Seleção de termoplásticos e processo multimateriais para projeto de utensílios domésticos bi-componentes

Resumo

Introduzir novos materiais e transformá-los em produtos diferenciados, por meio de processos adequados, é um dos desafios da área de desenvolvimento de produtos. Este estudo detalha o projeto de utensílio doméstico - colher para preparo alimentos - com propostas de substituição dos materiais empregados convencionalmente no mercado, com a premissa de explorar o toque suave e a flexibilidade da forma que os Elastômeros Termoplásticos (TPEs) podem proporcionar. O presente trabalho descreve diferentes tipos de processos industriais de injeção multimateriais, destacando critérios para a seleção adequada do processo. Foi empregada a metodologia de seleção de materiais de Ashby, complementando métodos projetuais de design de Bonsiepe. Foi realizada uma comparação de materiais computadorizada com o software Cambridge Engineering Selector, a fim de comparar propriedades relevantes para a função estrutural e pelas restrições de resistir a temperaturas elevadas, decorrente do uso no processo de cozimento de alimentos. Além disso, foram realizadas análises com o software CAE SolidWorks Plastics, para simular o preenchimento das cavidades do molde com diferentes polímeros, analisando o tempo de preenchimento e resfriamento, pressão, temperatura, cisalhamento e rechupes. Os resultados encontrados com o software CES Selector, permitiram destacar duas possibilidades de seleção focada principalmente na resistência térmica. Os candidatos mais promissores encontrados foram o PA6 para a parte rígida e o TPA para a parte flexível ou PBT para a parte rígida e TPC para a parte flexível. Contudo, a classe de TPEs encontrou dificuldade em substituir o silicone com a mesma performance no critério de temperatura máxima de trabalho. Mesmo assim a combinação PA6 com TPA mostrou-se satisfatória. Já o resultado da simulação do processo de injeção apresentou-se promissor, devido ao bom preenchimento da cavidade. Os resultados indicam que a união do PA6 com o TPA é a melhor escolha, considerando o valor de mercado da resina, o módulo de elasticidade, a energia incorporada, a temperatura de trabalho e o processamento simulado da co-injeção da dupla de materiais.