Moldes de alumínio em três semanas ou menos

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Um construtor de moldes veterano da Phoenix Proto Technologies explica as diferenças de design entre um molde de alumínio para protótipos e um molde de alumínio para produção.

A Phoenix Proto Technologies (www.phoenixproto.com) abriu uma loja há um ano e meio com o objetivo de produzir rapidamente moldes de alumínio para clientes que precisam de protótipos. Observando o uso contínuo de ferramentas de ponte de alumínio e um interesse crescente em moldes de alumínio para aplicações de produção (graças em parte a melhores ligas e ciclos de design de produto mais curtos), desde então, foi atrás do trabalho para todos esses três cenários de fabricação de moldes. Dito isto, sua abordagem para criar todos os tipos de moldes de alumínio é a mesma que seu prazo de entrega garantido de três semanas ou menos.

Robert Lammon é o diretor de vendas da empresa Centreville, Michigan. Desde o início, explica o Sr. Lammon, a PPT procurou comprimir o tempo gasto em todos os aspectos do processo de construção do molde, desde a cotação até a usinagem e a produção de peças plásticas. Ele diz que o que suporta essa estratégia no lado da usinagem é a padronização dos principais componentes e equipamentos do molde que oferecem usinagem de alta velocidade e produção confiável e sem luz. Durante uma visita recente, ele explicou como a oficina de 15 pessoas torce o tempo perdido nas várias fases do processo de fabricação de moldes de alumínio.

Processo de prototipagem instantânea

A PPT chama sua abordagem de fabricação de moldes de Processamento Instantâneo de Protótipos. Seu objetivo é criar moldes de alumínio sem limitar o projeto de um cliente e garante o retorno rápido de ferramentas mencionado acima para peças de até 12 por 12 por 4 polegadas. Além de seus cinco centros de usinagem CNC, a empresa possui cinco máquinas de moldagem por injeção Niigata que variam de 85 a 330 toneladas para clientes que desejam produzir amostras de peças plásticas além do ferramental de alumínio.

A maior parte do trabalho da empresa vem dos mercados de produtos médicos e de consumo. Cotações para cada novo trabalho são fornecidas ao cliente em menos de uma hora após o recebimento de uma RFQ. Assim que a empresa recebe um pedido de compra, programadores e fabricantes de ferramentas se reúnem para discutir detalhes do projeto do molde, como linha de separação, portão e locais de ventilação. Dentro de 24 horas após o recebimento do pedido de compra, ele realiza uma revisão de design com o cliente (geralmente por meio do aplicativo de conferência Web GoToMeeting) e, em seguida, finaliza o novo trabalho internamente com uma reunião de pré-ferramenta. Um sistema de servidor de computador recentemente integrado torna o compartilhamento de arquivos entre todas as partes um processo simples de arrastar e soltar, acelerando e simplificando bastante as transferências de arquivos que antes eram realizadas por e-mail.

Os programadores CAM da PPT, que também são projetistas de moldes, começam a determinar a melhor forma de usinar os recursos do núcleo e da cavidade, seja via EDM ou fresamento. A empresa armazena insertos de núcleo/cavidade de tamanho padrão, bem como bases de molde universais. Dessa forma, ele pode programar e configurar imediatamente trabalhos de usinagem de pastilhas assim que a programação for concluída.

O VMC usado para 80% do trabalho de fresamento da empresa é um Mikron HSM 600, disponível na GF AgieCharmilles (Lincolnshire, Illinois). A PPT escolheu esta máquina por duas razões principais. Primeiro, seu fuso de 42.000 rpm fornece a velocidade para cortar rapidamente tanto o alumínio 7075 que a oficina normalmente usa (às vezes em condição endurecida) quanto os eletrodos de grafite para seu EDM de ram. A máquina Mikron é equipada com um sistema de evacuação de poeira para remover partículas geradas durante a usinagem de grafite. No entanto, a empresa escolhe a moagem em vez de EDM sempre que possível para eliminar a etapa de moagem de eletrodos necessária antes da queima.

