Apresentação

Este blog foi criado pelos alunos Douglas Ulisses da Silveira e Augusto Becker Dopke do Curso de Engenharia Mecânica, da Universidade de Santa Cruz do Sul. Ele vêm com o objetivo de informar sobre os principais processos de transformação plásticas, tipos de moldes e matrizes e as principais etapas de confecção.

Introdução

A substituição do plástico por matérias-primas tradicionais a exemplo do vidro e do metal, pode evidenciar o indicador de desenvolvimento tecnológico de um país. Setores como os de utilidades domésticas, construção civil, brinquedos e calçados utilizam cada vez mais plásticos, assim como, setores intensivos de tecnologia, como os de saúde, eletroeletrônicos, aviação e indústria automotiva que aumentam a cada ano, o uso do plástico em seus produtos.
Sua versatilidade em relação á complexidade de peças e possibilidades de materiais o torna quase insubstituível.

Os plásticos são moldados com ferramentas adequadas nas condições a quente e a frio. Um dos pontos-chave de todo o desenvolvimento industrial é o projeto de alto padrão e a construção moderna de moldes de plástico. Esta é a única forma de satisfazer a demanda rapidamente crescente de produtos de plástico diretos ou indiretos que se manifesta em praticamente toda a produção industrial. Um projeto mal feito ou um material mal definido, podem ser os responsáveis por inúmeros problemas frequentemente observados na moldagem.

Processo de Injeção

De acordo com pesquisa realizada no site (www.caramuru.com.br) ,”Injeção é um dos processos primários que podemos efetuar com as inúmeras matérias primas plásticas existentes.”
O americano de origem belga Leo Hendrik Baekeland produziu, em 1909, a primeira substância plástica sintética, a baquelita. Foi o início da indústria dos plásticos, que revolucionou a vida cotidiana.
O processo de injeção de termoplásticos se inicia com grânulos de plástico que são derretidos(plastificados) dentro de um cilindro em uma máquina (injetora) sendo injetados em um molde (ferramenta), com pressão muito alta, e após esfriado é retirado (extraído) do mesmo, completando o ciclo. Os produtos saem da máquina prontos para o uso.

Vantagens e desvantagens do processo de Injeção

Vantagens
* Peças podem ser produzidas com altas taxas de produtividade;
* Produção de peças com grandes volumes;
* Custo de mão de obra relativamente baixo;
* Peças requerem pouco ou nenhum acabamento;
* As peças podem ser moldadas com insertos metálicos.


Desvantagens
* Competição acirrada oferece baixa margem de lucro;
* Moldes possuem preço elevado em comparação a outros processos;
* Falta de conhecimento nos fundamentos do processo causa problemas.

Moldes para Injeção

Conforme o site (www.geplastics.com.br), um item fundamental para uma boa moldagem de um determinado plástico é, sem dúvida, o molde, no que diz respeito ao seu projeto e material com o qual foi construido. Molde para injeção é, sem dúvida, uma das partes mais caras no desenvolvimento de uma peça projetada para ser obtida por este processo. Daí, o projeto do molde, bem como o material que será usado em sua construção, merecem ampla discussão.
Um molde é constituído de, no mínimo, duas partes. Uma é instalada na placa estacionária e a outra na placa móvel. Possui colunas e buchas guias, que direcionam a móvel a se juntar à fixa, num ajuste perfeito. O alinhamento das duas metades é fundamental, evitando-se assim qualquer vazamento do plástico quando o mesmo é injetado sob alta pressão na cavidade. Sempre que possível o molde é projetado de modo que as peças injetadas permaneçam na metade móvel do molde, para facilitar sua remoção. Os canais de alimentação são pontos entre o canal de injeção e a cavidade.
No projeto de molde são considerados o tamanho, tipo e posição destes canais. Também se pode fabricar moldes sem canais de distribuição, o que consiste em moldes com câmera ou bico quente, onde não terá o canal de distribuição e sim em cada cavidade um bico injetor. Na confecção de molde com câmera quente é preciso desenvolver o projeto da ferramenta em conjunto com o fornecedor da câmera quente.

Processo de Sopro

Moldagem por sopro é um processo para se produzir artigos ocos ou fechados. Consiste em plastificar o composto plástico com o auxilio de um cilindro de plastificação equipado com resistências elétricas e de uma rosca A unidade de produção para um processo de produção de moldagem por sopro é composta pelos seguintes componentes:
*Máquina de produção para produzir plástico fundido;
*Sistema para produzir o parizon;
*O molde de sopro;

O primeiro passo do processo consiste na formação de uma mangueira. A mangueira aquecida (parison) é depositada dentro de um molde de sopro, que fecha em volta do mesmo, e , em seguida, o parison aquecido é soprado contra as paredes do molde, adquirindo a forma para ser refrigerado e expelido como artigo após o estágio de refrigeração. Em muitos casos,m o produto necessita passar por um processo de acabamento posterior, como por exemplo, rebarbagem, etiquetagem, impressão, enchimento etc.

