Processo de moldagem por injeção rápida

A moldagem por injeção rápida refere-se ao processo que utiliza técnicas de moldagem por injeção para permitir a produção rápida de peças de plástico de alta qualidade. Ao integrar a velocidade e a eficiência com a engenharia, muitos produtos industriais e de consumo duradouros são fabricados a um baixo custo de ferramentas. As ferramentas de maquinagem NC e as barras de alumínio são os equipamentos mais comuns utilizados no RIM, o que ajuda a reduzir o tempo de execução e os custos de produção. O RIM desempenha um papel significativo na prototipagem rápida e, assim, faz a ponte entre a prototipagem e a produção em grande escala. As peças produzidas através do RIM podem variar entre algumas unidades e milhares de peças. Por conseguinte, este processo torna-o uma escolha de eleição para as indústrias que consideram a velocidade, a flexibilidade do design e a capacidade de fabrico.

Métodos para conseguir uma moldagem por injeção rápida

A moldagem por injeção rápida é uma versão simplificada da moldagem por injeção tradicional, cujo principal objetivo é produzir peças num período mais curto. Para alcançar este processo, são necessárias técnicas inovadoras e tecnologia avançada para atingir o objetivo de aperfeiçoar o design. Este método transformou a forma como as indústrias desenvolvem os seus produtos. Quer seja um designer de produtos ou um fabricante que procura aumentar a sua produção, é essencial explorar os métodos utilizados para alcançar este processo.

Prototipagem rápida para a criação de moldes

A prototipagem refere-se à criação de um modelo totalmente funcional de um novo projeto destinado a ser melhorado ou aperfeiçoado antes da produção em massa. A prototipagem é uma garantia valiosa contra falhas de conceção, tolerâncias ou encaixes, e qualidade. A prototipagem rápida permite o fabrico rápido de moldes e inserções de moldes, facilitando uma moldagem por injeção mais rápida. Isto é conseguido através de meios como:

1. Impressão 3D

Esta tecnologia permite a criação de desenhos de moldes com um certo nível de complexidade, ao contrário de outros métodos tradicionais de fabrico de moldes, como a maquinagem CNC. O material é depositado camada a camada com base em desenhos CAD. Em comparação com os procedimentos convencionais de fabrico de moldes, o fabrico aditivo é excelente em geometrias complexas, prototipagem rápida e produção de baixo volume. Os moldes impressos em 3D também têm uma maior compatibilidade de materiais e são frequentemente ideais para a fundição de silicone e metal. Os materiais mais utilizados são a resina SLA (estereolitografia) ou polímeros preenchidos com metal.

2. Sinterização direta de metais por laser (DMLS)

O DMLS é uma forma mais avançada de impressão 3D. É normalmente utilizada para criar moldes de metal. Um laser de alta potência funde os pós metálicos e os depósitos para construir o molde diretamente a partir de dados CAD.

Moldes de alumínio

As ligas de alumínio são consideradas a melhor alternativa aos moldes de aço, uma vez que são mais rápidas para a máquina. Além disso, o alumínio aumenta a resistência e a dureza do molde, ao mesmo tempo que oferece as vantagens da leveza e da condutividade térmica. São também mais baratos, cerca de metade do preço dos moldes de aço.

Os moldes de injeção de alumínio são uma melhor escolha do que os moldes impressos em 3D, uma vez que estes últimos limitam a complexidade do material e da peça e não oferecem grande precisão dimensional. Por conseguinte, os moldes de injeção de alumínio são mais adequados para a criação de protótipos e para pequenas produções.

Ferramentas macias

Estes são cortados em cavidades a partir de materiais não metálicos ou mais macios, como o uretano, o silicone e alguns tipos de plásticos, para facilitar a maquinagem das cavidades. A durabilidade e a longa duração não são requisitos primários neste caso, tornando-o ideal para a criação de protótipos e produção limitada.

