Modelagem da pressão e da temperatura do molde em um processo de moldagem por injeção

Abstract

Processos de moldagem por injeção são o método mais utilizado para produzir peças de plástico. Entretanto a moldagem por injeção é bastante suscetível a perturbações causadas por mudanças nas propriedades do material e nas condições do processo. Abordagens de controle do maquinário hidráulico são capazes de mitigar a variância do processo, mas a qualidade das peças também depende de fenômenos que ocorrem dentro da cavidade do molde. Neste trabalho, perfis de temperatura do molde e de pressão na cavidade (variáveis de processo) foram medidos com o objetivo de ajustar modelos capazes de descrever o processo ? para aplicações futuras em abordagens de controle. A distribuição das etapas da moldagem por injeção e as dinâmicas das variáveis de processo foram consideradas. O estudo do primeiro tópico resultou em um modelo capaz de classificar, por meio do método k-means, a situação atual do processo em regimes de incompressibilidade e compressibilidade. O primeiro regime compreende as etapas de preenchimento e resfriamento, enquanto o segundo compreende as etapas de compressão e recalque. Já a modelagem das dinâmicas das variáveis de processo, através de modelos SARIMA, se mostrou capaz de descrever os comportamentos sazonais do processo. Esta abordagem forneceu modelos cujos resíduos apresentaram valores inferiores aos erros experimentais, inerentes à medição das variáveis de processo.

Abstract: Injection moulding processes are the most used method to manufacture plastic parts. However injection moulding is very susceptible to disturbances caused by changes in the material properties or in the processing conditions. Hydraulic machinery control approaches are able to mitigate the process variance, but the quality of the parts also depends on phenomena that occur within the mould cavity. In this work, mould temperature and cavity pressure (process variables) profiles were measured with the aim of fitting models capable of describing the process ? for future applications in control approaches. The stages distribution of injection moulding and the process variables dynamics were addressed. The study of the first topic yielded a model capable of classifying, through the k-means method, the current status of the process in incompressible and compressible regimes. The first regime comprises the stages of filling and cooling, while the second one comprises the stages of packing and holding. The modelling of the process variables dynamics, by means of SARIMA models, was proved capable of describing the seasonal behaviours in the process. This approach furnished models whose residues presented values below the experimental errors, inherent to the measurement of the process variables.