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A laminação pelos processos manual ou a pistola é feita em moldes abertos sem uso de pressão ou de altas temperaturas. Isso permite o emprego de

moldes simples e de baixo custo, feitos de madeira ou de composites.

Os moldes de composites são copiados de peças existentes ou de modelos feitos de argila, gesso ou madeira. Em alguns casos os modelos são copiados de uma peça pré-existente, fazendo nela as modificações e adaptações desejadas. Mui-tas vezes é dito que o modelo deve reproduzir com fideli-dade a superfície da peça. Isso, porém, é válido apenas para o acabamento superficial. Se o modelo reproduzir fielmente a geometria da peça, o molde copiado dele também fará isso, em negativo. Porém, como as peças deformam depois de mol-dadas, se o modelo tiver a geometria “correta” e reproduzir com precisão a geometria desejada, a peça provavelmente sairá “deformada”. Dai concluímos que para obter a geometria “correta” na peça é preciso trabalhar com moldes ligeiramente “deformados”.

A deformação do molde deve ser igual e contrária à da peça. O problema está em conhecer a priori essa deformação, para que ela possa ser compensada no modelo e, assim, por cópia, no molde. Este assunto não será abordado neste artigo, mas os interessados podem solicitar detalhes diretamente com o autor.

1 – Construção do moldePara ter vida longa, os moldes devem atender algumas exi-

gências. Por exemplo:a) Devem ter boa estabilidade dimensional para acomodar

as variações normais de temperatura e de umidadeb) Devem resistir ao ataque do estirenoc) Devem aceitar com facilidade eventuais reparos e mu-

danças de desenhod) Devem ter boa resistência à marcação do desenho das

nervuras.Os moldes metálicos atendem bem as exigências de longe-

vidade, mas são pesados e caros. Os de madeira são baratos e resistem bem à marcação das nervuras, mas têm vida curta. Os moldes metálicos são pouco usados nos processos de lamina-ção manual ou a pistola. Os de madeira encontram aplicação para fazer peças de pequena tiragem. Os moldes de composites são os mais usados nos processos de laminação. Eles são leves, resistem bem ao ataque do estireno e têm excelente estabili-dade dimensional.

1-1 Bico de ar - Os moldes devem ter pelo menos um bico para injeção de ar comprimido. Esses bicos são colocados sobre o modelo, antes de iniciar a construção do molde, e são muito úteis para facilitar a desmoldagem.

1-2 Gelcoat - O gelcoat para moldes deve ter alta resis-tência ao ataque do estireno e a altas temperaturas. A resistên-

cia ao estireno é necessária para manter a superfície brilhante sem exigir polimentos frequentes. A alta estabilidade térmica retarda o surgimento de ondulações superficiais causadas pelo calor liberado na cura das peças.

O gelcoat deve ser aplicado sobre o modelo com pistola e em duas camadas de cores contrastantes. O contraste de cores serve para avaliar o desgaste e facilitar a programação das paradas para manutenção. A primeira camada deve ter baixo teor de pigmento (para melhorar o brilho) e deve ser aplicada úmido sobre úmido em duas demãos de 0,2 mm cada. As demãos finas facilitam o escape do ar. A aplicação úmido sobre úmido evita que o estireno da segunda demão enrugue a primeira. A segunda camada também tem 0,2 mm de espessura. Para evitar escorrimento, ela deve ser aplicada depois da primeira curar.

1-3 Skincoat - O skincoat é aplicado sobre o gelcoat para reduzir as marcas de fibras (“print-through”). O skincoat é feito com resina Resapol 33411 (marca do produto da Reichhold).

1-4 Cantos vivos - Os cantos vivos devem ser arredonda-dos com pasta de resina específica para moldes (a Reichhold recomenda seu produto Polylite 33542-50) + sílica + fibra mo-ída sobre o skincoat. Essa pasta é catalisada com peróxido de MEK. As fibras moídas são usadas para impedir a propagação de trincas. Os cantos arredondados facilitam a laminação e minimizam as falhas entre o gelcoat e o laminado estrutural.

