Visão geral dos tipos de processos de moldagem por injeção

A moldagem por injeção é uma das técnicas de fabricação mais desenvolvidas nas indústrias modernas. O número de suas variantes tem crescido com o aumento das demandas de produção. Neste artigo, ofereceremos uma visão geral breve, porém precisa, dos tipos de moldagem por injeção atualmente em uso.

O que define a moldagem por injeção?

Moldagem por injeção A moldagem por injeção consiste em usar uma máquina de moldagem por injeção para forçar um material fundido sob pressão para dentro de uma cavidade de molde de aço ou alumínio. Após a solidificação, a peça é ejetada do molde e o ciclo se repete. Um "tipo" de moldagem por injeção é definido por três fatores que atuam em conjunto: a arquitetura do molde, o sistema de materiais e o método de processamento. Alterar qualquer um deles impacta os aspectos econômicos e a capacidade de processamento.

Principais tipos de processo de moldagem por injeção

Moldagem por Injeção de Termoplásticos Padrão

Sendo uma das versões mais difundidas de moldagem por injeção, a moldagem por injeção de termoplásticos padrão utiliza resinas comuns como ABS, policarbonato (PC), polipropileno (PP), nylon (PA) e misturas como PC/ABS. É adequado para invólucros, suportes, molduras, peças de eletrodomésticos, qualquer coisa com paredes próximas às diretrizes convencionais (cerca de 2 a 4 mm para muitas resinas) e características moderadas.

A moldagem por injeção de plástico oferece o menor custo por peça em grande volume, a mais ampla gama de materiais e práticas consolidadas de ferramental. Moldes padronizados e canais quentes ajudam a reduzir o desperdício. Com injeção e resfriamento otimizados, os tempos de ciclo são rápidos e a repetibilidade é excelente. Geralmente, é a primeira opção, a menos que a geometria ou o desempenho exijam um processo mais específico.

Moldagem por Injeção de Paredes Finas

A moldagem de paredes finas visa peças mais finas do que as regras convencionais, frequentemente com espessuras de 0,4 a 0,8 mm, ocasionalmente menores, dependendo da resina e do comprimento do fluxo. Pense em carcaças de smartphones, baterias e eletrônicos de consumo de alta densidade, onde reduzir até mesmo um décimo de milímetro faz diferença.

Este processo é caracterizado por pressões e velocidades de injeção mais elevadas, além de sistemas de canais cuidadosamente balanceados que impulsionam a resina através de caminhos de fluxo longos e estreitos. Os moldes exigem aço robusto, canais de fluxo polidos e ventilação eficiente. As máquinas requerem resposta rápida e força de fechamento suficiente para suportar os picos de pressão na cavidade.

No entanto, também apresenta algumas desvantagens: as ferramentas são mais complexas e a janela de processo é mais estreita.

Moldagem por microinjeção

A micromoldagem produz peças com dimensões que variam de miligramas a gramas, com características em microescala: chips microfluídicos, engrenagens minúsculas, pontas de cateteres ou componentes de plataformas de microscópio. Os tamanhos dos pontos de injeção e os volumes de material são ínfimos, e o controle do tempo de residência é crucial para evitar a degradação do material.

Este método de alta tecnologia e precisão é capaz de produzir detalhes com dimensões inferiores a 100 µm, tolerâncias rigorosas e dosagem ultraconsistente entre injeções. Devido à complexidade do processo, a seleção de materiais prioriza resinas estáveis e adequadas para salas limpas (PEEK, PEI, PP de grau médico). As ferramentas são caras e delicadas. No entanto, quando as peças são minúsculas e os volumes são altos, nenhum outro método se compara em termos de repetibilidade e custo por peça.

Sobremoldagem, Inserção e Multi-injeção

Sobremoldagem

A sobremoldagem consiste em aplicar um material sobre outro, geralmente um elastômero macio sobre um substrato rígido, como o revestimento aderente em cabos de ferramentas elétricas. Isso melhora a ergonomia, a vedação, o amortecimento de impactos e a estética sem a necessidade de peças de montagem.

Abordagens comuns:

• Sobremoldagem em dois estágios: primeiro molda-se o substrato rígido e, em seguida, coloca-se este em um segundo molde para a sobremoldagem flexível.
• Sobremoldagem no molde: processo realizado com uma única ferramenta que gira ou transfere a peça entre cavidades.

