Moldagem por injeção de alumínio na fabricação de produtos

A moldagem por injeção é um processo de fabricação usado para produzir protótipos e produtos reais. É confiável e eficiente, pois permite a produção de peças de produtos complexos com melhor qualidade e rendimento. O processo de moldagem por injeção depende muito do design e dos materiais utilizados na melhor produção. Portanto, os fabricantes que buscam processos de molde mais simples que permitam melhores produtos a um custo menor favorecem o uso da moldagem por injeção de alumínio.

Processo de moldagem por injeção convencional/processo de moldagem por injeção de aço certamente produz produtos duráveis. No entanto, deixam muito a desejar, pois não garantem uma produção rápida. Neste artigo, discutiremos os moldes de injeção de alumínio, suas vantagens, desvantagens e recursos. Leia.

O que é moldagem por injeção de alumínio?

A moldagem por injeção de alumínio é uma técnica inovadora baseada na moldagem por injeção utilizada para produzir peças (seja protótipos/produtos reais) com ferramental de alumínio. É uma alternativa perfeita para moldagem por injeção de aço em prototipagem rápida e tem ampla adoção em processos automotivos, aeronáuticos e industriais.

O molde de alumínio é ideal porque garante uma produção fácil de produtos complexos com peças mínimas. Além disso, garante produtos estáveis ​​com estruturas consistentes, alta precisão e superfícies lisas. Isso resulta de suas propriedades, como a capacidade de transferir efetivamente o calor do molde e garantir a formação mais rápida do produto.

Moldagem por injeção de alumínio VS Moldagem por Injeção de Aço

A moldagem por injeção convencional depende de moldes de injeção de aço para produzir um grande número de peças. No entanto, a moldagem de aço possui certas limitações. Portanto, existe a necessidade de um processo alternativo como o processo de moldagem de alumínio.

Com base em diferentes recursos, existem muitas diferenças entre o molde de injeção de alumínio e o molde de injeção de plástico de aço. Isso vai além dos materiais usados ​​​​na fabricação deles (alumínio e aço) e é mais baseado em suas características, designs e aplicações.

Abaixo estão algumas diferenças significativas entre o molde de alumínio e o molde de aço para moldagem por injeção de plástico.

· Flexibilidade

Os moldes de aço não são flexíveis, pois sua dureza se deve ao tratamento térmico após o projeto das partes vitais do molde. No entanto, em comparação com a moldagem por injeção de aço, os moldes de alumínio vêm de materiais mais macios.

Seu design é tal que permite a criação de suas peças de molde separadamente, o que permite uma remoção mais fácil para ajustar os protótipos.

· Tempo de resposta

Os moldes de injeção de plástico de alumínio são fabricados com material de alumínio pelo processo de usinagem CNC. Às vezes, os fabricantes usam uma Usinagem por Descarga Elétrica (EDM) quando as cavidades devem ter cantos vivos. No entanto, uma cavidade típica de alumínio é feita em cerca de 10 a 15 dias, pois o processo requer apenas métodos mecânicos. Não há necessidade de equipamentos especiais de fabricação ou processamento térmico.

Os moldes de injeção de aço também vêm do mesmo processo. No entanto, eles são caros e levam meses para serem fabricados. Isto é devido à rigidez e dureza do aço. Devido à dureza do aço, requer equipamentos especiais de fabricação e passa por processamento térmico para aumentar a vida útil do molde.

· Robustez do molde

A robustez do molde refere-se ao número de peças que um molde pode fazer antes de ficar muito corroído ou desgastado. Este fator é extremamente dependente do design e da composição genética do molde.

Os moldes de injeção de aço são difíceis, pois seu processo de fabricação inclui tratamento térmico. Eles também possuem poucas articulações, o que os torna rígidos e duráveis. Assim, os moldes de injeção de aço podem produzir milhões de peças.

No entanto, o molde do protótipo de alumínio vem do alumínio que, comparado ao aço, é um material macio. Portanto, possui menor robustez do molde que os moldes de injeção de aço. No entanto, as ligas feitas de alumínio são resistentes e podem garantir um lote de até 5.000 peças.

· Tempo de Produção

O tempo de produção é o tempo decorrido desde a injeção do polímero até a ejeção do produto final. É um fator essencial no processo de fabricação de produtos em lote e depende do material do molde, temperatura e pressão.

Os moldes de injeção de alumínio não são fortes o suficiente para suportar pressão e temperatura intensas. Portanto, o tempo de produção para moldes de protótipos de alumínio geralmente é de 40 a 70 segundos. No entanto, os moldes de injeção de aço podem suportar altas temperaturas e pressão melhor do que os moldes de alumínio e requerem apenas alguns segundos para produzir peças.