1-5 Chapa de rebarbação - As peças devem ter as re-barbas extraídas e conter as dimensões finais, sem necessitar de acertos posteriores. A rebarbação é feita no molde, passando uma faca ou espátula ao longo da linha de corte, antes da re-sina atingir um grau avançado de cura. A linha de corte deve ser guiada por uma chapa de aço inoxidável, que é embutida na borda do molde. O acerto final das bordas da peça (quando necessário) é feito com lixadeira, depois da desmoldagem.

1-6 Laminação do molde - A laminação do molde é feita a pistola como descrito em seguida:

a) Aplicar uma camada de resina específica para molde com 0,25 mm de espessura. Essa camada deve cobrir toda a superfície entre 4 e 6 horas depois de se aplicar o gelcoat. Esse tempo de espera é recomendado para minimizar as ondulações causadas pelo ataque do estireno. Aplicar esta resina somente em áreas que possam ser trabalhadas antes da polimerização

b) Aplicar à primeira lâmina de fibras mais resina específi-ca para molde, com pistola, na espessura de 1,0 mm

c) Remover as bolhas de ar d) Repetir os passos 2 e 3 três vezes, até o laminado atingir

a espessura de 3,0 mme) Eliminar as rebarbas após o laminado esfriar f) Eliminar bolhas de ar ou falhas no laminadog) Repetir os passos 2 a 6 até atingir a espessura final dese-

jada para o molde.Para ter rigidez e resistência à marcação das nervuras, os

moldes devem ter pelo menos 6,0 mm de espessura. É claro

Moldes abertos* Antonio Carvalho

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que quanto maior a espessura, maior será a rigidez e menor será a marcação. Moldes com espessura maior que 6,0 mm são recomendados se a tiragem de peças for muito grande.

1-7 Pós-cura - Sabe-se que os moldes devem ter boa resis-tência a solventes e a altas temperaturas. Sabe-se também que, para evitar altos picos de temperatura, eles devem ser constru-ídos de maneira lenta e gradual. Os laminados curados assim não têm boa resistência a solventes e a altas temperaturas e, por isso, devem ser pós-curados. A pós-cura deve ser feita sem tirar o molde do modelo, fazendo aquecimento gradual, de 2 a 5 graus centígrados por minuto. O molde deve permanecer pelo menos 1 hora em temperature de 10 oC acima da transição vítrea da resina. Depois de pós-curado o molde deve esfriar lentamente. E depois de esfriar ele pode ser nervurado.

1-8 Nervuração - Os moldes devem ter espessura maior que 6,0 mm. Para os moldes pequenos esses 6,0 mm são sufi-cientes. Porém, os moldes grandes construídos com espessura de 6,0 mm precisam ser enrijecidos com nervuras. As nervuras podem ser laminadas diretamente no molde, sobre formas de espuma ou de papelão, ou de madeira. Essas formas devem acompanhar as curvaturas da superfície. As nervuras lamina-das diretamente sobre os moldes têm forte tendência a marcar o gelcoat. Essa marcação pode ser minimizada aumentando-se a espessura do molde ou laminando as nervuras de maneira lenta e gradual.

Algumas vezes são usadas nervuras pré-moldadas, que podem ser de aço ou de composites. As nervuras de aço são feitas soldando segmentos de perfis retangulares, colocados em série para acompanhar as curvaturas do molde. A soldagem

deve ser feita com os segmentos colocados sobre o molde, para acompanhar o contorno. Depois de soldadas, as nervuras de aço devem ser coladas no molde.

Figura - Mostra a massa de forração usada entre as ner-vuras de aço e o laminado do molde. Essa massa pode ser feita com 4 partes de areia e uma de resina, ou com material elastomérico (borracha).