Moldagem de Inserção

A moldagem por inserção consiste em encapsular um componente pré-posicionado, geralmente metálico, dentro de um molde de plástico. Os insertos típicos incluem ressaltos roscados, buchas, contatos estampados, ímãs ou alojamentos de sensores. Ela substitui a montagem secundária e melhora a resistência da junta e a precisão de posicionamento.

Para iniciar os procedimentos de fabricação, os insertos são primeiro carregados manualmente ou por automação, fixados por meio de recursos ou vácuo e, em seguida, preenchidos com resina. A ferramenta deve controlar a expansão térmica diferencial para evitar fissuras ou tensões na interface plástico-metal.

É ideal quando a peça precisa de resistência mecânica ou condutividade localizada sem a necessidade de fabricação totalmente em metal, como conexões Luer médicas com roscas metálicas, clipes automotivos com superfícies de desgaste em aço ou conectores com terminais embutidos.

Moldagem por injeção dupla e tripla

A moldagem multi-injeção injeta dois ou mais materiais (ou cores) em sequência dentro da mesma célula e, frequentemente, no mesmo molde. Placas rotativas, mecanismos de núcleo ou sistemas de indexação movem a peça parcialmente formada para a próxima cavidade automaticamente. Eles proporcionam uniões perfeitas, transições de cor nítidas, vedações integradas, dobradiças flexíveis ou combinações rígidas e flexíveis sem manipulação manual. Também possibilita funcionalidades exclusivas, como janelas transparentes moldadas com corpos opacos.

Injeção assistida por gás/água e co-injeção

Moldagem por injeção assistida por gás

A moldagem assistida por gás injeta um gás inerte (normalmente nitrogênio) após a resina preencher parcialmente a cavidade. O gás forma canais ocos ao longo das seções mais espessas, empurrando o material plástico fundido para as extremidades e moldando peças plásticas com menor afundamento, deformação e peso. Esse processo também apresenta algumas exigências específicas de projeto de molde, pois a ventilação e os pinos de gás devem ser cuidadosamente projetados.

Ela pode produzir uma ampla gama de produtos plásticos, incluindo puxadores grandes, molduras de TV, componentes de móveis e peças para o compartimento do motor de automóveis. peças de moldagem Com nervuras grossas. Permite seções cosméticas mais espessas sem marcas de retração e pode reduzir o tempo de ciclo, removendo a massa que, de outra forma, precisaria ser resfriada.

Moldagem por injeção assistida por água

Princípio semelhante, meio diferente. A moldagem assistida por água injeta água para criar seções ocas, sendo particularmente adequada para formas tubulares complexas e longas com curvas, como maçanetas de portas de automóveis, tubulações de fluido de lavagem de para-brisa e tubos de eletrodomésticos.

Este processo de produção é conhecido pela remoção de calor mais rápida (a água arrefece rapidamente), paredes internas lisas e secções transversais ocas mais consistentes em comparação com a produção a gás em determinadas geometrias. As ferramentas devem suportar o controlo da água, a resistência à corrosão e uma drenagem precisa.

Moldagem por co-injeção (tipo sanduíche)

A co-injeção produz uma estrutura de núcleo e revestimento: um revestimento de alto desempenho ou cosmético encapsula uma resina de núcleo diferente. O núcleo pode ser de polímero reciclado, material de barreira ou uma resina com propriedades personalizadas (por exemplo, um núcleo espumado para ganho de rigidez em relação ao peso). É a melhor opção para otimizar o custo do material sem sacrificar a aparência ou as camadas de contato regulamentares. Embalagens de alimentos frequentemente utilizam revestimentos de barreira, e bens de consumo podem usar núcleos reciclados sob um revestimento virgem para fins estéticos e de desempenho.

Elastômero, LSR e Termofixo/RIM

Moldagem por injeção de borracha de silicone líquido (LSR)

A moldagem de LSR utiliza sistemas de silicone bicomponentes curados com platina, dosados e misturados na prensa, e então injetados em um molde de canal frio onde curam na cavidade aquecida. Como o LSR é um elastômero termofixo, ele não derrete novamente: ele reticula e mantém a forma sob o calor.

O LSR oferece excelente resistência química, biocompatibilidade, ampla faixa de temperaturas de serviço e adequação para salas limpas. É indicado para produtos como vedações e juntas, produtos para bebês, dispositivos vestíveis, componentes médicos e silicones de grau óptico para lentes.