Recursos de ferramentas de alumínio para moldagem por injeção

O alumínio é útil em ferramentas devido às suas muitas propriedades, que auxiliam na criação de moldes de injeção de baixo volume a um custo razoável. De suas características, abaixo estão as importantes que o tornam ideal em moldagem por injeção de alumínio e ferramentaria em geral.

· Expansão térmica e taxa de resfriamento

O alumínio tem um alto coeficiente de expansão térmica. Portanto, após o aquecimento à temperatura certa, ele pode esfriar facilmente, o que torna a produção rápida.

Isso o torna um material importante no processo de fabricação do produto que exige uma produção rápida e eficaz. Também o torna ideal para o processo de moldagem por injeção.

· Propriedades metálicas

Quanto à precisão da peça, é necessária uma ferramenta que tenha resistência mecânica e rigidez adequadas. O alumínio tem fortes características metálicas, que mantém sua rigidez e resistência a um certo nível. Também é dúctil, tornando-o o material certo para usar ferramentas.

Uma ferramenta deve ser forte o suficiente durante o processo de fabricação. Na moldagem por injeção de alumínio, a escolha correta dos parâmetros de corte, classes e geometrias também levará a um processo de moldagem de alumínio mais eficiente. Portanto, as ligas de alumínio usadas nas ferramentas aumentarão a produtividade e reduzirão a relação custo por componente.

Vantagens da moldagem por injeção de alumínio

· Custo

O custo do molde de injeção de alumínio é menor em comparação com o aço na fabricação de um molde de injeção. O valor geral e o retorno do investimento de um molde podem depender significativamente do uso do molde. No entanto, o investimento inicial em ferramentas para o alumínio é menor se todos os outros fatores forem iguais.

· Liderar

Os moldes de alumínio garantem um caminho mais rápido para a produção dos produtos. A moldagem por injeção de aço pode levar meses desde a concepção do molde até a realização do produto final. No entanto, os moldes de injeção de alumínio exigem apenas dias para criar moldes, protótipos e fazer produtos finais.

· Bom para volumes baixos

Para a produção de peças em lotes de baixo volume, os moldes de injeção de plástico de alumínio oferecem melhor valor. Isso se deve à sua confiabilidade em fornecer custos iniciais mais baixos e produzir peças confiáveis ​​aos milhares.

· Tempo de Usinagem

Os moldes de protótipos de alumínio dissipam o calor muito mais rápido do que os moldes de aço. Assim, eles podem aquecer e esfriar muito mais rapidamente. Durante a moldagem por injeção, o tempo de resfriamento é responsável pelo ciclo geral do processo de moldagem. Portanto, a escolha de um processo de moldagem de alumínio permite um ciclo mais curto, o que se traduz em uma produção mais rápida das peças.

· Melhores produtos

Uma das maiores razões para defeitos em peças, como marcas de afundamento, vazios e cicatrizes de queimaduras, é o aquecimento e resfriamento não uniforme. As excelentes características de dissipação de calor dos moldes de alumínio proporcionam a vantagem de permitir que o molde aqueça e resfrie de forma rápida e uniforme, reduzindo assim o número de peças defeituosas e rejeições.

· Facilidade de reparo e modificação

Devido à extrema dureza do aço, moldes de aço danificados ou deformados podem ser extremamente difíceis e caros de consertar. Muitas vezes, um novo molde é a única solução. No entanto, os moldes de injeção de plástico de alumínio são de materiais mais macios e seu design é separável e direto. Esse recurso facilita o reparo e a modificação em caso de erro no molde de injeção de alumínio.

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Desvantagens da moldagem por injeção de alumínio

· Durabilidade

Os moldes de injeção de plástico de alumínio são adequados para execuções de peças menores. No entanto, os moldes de aço são mais duráveis, pois são resistentes à corrosão, resistentes ao desgaste e termicamente estáveis. Isso permite a produção de mais produtos.

No entanto, os engenheiros podem replicar a mesma durabilidade do aço por niquelagem ou recozimento do projeto do molde de alumínio. Isso aumentaria o custo do molde de injeção de alumínio, o que anularia a vantagem de custo associada ao ferramental de alumínio.

· Acabamento de superfície limitado

Os moldes de injeção de plástico de alumínio oferecem acabamentos superficiais limitados em comparação com os moldes de aço devido à sua baixa densidade. A alta densidade do aço permite várias seleções de textura e acabamentos personalizados, adicionando inserções de aço.

· Flash na peça

Flashing é a formação de excesso de material em um molde devido a cavidades desgastadas que não se encaixam mais firmemente. Após vários milhares de ciclos de produção, os moldes de injeção de plástico de alumínio se desgastam e apresentam não conformidades, levando a rebarbas no produto.