Sistemas de moldes modulares

 O conjunto de molde modular compreende um lado fixo (base padronizada) e um lado ejetor que forma os módulos intercambiáveis. Estes módulos incluem uma corrediça e módulos em branco. Os componentes intercambiáveis (insertos personalizados) permitem que o fabricante se adapte a moldes de diferentes aplicações e designs sem precisar de uma ferramenta totalmente nova. Os insertos são concebidos com geometrias de peças especificadas, uma vez que a base permanece constante ao longo de vários projectos. Na sua maioria, suporta a produção de baixo volume, mas através da modificação e atualização das pastilhas, são possíveis volumes mais elevados.

Ferramentas de ponte

A moldagem por injeção rápida utiliza ferramentas de ponte para fornecer soluções temporais, actuando como uma ponte entre a prototipagem e a produção em grande escala. Os fabricantes utilizam-no para satisfazer as necessidades imediatas de produção enquanto desenvolvem moldes permanentes.

Conceção e Simulação Digital de Moldes

O design e a simulação de moldes digitais são tecnologias avançadas que não podem ser ignoradas nos processos modernos de moldagem por injeção. Os fabricantes podem tirar partido de software avançado, como o CAD e o CAE, para otimizar os projectos de moldes e obter uma maior precisão. Além disso, a maquinagem de alta velocidade e de resposta rápida ajuda a acelerar a produção de ferramentas.

Diferenças entre a moldagem por injeção tradicional, a moldagem por injeção rápida e a moldagem por injeção de protótipos

Estes processos partilham um princípio fundamental de injeção de material fundido num molde. No entanto, distinguem-se pela rapidez e flexibilidade. Moldagem por injeção tradicional está associada à produção de grandes volumes, o que exige mais vida útil das ferramentas e mais tempo. Moldagem rápida por injeção centra-se num processo de produção acrescido, tornando-o adequado para pequenas séries e prazos de entrega curtos.

Por outro lado, moldagem por injeção de protótipos é um método de produção que permite a criação rápida de protótipos antes da produção efectiva de grandes volumes. A prototipagem é uma forma de ter um modelo de um novo projeto para fabricar peças personalizadas ou melhorar um projeto existente.

Vantagens e pontos inovadores do processo de moldagem por injeção rápida

Velocidade e eficiência

É uma das vantagens mais significativas da moldagem por injeção rápida. Este processo permite que as peças sejam produzidas em dias ou algumas semanas, em vez de meses. Os protótipos são desenvolvidos mais rapidamente, chegando às fases de produção. Isto ajuda a ultrapassar os concorrentes no mercado e a testar conceitos. A utilização de tecnologia avançada para manter a consistência e a qualidade da produção conduz a um processo de produção contínuo e eficiente.

Relação custo-eficácia

O RIM é mais económico, especialmente para protótipos e produções de baixo a médio volume. A escolha de moldes de alumínio e maquinação CNC minimiza os custos de ferramentas, uma vez que o alumínio é menos dispendioso do que os moldes de aço. Esta acessibilidade permite às empresas manterem produções de alta qualidade dentro de um orçamento controlado.

Flexibilidade de conceção

A flexibilidade do design das ferramentas permite a criação de designs intrincados e geometrias complexas. Também permite a personalização de moldes através de acções laterais e inserções de carga manual.

Fabrico sustentável e redução de resíduos

A exatidão e a precisão da moldagem por injeção rápida resultam na redução dos resíduos de produtos, em conformidade com práticas amigas do ambiente. A conservação dos recursos através da utilização eficiente dos materiais contribui para a sustentabilidade e ajuda a manter uma pegada ambiental.

Integração do fabrico aditivo.

A utilização da impressão 3D permite o desenvolvimento de inserções de molde detalhadas em materiais como SLA resina ou polímeros com enchimento de metal. Estas caraterísticas não são facilmente obtidas através da maquinagem tradicional.

Garantia de qualidade e repetibilidade

A adoção de sistemas de monitorização e de controlo de qualidade em tempo real ajuda a manter os ciclos de produção e garante que cada componente satisfaz os requisitos e as normas estabelecidas.

A monitorização contínua através do controlo estatístico do processo (SPC) garante que os componentes são consistentes e estão em conformidade com os dados estatísticos.