A segunda razão pela qual a loja optou pela máquina de alta velocidade foi porque ela oferecia um trocador de paletes compacto e integral. Isso permite que as configurações sejam executadas em vários paletes fora do ambiente de trabalho da máquina enquanto a máquina está executando outro trabalho. Isso também permite a produção sem luz, o que minimiza o tempo de inatividade do fuso e elimina a necessidade de três turnos de trabalho. A PPT geralmente instala várias morsas em cada palete e também criou um acessório que pode conter vários eletrodos para maximizar o número de trabalhos que o VMC pode concluir sem a intervenção do operador.

Muitas operações de fresamento na máquina de alta velocidade exigem ferramentas de pequeno diâmetro. Embora incomum, a quebra da ferramenta é possível ao cortar alumínio. Para evitar cortes a ar durante a noite resultantes de uma ferramenta quebrada, os programadores de máquinas geralmente pedem trocas de ferramenta mais frequentes do que o normal, mesmo que a vida útil de uma ferramenta não tenha sido alcançada.

Moldes de protótipo impulsionam a compra de novas máquinas

Os moldes de alumínio que a PPT cria para aplicações de protótipo e produção diferem na forma como os rebaixos e outros recursos das peças são executados dentro dos moldes. Em quase todos os casos, os moldes protótipos usam cargas manuais para criar esses recursos, em vez dos slides mecânicos comuns aos moldes de produção. Cargas manuais são componentes usinados que são inseridos manualmente no lado do ejetor de um molde antes de cada disparo. Uma vez que o tiro é concluído, as cargas manuais são ejetadas com a peça plástica moldada. Um operador remove as cargas manuais da peça e as reinstala no molde para o próximo disparo.

Essa intervenção manual se justifica porque os tamanhos dos lotes dos protótipos são muito baixos. Além disso, os moldes que usam cargas manuais podem ser projetados mais rapidamente e custam menos do que aqueles que usam ações mecânicas ou hidráulicas. Uma seleção de cargas manuais é mostrada em uma foto à direita. Esse molde protótipo cria um interruptor de ignição que requer 15 cortes inferiores.

A PPT comprou recentemente um torno de cinco eixos Captain da Okuma (Charlotte, Carolina do Norte) com o objetivo de usinar cargas manuais e outros pequenos componentes de molde em uma configuração. Isso liberará o Mikron VMC para fresar predominantemente eletrodos e inserções de núcleo/cavidade. O torno é adequado para completar tais componentes que podem ter conicidades e rascunhos de estoque retangular e redondo.

A outra imagem do molde à direita é um molde de produção que a PPT criou para produzir uma capa de nylon não preenchido. Este molde de alumínio em particular usa alguns componentes de aço macio, como gibs e placas de fundo. No entanto, a PPT fabrica rotineiramente moldes feitos inteiramente de componentes de alumínio. Nesses casos, os componentes de alumínio que deslizam uns contra os outros receberão um revestimento rígido para maior resistência ao desgaste e longevidade da ferramenta.

O Sr. Lammon acredita que a demanda por moldes de alumínio para aplicações de prototipagem continuará forte. Ele é rápido em apontar, no entanto, que um número crescente de grandes fabricantes está começando a perceber que, em comparação com o aço, os moldes de alumínio podem ser criados mais rapidamente, custam menos e permitem tempos de ciclo de moldagem por injeção mais rápidos devido às melhores características térmicas.

Não é incomum que os moldes de alumínio atuais forneçam 1 milhão de injeções, diz Lammon, o que pode ser suficiente para satisfazer os requisitos de produção de uma empresa que atualiza continuamente seus produtos ou introduz novos. Ele está apostando que isso levará a um trabalho adicional para a PPT, pois essas empresas percebem os benefícios que os moldes de alumínio oferecem para protótipos e produção.