenheiros da First Mold a identificar padrões e tendências que afetam a qualidade das peças. Estes padrões passam facilmente despercebidos a olho nu.
• Pós-processamento: Após o processo de moldagem por injeção do refletor traseiro, a peça foi submetida a uma inspeção visual e a ensaios para garantir que cumpre as normas regulamentares.

FAQ