Demandas gerais dos clientes e análise custo-benefício da moldagem por injeção rápida

A resposta às exigências críticas dos clientes é um dos muitos factores que fazem parte de uma análise custo-benefício da moldagem por injeção rápida. Normalmente, os clientes dão prioridade à flexibilidade, velocidade, eficiência de custos e qualidade, e a moldagem por injeção rápida equilibra estas exigências, proporcionando aos fabricantes uma relação custo-benefício.

Exigências dos clientes

Prazo de entrega mais curto e ciclos de produção rápidos permitem que os clientes satisfaçam as exigências do mercado, tais como a alteração das tendências dos produtos e o lançamento de novos produtos. A moldagem por injeção rápida resolve esta questão em comparação com os processos tradicionais.

Flexibilidade de conceção: Os protótipos e as produções de baixo volume podem suportar alterações frequentes de design. Esta flexibilidade permite aos clientes adaptarem-se às mudanças que ocorrem durante as fases de desenvolvimento.

Alta qualidade e precisão: Uma das principais expectativas dos clientes é a qualidade constante das peças. Independentemente da velocidade, o produto deve garantir tanto a funcionalidade como a estética.

Custo-eficácia: Os clientes precisam de soluções de produção acessíveis sem sacrificar a qualidade. A utilização de uma ferramenta macia como o alumínio reduz os custos iniciais de produção.

Análise custo-benefício

Custo-eficácia: A moldagem por injeção rápida utiliza soluções rentáveis, como os moldes de alumínio, para reduzir os custos de investimento inicial. A sua precisão e exatidão minimizam o desperdício de material durante a produção. Produções de baixo volume para reduzir a necessidade de moldes endurecidos dispendiosos.

Velocidade: Indústrias como a eletrónica de consumo e os dispositivos médicos ganham uma vantagem competitiva quando os seus produtos são apresentados mais rapidamente ao mercado. A criação e o teste rápidos de protótipos reduzem os prazos de desenvolvimento dos produtos.

Qualidade vs. Durabilidade: As peças de alta qualidade produzidas por injeção rápida garantem a satisfação do cliente sem sacrificar o desempenho. Embora os moldes possam não durar mais do que os moldes de aço tradicionais, são adequados para uma produção baixa a média.

Flexibilidade e personalização-Através da moldagem por injeção rápida, as frequentes alterações de design são menos dispendiosas. Os projectos inovadores que satisfazem as necessidades específicas dos clientes são facilmente suportados.

Indústrias adequadas para a moldagem por injeção rápida

1. Eletrónica de consumo

As carcaças e os componentes internos, em particular, utilizam a prototipagem rápida para desenvolver caixas e invólucros para smartphones, tablets e wearables. A capacidade de produzir peças com tolerância apertada permite-lhes encaixar perfeitamente nos dispositivos. As possíveis alterações rápidas dos projectos garantem que o produto cumpre os requisitos dos clientes em termos de estética e funcionalidade.

2. Indústria aeroespacial

A rápida criação de protótipos para teste e validação beneficia a indústria aeroespacial devido às suas rigorosas normas de segurança e desempenho. Os engenheiros e designers podem conceber e otimizar rapidamente os componentes antes de iniciar a produção em grande escala. Os componentes leves e de elevada resistência, como a cabina interior e as condutas de ar, beneficiam da moldagem por injeção rápida.

3. Indústria automóvel

Com as recentes mudanças na indústria automóvel em evolução para carros eléctricos e veículos autónomos, a RIM está a desempenhar um papel importante no desenvolvimento de protótipos de novos designs. Está a permitir que o fabricante crie peças duradouras e de alta precisão, como botões, conectores e painéis interiores.

4. Setor da construção

Os materiais de construção, tais como conectores, encaixes e fixadores, são produzidos através de moldagem por injeção rápida. Estas peças têm de ser duráveis e resistentes, o que é um requisito valioso no sector da construção.

5. Agricultura

A moldagem por injeção rápida produz ferramentas personalizadas e peças especiais para máquinas agrícolas. A maioria destas máquinas funciona no campo e esta tecnologia cria e modifica facilmente peças robustas e resistentes aos raios UV.