Vantagens e desvantagens do processo de Sopro

Vantagens
*Baixo custo do material;
*Alta durabilidade da ferramenta;
*Bom acabamento superficial
*Boa precisão dimensional;

Desvantagens
*Alto custo do maquinário;
*Mão de obra qualificada
*Necessidade de rebarbação.
*Brilho insuficiente ou inaceitável
*Produtos com pouca resistência e esforço mecânico e resistência térmica.

Moldes para Sopro

A construção do molde de sopro não é tão crítica como a do molde de injeção. Isto porque as pressões usadas no processo, como a pressão de fechamento e a de insuflamento são baixas. Conseqüentemente, os materiais para a construção do molde não precisam ter resistência mecânica especial. Em alguns casos, onde o molde será usado em produção contínua, por períodos longos, é aconselhável dar atenção ao tipo de aço que o construirá. Ligas especiais mais leves poderão substituir o aço e diminuir a relação custo x benefício.
O molde é composto de duas placas móveis que quando fechadas formam no seu interior, uma ou mais cavidades com o formato da(s) peça(s) que se pretende . Faz parte do molde o sistema de alinhamento (colunas e buchas), que atuam como macho e fêmea no fechamento das duas placas, objetivando um perfeito ajuste das duas metades. Na base ou fundo da cavidade é construída uma “área de corte”, que comprime e corta a preforma. Esta deixa o excesso de termoplástico grudado na base da peça para que o operador a retire manualmente e a jogue no moinho. Esta área requer um espaço formado por um ângulo de, no mínimo, 15º para que depois da preforma comprimida, o excesso permaneça junto à peça sem se destacar.

Processo de Rotomoldagem

O processo de moldar rotacionalmente peças ocas de plástico é uma parte importante, mas relativamente nova da indústria do plástico. Segundo Beall (1997), a rotomoldagem pode ser definida como um processo de alta temperatura, baixa pressão e de molde aberto, que é ideal para a produção de peças plásticas grandes, ocas e inteiras, caracterizando-se por não apresentar fluxo de plástico fundido nem esforço cortante. Quanto maior for a peça, maiores são as vantagens com a rotomoldagem, já que podem ser produzidas peças sem emendas e sem rebarbas; porém, os índices de produção são relativamente baixos, visto que a produção é demorada.
É recomendado tanto para a produção de peças ocas de grande porte (containers, tanques de combustível, gabinetes de equipamento), quanto para peças com dimensional reduzido (vasos, brinquedos, peças de decoração), quando a configuração não possibilita sua produção através dos demais processos. Tem outras vantagens, como baixo custo de ferramental e possibilidade de fabricação em pequenos lotes. O polietileno é o principal termoplástico utilizado.

O polímero utilizado é pré-medido e colocado em cada molde, então o molde é posicionado no forno do equipamento para lento aquecimento e conseqüente moldagem, através do giro uniforme e simultâneo em seu eixo vertical e horizontal. Uma vez aquecido o polímero preenche uniformemente toda a superfície interna do molde, o qual posteriormente é resfriado retendo esta uniformidade na espessura projetada, dando assim a forma final da peça.Uma vez resfriado, o molde é aberto e a peça pode então ser desmoldada. A velocidade de rotação, o tempo, o aquecimento e resfriamento são projetados e controlados durante todas as etapas do processo.

Vantagens e desvantagens processo de Rotomoldagem

Vantagens
*Espessura uniforme do produto
*Custo da ferramenta consideravelmente inferior comparados a outros processos de
*Otimiza geometria do produto;
*Produção de pequenos lotes, com preços competitivos;
*Produção de peças técnicas;
*Produção de peças com 3mm a 30mm;
*Peças sem tensões ou emendas;
*Transformar conjuntos de componentes em peças únicas;
*Reduz custos do produto final.
Desvantagens
*Ciclo do processo muito longo