Moldagem por injeção de TPE/TPV e borracha

Os elastômeros termoplásticos (TPEs) e os vulcanizados termoplásticos (TPVs) comportam-se como a borracha, mas são processados em prensas termoplásticas padrão, permitindo a reciclagem e a sobremoldagem em substratos rígidos. São comuns em pegas, vedações, foles e isoladores de vibração.

Quando se necessita de borracha de verdade, utiliza-se nitrilo, EPDM, fluoroelastômeros ou moldagem por injeção, que curam o material no molde. Os tempos de ciclo são mais longos e as ferramentas devem controlar a cinética de cura e a liberação de voláteis. A seleção geralmente depende dos objetivos de resistência química e térmica.

Moldagem por Injeção Reativa e Termofixos (RIM)

A moldagem por injeção de termofixos processa resinas que curam irreversivelmente: fenólicas, epóxis e certos poliésteres. A moldagem por injeção reativa (RIM, na sigla em inglês) mistura componentes reativos de baixa viscosidade (comumente sistemas de poliuretano) e os injeta no molde, onde polimerizam. É utilizada para painéis e carcaças de grandes dimensões, para-choques com absorção de energia e componentes estruturais com nervuras integradas. A RIM se destaca na produção de peças espessas e grandes, com menor tensão interna e menores forças de fechamento devido à baixa viscosidade inicial.

Como a natureza dos materiais determina, os resíduos não podem ser refundidos, e as temperaturas das ferramentas e os ciclos de cura influenciam bastante a produtividade. No entanto, para pequenas tiragens de peças grandes, a moldagem por injeção de resina (RIM) geralmente supera a moldagem por termoplástico em termos de custo total.

Moldagem por Injeção de Pó (MIM/CIM)

Moldagem por injeção de metal (MIM)

A MIM (Moldagem por Injeção de Metal) mistura pós metálicos finos com um aglutinante polimérico para criar uma matéria-prima que pode ser moldada por injeção em formatos complexos. Após a moldagem, as peças passam por um processo de desaglutinação para remover o aglutinante e sinterização para densificar o metal, atingindo tipicamente uma densidade teórica de 95–99%.

Os pontos fortes dessa operação residem na sua excepcional resolução de detalhes para componentes metálicos pequenos e complexos, engrenagens, fechos, dobradiças, instrumentos cirúrgicos e componentes de armas de fogo. A MIM compete com a usinagem CNC quando os volumes são altos e as geometrias são difíceis de fresar.

Moldagem por Injeção de Cerâmica (CIM)

A tecnologia CIM segue a mesma lógica da MIM, mas utiliza pós cerâmicos como zircônia ou alumina. Ela permite a fabricação de componentes resistentes ao desgaste, isolantes elétricos e capazes de suportar altas temperaturas, com detalhes finos, como bicos, peças odontológicas e isoladores de sensores.

Conclusão

A vasta gama de processos de moldagem por injeção ressalta um princípio fundamental na manufatura moderna: escolher a ferramenta certa para cada caso específico. A existência de tantas variantes demonstra que nenhum método é universalmente superior; cada um representa, na verdade, uma solução sob medida.

Em última análise, a escolha de um tipo específico de moldagem por injeção é uma decisão estratégica que transcende a mera geometria da peça. Para selecionar adequadamente o processo de fabricação de suas peças, é necessário considerar todos os fatores de influência antes de tomar a decisão. Alternativamente, você pode Cooperar com um fabricante e obter assistência de especialistas do setor..

perguntas frequentes

Quais são os principais fatores de custo, além do próprio molde, para esses processos especializados?

Embora as ferramentas representem um custo inicial significativo, as despesas contínuas são fortemente influenciadas pelo processo. Os principais fatores incluem o desperdício de material (sucata dos canais de injeção na moldagem convencional versus ausência de desperdício na moldagem com canais quentes), o tempo de ciclo (ciclos mais longos para peças espessas ou termofixos), as operações secundárias (desaglomerante/sinterização para moldagem por injeção de polímero, acabamento da peça) e o nível de automação necessário.

É possível combinar esses diferentes processos de moldagem em uma única peça?

Sim, é possível. Aliás, as abordagens híbridas representam uma fronteira da manufatura avançada. Por exemplo, uma peça pode ser criada utilizando moldagem assistida por gás para escavar uma seção espessa e, em seguida, passar por uma segunda operação para a criação de microestruturas. Outro exemplo é o uso de moldagem por inserção para posicionar um componente metálico que posteriormente é sobremoldado com um TPE macio ao toque. No entanto, isso geralmente exige um planejamento de produção sofisticado e múltiplas células de manufatura.