As nervuras de aço devem ser ajustadas à superfície com massa de baixo encolhimento, colocada entre elas e o molde. Essa massa pode ser feita misturando-se 1 parte de resina com 4 partes de areia malha 40. O ajuste é feito interpondo a massa entre o molde e a nervura e eliminando o excesso antes da re-sina curar. A massa deve ser aplicada em grande quantidade para assegurar contato integral e uniforme da nervura com a superfície. Como a massa tem baixo encolhimento, ela pratica-mente não marca o gelcoat. A fixação final das nervuras é feita com tiras de manta de 225 g/m2.Comissair agencia viagens.pdf 1 7/29/10 11:25 AM

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Sobre marcação de nervurasAs nervuras marcam os gelcoats de duas maneiras. A

primeira acontece após uso prolongado e a segunda apa-rece logo depois da construção do molde. As marcações que aparecem em longo prazo acontecem quando nervuras rígidas impedem as deformações de moldes flexíveis. Se as nervuras tiverem grande rigidez (desejável para restringir as deformações) e pequenas áreas de contato com o molde (como acontece com as de aço), elas podem gerar tensões que com o tempo se manifestam como “desenho das ner-vuras” no gelcoat. Esse tipo de marcação acontece com qualquer nervura, seja ela laminada diretamente no molde ou pré-moldada. As marcações de curto prazo, por sua vez, acontecem apenas com as nervuras construídas diretamente no molde, que repuxam o gelcoat ao curar.

Nos dois casos as marcações são provocadas por ten-sões exercidas no molde pelas nervuras. Essas marcações podem ser minimizadas aumentando as bases das nervuras e a espessura dos moldes. Quanto mais espesso o laminado do molde e quanto mais largas as bases das nervuras, menor será essa marcação.

1-9 Suportação - Os moldes grandes devem ser su-portados por estruturas tubulares de aço. Essas estruturas servem para movimentar e suportar o molde e não sub-stituem as nervuras de enrijecimento. As estruturas são fixadas em pontos isolados, com tiras de manta, interpondo placas de aço ou de composites entre ela e o molde. O su-porte tubular pode ser soldado a um eixo que por sua vez pode ser apoiado em cavaletes ou fixado a rodas para movi-mentar o molde. Feita a fixação da estrutura, o molde pode ser separado do modelo.

1-10 Acabamento - O acabamento é feito lavando, li-xando e polindo a superfície do molde. A lavagem é feita com água, para remover os resíduos de álcool polivinílico. Em seguida a superfície é lixada com lixa d’água #400, #500 e #600. Depois de lixados os moldes devem ser poli-dos com boina de lã e pasta de polir automóveis.

1-11 Selagem - Os moldes também devem ser selados para tapar os poros superficiais. Existem vários seladores para essa finalidade. Feita a selagem, está pronto o molde.

2 - AmaciamentoOs gelcoats recêm aplicados têm micro irregularidades

e porosidades que dificultam a desmoldagem. Com o uso, essas irregularidades são atenuadas por desgaste ou por acúmulo de desmoldante. Esse processo é conhecido como amaciamento. Durante o amaciamento os moldes devem ser selados e tratados com álcool polivinílico. A seguir se-gue sugestão para fazer o amaciamento de moldes novos ou recondicionados:

• Não esqueça do selador• Aplique cinco demãos de cera. As demãos devem ser

aplicadas em intervalos de 2 a 3 horas, para que os solventes possam evaporar

• Aplique uma demão de álcool polivinílico. O álcool cobre a cera e forma o filme que garante a desmoldagem

• Lamine uma peça• Repita cinco vezes os passos anteriores, isto é, lamine

cinco peças aplicando cinco demãos de cera e uma de álcool para cada peça

• O álcool pode ser dispensado depois dessas cinco peças• Para as dez peças seguintes o molde deve ser encerado

depois de cada desmoldagem• Depois de fazer quinze peças, o enceramento pode ser

espaçado para uma vez a cada 5, 10 ou 15 peças, dependen-do da geometria da peça, da cera e da técnica de laminação.

