Análise numérico-experimental do escoamento de polímeros em moldes de injeção: estudo acoplado das etapas de preenchimento e solidificação

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Linzmeyer, Diego Alves
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/16670
Resumo: Nas últimas décadas, o consumo de plásticos vem crescendo de acordo com a alta demanda de produtos comuns do cotidiano somados aos novos produtos inovadores. Um dos processos mais utilizados na indústria de plásticos ainda é o processo de moldagem por injeção. Outro aspecto importante é o aumento do poder computacional nos últimos anos, que tem favorecido a aplicação de estratégias de simulação em operações de conformação, especialmente moldagem por injeção. Neste contexto, o presente estudo buscou inicialmente avaliar a capacidade preditiva de vários modelos de viscosidade conhecidos para o processo de injeção de termoplásticos, comparando resultados numéricos com dados experimentais para um polímero ABS. Após avaliar que o melhor modelo reológico é o modelo Carreau modificado de Arrhenius, este foi inserido em dois diferentes modelos matemáticos nas simulações correspondentes às equações transientes de Navier-Stokes. Sendo eles o modelo generalizado de Hele-Shaw usando o programa Moldflow®e a formulação de Newton Generalizada usando o Ansys Fluent®. Ambas as simulações foram confrontadas com os testes experimentais na fase de enchimento e solidificação, sendo abordados o formato da frente de fluxo do polímero, fração de massa de enchimento, eficiência de tempo em diferentes etapas de preenchimento e tempo de refrigeração. Os resultados mostraram que a formulação de Newton Generalizada foi mais completa e precisa em relação ao modelo generalizado de Hele-Shaw, pois as equações de governo são mais completas a ponto de capturar melhor o campo de pressões, aumentando consequentemente a acurácia dos resultados. Entretanto, o modelo generalizado de Hele-Shaw não pode ser descartado em peças de geometrias menos complexas e pouco espessas, pois este ajuda a ter uma noção prévia do que realmente poderá ocorrer no escoamento com resultados mais rápidos e menos esforço computacional. Contudo, o uso correto deste e demais programas comerciais irá depender do conhecimento sobre processamento de polímeros e principalmente sobre conhecimentos numéricos aplicados nas simulações