Estudo do desempenho de uma cavidade de molde de injeção construída pela técnica de estereolitografia com máscara (MSLA) de impressão 3D

Abstract

O uso de insertos produzidos por impressão 3D tem se mostrado uma alternativa promissora para aplicações em moldes híbridos de injeção, especialmente em casos que demandam agilidade, personalização e baixo custo de produção. Nesse contexto, avaliou-se o desempenho de uma cavidade de molde de injeção fabricada através da técnica de estereolitografia com máscara (MSLA), utilizando resina de alta temperatura. O inserto foi aplicado na moldagem de corpos de prova em polipropileno (PP), totalizando 290 ciclos de injeção. Foram realizadas diversas análises como, calorimetria exploratória diferencial (DSC), ensaios de tração, escaneamento tridimensional e monitoramento térmico para câmera infravermelha. Os resultados demonstram que, até aproximadamente o 200º ciclo de injeção, a cavidade manteve boa integridade, como início de falhas como trincas e deformações sendo observadas posteriormente com escaneamento tridimensional. A estabilidade térmica do PP foi preservada ao longo do processo, indicando que os ciclos de injeção não comprometeram suas propriedades térmicas. No entanto, os mesmos corpos de prova apresentaram alterações mecânicas progressivas, com redução da resistência mecânica e aumento da ductilidade, correlacionadas às altas temperaturas presentes no inserto durante a injeção devido à baixa condutividade térmica da resina. Os resultados reforçam o potencial da tecnologia MSLA para prototipagem e produção de peças em pequena escala, desde que sejam adotadas estratégias para mitigar o desgaste e controlar a temperatura durante os ciclos de injeção.

The use of inserts produced by 3D printing has proven to be a promising alternative for applications in hybrid injection molds, especially in cases that require agility, customization, and low production cost. In this context, the performance of an injection mold cavity manufactured using the mask stereolithography (MSLA) technique, utilizing high-temperature resin, was evaluated. The insert was applied in the molding of polypropylene (PP) test specimens, totaling 290 injection cycles. Various analyses were conducted, such as differential scanning calorimetry (DSC), tensile tests, three-dimensional scanning, and thermal monitoring using an infrared camera. The results demonstrate that, up to approximately the 200th injection cycle, the cavity maintained good integrity, with the onset of failures such as cracks and deformations being observed later through three-dimensional scanning. The thermal stability of the PP was preserved throughout the process, indicating that the injection cycles did not compromise its thermal properties. However, the same test specimens exhibited progressive mechanical changes, with a reduction in mechanical strength and an increase in ductility, correlated with the high temperatures present in the insert during injection due to the low thermal conductivity of the resin. The results reinforce the potential of MSLA technology for prototyping and small-scale production of parts, provided that strategies are adopted to mitigate wear and control temperature during injection cycles.