3 - As primeiras desmoldagensAlgumas peças de geometria complexa e de pequenos

ângulos de saída podem exigir um pouco mais de atenção nas primeiras desmoldagens. Nesses casos, as sugestões se-guintes podem ser úteis:

• O álcool polivinílico é infalível como desmoldante• Depois de polida, a cera não deve ser tocada. Os mol-

des encerados devem ser protegidos contra contaminação acidental. Os locais tocados pelo laminador devem ser no-vamente encerados. Os locais de difícil desmoldagem po-dem exigir a aplicação de camadas adicionais de cera

• A desmoldagem pode ser facilitada laminando na peça alças para puxamento. Essas alças são usadas para puxar a peça para fora e são eliminadas depois da desmoldagem

• O molde deve ser construído com bicos para ar com-primido. O orifício para entrada de ar deve ser coberto com fita adesiva antes de aplicar o gelcoat

• Em casos extremos o molde pode ser construído com macacos hidráulicos para empurrar a peça para fora

• A desmoldagem é facilitada inserindo-se cunhas de madeira ou de polietileno entre a peça e o molde. Em situ-ações extremas a peça pode ser martelada com martelo de borracha. Isso deve ser feito com cuidado para não trincar o gelcoat

• A cavidade da peça ou do molde pode ser esfriada com gelo ou com gás carbônico. O esfriamento encolhe a peça - ou o molde - e facilita a desmoldagem. O esfriamento pode ser feito na peça (molde fêmea), ou no molde (molde macho).

4 - Manutenção e reformaQuantas peças podem ser extraídas de um molde? A res-

posta a essa pergunta depende dos materiais, da técnica usa-da na construção e da maneira como ele é usado e mantido. Depende também do acabamento desejado para as peças. Será que o molde foi feito com gelcoat e resina viniléster no-volac? A espessura é maior que 6 mm? As nervuras têm base larga para espalhar as tensões e minimizar a marcação? Foi usado desmoldante adequado? O tempo de gel do gelcoat de laminação é longo ou curto? O acabamento da peça precisa ser liso e brilhante? A peça vai ser pintada ou ser extraída na cor? Tudo isso, e mais, influi na vida dos moldes.

Para exemplificar, pode-se dizer que os moldes de ma-deira têm vida muito curta, talvez de 30 a 40 tiragens, en-quanto os de aço podem ter vida praticamente infinita. Os moldes feitos de composites podem durar de 500 a 1.500 peças. Porém, para fazer planejamento e estimação de cus-tos, é comum supor que os moldes de composites sejam sub-stituídos após 500 peças.

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EnvelhecimentoOs moldes de composites envelhecem de três maneiras.

Na primeira o gelcoat sofre desgaste devido ao lixamento e ao polimento. Na segunda, o molde deforma com o uso e marca o gelcoat com o desenho das nervuras. Na terceira, o gelcoat sofre trincas ou rachaduras devido a impactos ou outros tipos de abuso.

O desgaste por lixamento e polimento acontece com grande intensidade quando são usados desmoldantes de cera. As coisas acontecem assim. Durante a laminação o estireno dissolve a cera e ataca o molde, causando perda de brilho. A crosta formada pela cera adere no molde e também causa perda de brilho. Assim, os moldes perdem a superfície brilhante original e se tornam progressivamente foscos. Depois de algum tempo o molde deve ser lixado e polido para restaurar o brilho original. O momento de fazer a restauração é determinado pelo brilho das peças molda-das. Quando for decidido que o fosqueamento é inaceitável, então é chegado o momento de fazer a limpeza.

O lixamento seguido de polimento restaura o brilho original, mas gasta o gelcoat. Para evitar lixamentos fre-quentes, o laminador deve usar ceras de baixa solubilidade em estireno e ativar o gelcoat (da peça) para cura rápida. Os gelcoats ativados para cura lenta dão muito tempo para o estireno líquido causar os estragos descritos. As ceras de baixo ponto de fusão devem ser evitadas porque são muito solúveis em estireno e dão pouca proteção ao molde.

A marcação das nervuras acontece devido ao aqueci-mento do molde. O molde quente é impedido de deformar pela alta rigidez das nervuras. Nesse processo, o laminado sofre pequenas deformações permanentes e cumulativas que eventualmente marcam o gelcoat com o desenho das nervu-ras. Esse desenho é objetável porque é copiado nas peças. Ele pode ser minimizado usando moldes de grande espessu-ra feitos com resinas de alta temperatura de transição vítrea.