· Menos produtos

A moldagem por injeção de alumínio não pode suportar a temperatura e a pressão intensas associadas aos processos de moldagem por injeção por longos períodos. Portanto, eles não são ideais para longos e altos volumes de produção de peças.

· Complexidade

Os engenheiros não podem melhorar o projeto do molde de alumínio em caso de necessidade de fazer modificações devido à capacidade das peças moldadas de impactar o molde. No entanto, os moldes de aço podem ser temperados por meio de tratamento térmico para lidar com materiais desenvolvidos de densidades variadas.

Projeto de moldagem por injeção de alumínio

O projeto do molde de alumínio é uma etapa essencial no processo de projeto de fabricação do produto. Isso porque determina a durabilidade dos produtos e a eficiência do molde.

Abaixo estão as práticas que um especialista em design deve considerar ao fazer um design de molde de alumínio.

· Prever possíveis revisões

Durante o projeto do molde de alumínio, é benéfico que seu projeto inclua um procedimento para possíveis revisões no futuro. Embora isso possa aumentar o custo do molde de injeção de alumínio, pode ser econômico mais tarde, quando a correção for necessária.

É possível fazer revisões sem criar capacidades para tal no início. No entanto, na maioria dos casos, envolve sacrificar a ferramenta.

· Garantir a espessura uniforme da parede

Por um lado, seções mais finas em um projeto de molde de alumínio tendem a esfriar e solidificar primeiro. Por outro lado, áreas densas atuam como reservatórios que alimentam as células mais leves à medida que esfriam e endurecem.

Apesar disso, a maioria das peças tem seções transversais variadas e tende a congelar mais rapidamente do que as peças mais grossas. Assim, os caminhos de alimentação devem ser tais que considerem a solidificação tanto nas seções grossas quanto nas finas.

Isso garante que a espessura da peça plástica seja constante, simplifica o processo de moldagem do alumínio e permite que a solidificação progressiva ocorra rapidamente.

· Use ligas adequadas

O silício é o elemento mais adequado empregado como liga no projeto de moldes de injeção de plástico de alumínio. Isso se deve à sua alta capacidade de calor específico, ou seja, retém o calor melhor que o alumínio.

O silício não é a única liga adequada. Qualquer liga usada deve ter uma faixa de congelamento curta, pois ajuda a promover propriedades mecânicas sólidas nos produtos.

· Anote os detalhes da peça

Ao projetar moldes de injeção de plástico de alumínio, em vez de cantos vivos no projeto, use filetes. A presença de cantos vivos no procedimento pode diferir significativamente no encolhimento da peça produzida, levando a trincas ou deformidades permanentes.

· Usar inserções

Inserções de diferentes formas e materiais, como inserções de rosca de latão, podem ser incorporadas ao design do molde de alumínio para aumentar a durabilidade do molde e oferecer superfícies extra-duras quando necessário.

Conclusão

A falha de um molde de alumínio para moldagem por injeção de plástico é muitas vezes devido a um design ruim ou práticas de ferramentas ruins, juntamente com uma seleção de liga de alumínio defeituosa. Portanto, este artigo apresentou a moldagem por injeção de alumínio, suas características e algumas dicas de design.

O molde de protótipo de alumínio pode parecer esmagador. No entanto, com a empresa certa, com um elevado conhecimento do processo e um excelente histórico de desenvolvimento de produtos de manuseio, você pode garantir uma melhor formação do produto.

Nós da RapidDirect fornecemos design otimizado de moldes de injeção de alumínio na fabricação de produtos. Consulte nossa equipe de suporte para obter conselhos de fabricação. Se você já possui um arquivo CAD, faça o upload agora para obter uma cotação instantânea para o seu projeto.

Perguntas frequentes

Quanto tempo dura um molde de injeção de alumínio?
A vida útil de um molde de injeção de alumínio depende de seu uso na fabricação do produto. Quando usados ​​para prototipagem, os moldes de injeção de alumínio podem produzir alguns milhares de peças devido à densidade de seus moldes. No entanto, a vida útil diminui quando usado para fabricação intensa de produtos.

Nos últimos tempos, processos como revestimento de superfície e anodização foram incorporados para melhorar a durabilidade dos moldes de alumínio, tornando-os úteis nos ciclos de produção.
A moldagem por injeção de alumínio é uma opção melhor em comparação com a moldagem por injeção de aço?
O uso de moldagem por injeção de alumínio ou aço dependeria significativamente da natureza do seu projeto e do tipo de produto que você pretende alcançar. Embora ambos os processos de injeção sejam alternativas complementares, ambos oferecem vantagens e desvantagens distintas que os engenheiros devem considerar antes de adotar um processo de fabricação.