Moldes para Rotomoldagem

A confecção de moldes em alumínio fundido para rotomoldar exige habilidade, especialização e rigoroso controle de qualidade.
São necessárias várias etapas de trabalho, as quais se iniciam com um desenho mecânico, que servirão de base ao desenvolvimento de um projeto em 3D.
Na seqüência, confecciona-se um modelo-padrão em materiais compostos – madeira, EPS, PU, resina, elaborando-se depois manualmente o modelo de fundição, que tem como principal característica o rigoroso controle da espessura do mesmo.
A etapa seguinte consiste em fundir o molde em alumínio com liga especial, sendo fundamental nesse ponto a ausência total de "porosidades" no alumínio, para garantir excelente condutibilidade térmica, fidelidade nas formas e durabilidade.
Depois de inspecionar o alumínio fundido, inicia-se o polimento das superfícies internas, a texturização e a usinagem das faces de fechamento.
Como última etapa, dá-se a confecção do porta-molde, ou seja, o molde receberá uma estrutura de tubos de aço carbono, provida de molas e grampos para fechamento rápido, garantindo rigidez, durabilidade e facilidade de uso do molde em alumínio.

Softwares

Softwares que são recomendados para modelagem de produtos e de moldes: SolidWorks,Catia,Pro engineer e AutoCad. Existe uma série de softwares de modelagem atualmente, porém os quatro acima citados são alguns dos mais eficientes e de fácil aprendizado.

Comparação entre sistemas 2D e 3D» Tabela de comparação entre softwares 2D e 3D:

Ganhos com a adoção de CAD 3D

» Modelamento complexo:Os softwares de CAD 3D possuem recursos de modelamento de sólidos, superfícies e de curvas de formas complexas. Com isso a possibilidade de explorar novas formas e estilos para os produtos é muito grande. Isso faz com que as empresas possam dar uma estilo e característica únicos para os seus produtos.
» Possibilidade de realizar vários tipos de análises:Como já foi dito anteriormente, a geometria de um sólido 3D permite a realização de várias análises de massa (massa, volume, momentos de inércia, baricentro, etc.), estruturais, térmicas e, no caso de produtos de termo-plásticos, estudos de injeção. No caso de conjuntos é possível a análise de mecanismos e movimento.
» Aproveitamento do legado 2D:A maioria dos softwares de CAD 3D modernos possibilitam a re-utilização dos desenhos 2D já existentes. Esses desenhos são aproveitados para a a criação dos modelos em 3D, desde que esses desenhos estejam em escala correta.
» Prototipagem virtual:Os recursos de visualização de modelos e conjuntos somados aos recursos de simulação e de foto-realismos permitem a redução, ou mesmo a eliminação, da necessidade de protótipos físicos.
» Melhor dimensionamento:A facilidade de modelamento e de realizar modificações mais os recursos de análises por elementos finitos permitem um melhor dimensionamento das partes de um projeto, reduzindo o consumo de matéria prima e custos de material.
» Soluções para diversos tipos de produto e ferramentas:Os modernos sistemas de CAD 3D possuem módulos e recursos para modelamento de diversos tipos de produtos e necessidades, tais como chapas dobradas (sheet metal), tubulações, cabeamento elétrico, criação de cavidades e matrizes de moldes e ferramentas e diversas outras.
Comparação entre sistemas 2D e 3D» Tabela de comparação entre softwares 2D e 3D:

Conclusão

Para que ocorram os processos de polimerização é necessário que seja mantida uma temperatura elevada, o que, a princípio, se consegue graças ao caráter exotérmico das reações. Esse desprendimento do calor produzido pela dinâmica interna da própria reação alimenta transformações em cadeia que diminuem, geralmente de modo espontâneo e gradual, até cessar por completo. Em algumas ocasiões se faz necessário o uso de elementos estabilizadores que impeçam reações descontroladas e explosivas. Uma vez formados, os polímeros se mantêm unidos por forças de dispersão, débeis atrações elétricas entre as moléculas e o próprio emaranhado das ramificações moleculares. Essa forma que que os polímeros assumem se deve graças a forma que o molde proporciona. Esse processo pode ser de três principais formas possíveis: injeção, sopro e rotomoldagem.

Fontes de Pesquisa e Referência Bibliográfica

Seguem abaixo as referências utilizadas para criação deste Blog:

www.rotoplasbrasil.com.br/rotomoldagem.htm
3dsecco.com.br
www.stiloplast.com.br
www.caramuru.com.br
www.cefamol.pt
www.geplastics.com.br
www.dacartobenvic.com.br/processosdetransformacao
www.solvayindupa.com/processosdetransformacao
www.xalingo.com.br
www.rotoplastic.com.br
www.trmplasticos.com.br
SORS, L.; BARDÓCZ, L.; RADNÓTI, I. Plásticos – Moldes e Matrizes. São Paulo: Hemus, 1990.