As trincas e as rachaduras acontecem devido a impactos no molde. A solução para isso é, obviamente, tomar cui-dado no manuseio.

Os moldes podem ser reformados substituindo o gelcoat trincado, ou marcado, ou gasto, por outro novo. O gelcoat velho deve ser removido com lixadeira ou broca nos locais afetados ou, se necessário, em toda a superfície. O gelcoat novo é aplicado como segue:

a) Aplique uma camada de 0,3 mm, com alto teor de pigmento. Espere ela curar. A espessura de 0,3 mm é neces-sária para resistir, sem enrugar, o ataque do estireno

b) A camada seguinte tem 0,5 mm e deve ser aplicada em duas demãos. Como se sabe, ela deve ter baixo teor de pigmento (para realçar o brilho) e ter cor nitidamente con-trastante com a da camada anterior. A aplicação em duas demãos facilita a remoção de ar e minimiza a incidência de porosidade. A espessura final das duas camadas – 0,8 mm – é superior aos 0,6 mm citado anteriormente. Esse excesso é necessário para compensar o lixamento que virá a seguir

c) Aplique uma demão de resina parafinada, para faci-litar o lixamento

d) O lixamento é feito com lixadeira orbital, começando com lixa grossa e terminando com lixa fina. O lixamento nivela o gelcoat novo com o original

e) Para finalizar, a superfície restaurada é polida com boina de lã e massa de polir.

Esse expediente propicia economias substanciais, prin-cipalmente em moldes de grandes dimensões.

5 - CustosNesta seção vamos falar sobre a contribuição dos mol-

des na formação do custo das peças. Essa contribuição de-pende do custo próprio do molde e também do número de peças extraídas dele.

Começando pelo custo próprio, temos que reconhecer a dificuldade de se generalizar a respeito de um tema que ad-mite muitas opções de materiais e muitas técnicas de cons-trução. Sabe-se que esse custo pode variar muito, em função do tamanho, dos materiais usados e da técnica de constru-ção adotada. Moldes pequenos, simples e que podem ser laminados sobre peças existentes, custam muito menos que moldes grandes e complexos, que exigem a construção de modelos e demandam estruturação sofisticada.

Da mesma maneira a vida do molde também varia mui-to, dependendo de contingências de mercado e do número de peças extraídas dele. Aliás, é necessário abordar o nú-mero máximo de peças possível de ser feitas em um molde. Esse número, que define a vida máxima do molde, é difícil de ser precisado porque depende de variáveis de processo, dos materiais usados, da espessura estrutural, etc.

Mas como a intenção neste texto não é frustrar o leitor com generalidades, arrisca-se um palpite e dá-se valores ao custo próprio e à vida máxima esperada para moldes de com-posites construídos conforme a técnica aqui apresentada.

O custo de um molde feito como descrito neste traba-lho, incluindo a construção do modelo, deve corresponder a aproximadamente 25 a 30 vezes o custo de cada peça lami-nada nele. Um molde assim deve servir para moldar muitas peças antes de ser reformado, mas deve-se supor que ele seja descartado após tirar 500 peças. Assim, se esse molde for usado 500 vezes, a incidência do custo dele, por peça, será.

% do custo da peça

Se o mercado determinar que serão laminadas apenas 100 peças, em vez de 500, o mesmo cálculo anterior indica que o molde incrementa em 25% o custo da peça.

do custo da peça

Deve-se ficar atento para situações como essa. Os mol-des podem ter influência marcante no custo das peças. Se a demanda de peças for pequena é melhor fazer moldes bara-tos, de madeira. Se for grande, talvez seja mais interessante fazer moldes de composites com 10 mm ou até 15 mm de espessura. Esses moldes são mais caros que os de 6 mm, mas têm vida mais longa.

 

 

Antonio Carvalho, gerente de desenvolvimento de aplicações para ambientes agressivosantonio.carvalho@reichhold.com

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