6. Defesa e segurança

Equipamentos como armas de fogo, equipamento de proteção e dispositivos de comunicação têm de ser duráveis e resistentes. O tempo de processamento rápido permite a produção de peças críticas, garantindo que as operações de defesa urgentes não sejam atrasadas.

Estudo de caso: Lançamento de um produto para uma empresa de eletrónica de consumo

Uma empresa líder em eletrónica de consumo está a desenvolver um novo monitor de fitness. Cumprir o prazo apertado tornou-se uma experiência terrível e a empresa está a fazer tudo o que pode para garantir que o produto chega ao mercado a tempo. O produto proposto é um pequeno e complexo invólucro de plástico externo que protegeria as peças internas, oferecendo ao mesmo tempo um aspeto estético. Os métodos tradicionais de moldagem por injeção constituíam um desafio devido ao tempo necessário para a criação de ferramentas e ao elevado custo inicial de produção.

Desafio

Restrição de tempo: O calendário de lançamento do produto está estimado em 8 semanas para se alinhar com a campanha de marketing.

Complexidade de conceção: A parte externa da caixa tem um design complexo e deve respeitar tolerâncias rigorosas para garantir que as partes internas se encaixam perfeitamente no design. Os clientes devem considerar o seu design elegante apelativo.

Custo: A estimativa da tiragem inicial necessária para o teste de mercado era de 8.000 unidades. Por conseguinte, a empresa pretendia evitar as despesas dos moldes de aço tradicionais.

Solução: Moldagem por injeção rápida

A colaboração com um fornecedor de serviços de moldagem por injeção rápida especializado na criação de moldes de alumínio proporcionou uma solução. As etapas do desenvolvimento do produto foram as seguintes;

Conceção digital do molde: Foram utilizados software CAD avançado e ferramentas de simulação para facilitar a conceção do molde e a maquinabilidade.

CNC de alta velocidade O molde de alumínio maquinado com tecnologia reduz significativamente o tempo de execução. O molde foi concluído em 8 dias.

Seleção de materiais: Foi selecionado um polímero plástico leve e duradouro para satisfazer as exigências de durabilidade e estética do produto.

O lote inicial de 8000 unidades foi concluído dentro do prazo estipulado de 7 semanas, cumprindo as expectativas e a qualidade estabelecidas.

Resultados

Poupança de custos: A empresa reduziu o seu investimento inicial ao optar por um molde de alumínio, o que permitiu poupar cerca de 60% do custo das ferramentas.

Tempo de colocação no mercado mais rápido: O produto foi concluído e lançado dentro do prazo estabelecido, permitindo à empresa capitalizar a procura sazonal dos clientes.

Qualidade de saída: as habitações concluídas satisfizeram os rigorosos requisitos de qualidade e estética e garantiram uma reação positiva dos clientes.

Validação de mercado: A empresa recolheu o feedback dos utilizadores através do lote inicial lançado, que seria utilizado para fazer ajustes no design antes de passar à produção de grandes volumes utilizando moldes de aço.

Conclusão

Este estudo de caso demonstra como a moldagem por injeção rápida pode contribuir significativamente para a resolução de problemas económicos difíceis. Pode ajudar as empresas a atingir os seus objectivos e a tornar os sonhos realidade. Através da RIM, as empresas podem trabalhar em projectos porque sabem que vão cumprir o prazo, poupar nos custos e produzir produtos de alta qualidade sem sacrificar a qualidade. Esta abordagem deu poder à empresa e proporcionou uma vantagem competitiva na indústria de eletrónica de consumo em constante mudança.

Resumo

 A moldagem por injeção rápida é agora mais fiável do que nunca, porque é uma forma de produção rápida e flexível, que contribuiu grandemente para o avanço da indústria transformadora. A tecnologia em constante evolução e a procura crescente de uma produção mais rápida e eficiente colocam a moldagem por injeção rápida na vanguarda do fabrico moderno. Por isso, o futuro é prometedor!