12 Principais Técnicas de Fabricação de Plásticos e Suas Aplicações

A fabricação de plásticos é essencial para a maioria das indústrias. De embalagens de alimentos de poliestireno a componentes industriais feitos de PEEK de grau de engenharia, a fabricação de plásticos contribui enormemente para a vida como a conhecemos. Sem a capacidade de fabricar peças plásticas, precisaríamos desenvolver sistemas de produção radicalmente novos.

Mas a fabricação de plásticos compreende muitos métodos diferentes. Moldagem por injeção, extrusão de plástico e impressão 3D FDM são todos métodos de fabricação de plásticos, e há muitos mais além. Estes diferentes métodos de fabricação de plásticos atendem a diferentes peças plásticas, e escolher entre eles nem sempre é simples. Orçamento, design da peça e material são apenas alguns dos fatores que entram na escolha de um método de fabricação de plásticos.

Este artigo analisa 12 diferentes métodos de fabricação de plásticos, explicando seus processos básicos e por que são úteis. Para cada método, daremos exemplos de como pode ser usado para fabricar peças de uso final.

1. Moldagem por Injeção (Injection Molding)

A moldagem por injeção é o processo de fabricação de plásticos mais comum. Pode processar polímeros termoplásticos e termofixos.

Este método rápido de fabricação de plásticos funciona aquecendo pellets plásticos até derreterem, então forçando o plástico fundido em um molde metálico usando um parafuso alternativo. O material fundido esfria, solidifica e assume a forma da cavidade do molde. A peça sólida é então ejetada do molde.

A moldagem por injeção é adequada para uma enorme variedade de materiais e peças. Peças devem ter paredes finas e consistentes mas podem assumir várias formas e tamanhos.

Exemplos de peças moldadas por injeção: bandejas de alimentos descartáveis, painéis de carro, blocos LEGO

2. Moldagem por Sopro (Blow Molding)

A moldagem por sopro é um processo de moldagem de plástico menos amplamente usado que a moldagem por injeção. Tem três variantes distintas: moldagem por sopro por extrusão, moldagem por sopro por injeção e moldagem por sopro por injeção e estiramento.

Este processo de fabricação de plásticos funciona usando um molde e um tubo termoplástico fundido chamado parison (em vez de pellets totalmente derretidos). Ar pressurizado entra no parison, fazendo o plástico expandir e tocar as paredes internas do molde, eventualmente assumindo a forma da cavidade do molde.

A moldagem por sopro é adequada para peças plásticas ocas como garrafas de água plásticas, com PEAD (HDPE) sendo o material mais comum.

Exemplos de peças moldadas por sopro: garrafas, tambores, tanques de combustível

3. Moldagem Rotacional (Rotational Molding)

A moldagem rotacional é outro processo de moldagem de plástico — um que usa altas temperaturas e baixa pressão para formar peças plásticas. Funciona rotacionando um molde para mover o material plástico ao redor dentro dele.

Durante o processo de moldagem rotacional, plástico em pó é colocado em um molde, que é aquecido e rotacionado sobre dois (ou mais) eixos. Esta rotação assegura que plástico fundido cubra a totalidade do interior do molde e assuma a forma da cavidade.

Vantagens da moldagem rotacional incluem ferramentaria mais simples, espessura de parede consistente, e cantos externos fortes. Mas o processo pode ser lento, já que o molde inteiro precisa esfriar antes da ejeção da peça.

Exemplos de peças moldadas rotacionalmente: caixas, tanques de armazenamento, brinquedos

4. Fundição a Vácuo (Vacuum Casting)

A fundição a vácuo é um processo de fabricação de plásticos geralmente empregado para pequenos lotes de protótipos coloridos. Usa moldes de silicone para fabricar peças de uretano.

Durante este processo de fabricação de plásticos, o operador verte resina de fundição de uretano em um molde de silicone; um vácuo então remove bolsas de ar e bolhas, resultando em uma peça finalizada excepcionalmente lisa. As peças de uretano são então curadas em um forno.

A fundição a vácuo é um processo popular de fabricação de plásticos para peças parcialmente transparentes como protótipos de vitrines.

Exemplos de peças fundidas a vácuo: gabinetes e tampas de eletrônicos, vários protótipos de display

5. Usinagem de Plástico (Plastic Machining)

A usinagem de plástico é um processo de fabricação de plásticos muito popular. Engloba fresamento CNC, torneamento CNC e outros processos relacionados.

Embora diferentes máquinas funcionem de maneiras diferentes, usinagem de plástico geralmente implica cortar seções de uma peça de trabalho plástica usando ferramentas de corte manuais ou controladas por computador. Usinagem é altamente precisa, funciona com uma gama de plásticos, e é melhor que moldagem para fabricar peças de parede grossa.

A usinagem de plástico também é útil para adicionar detalhes a peças feitas usando outras técnicas como extrusão.

Exemplos de peças usinadas: várias peças industriais, jigs e fixtures, iluminação automotiva

6. Modelagem por Deposição Fundida (Fused Deposition Modeling - FDM)

Modelagem por Deposição Fundida (FDM) é o processo de impressão 3D mais comum para fabricação de plásticos. Funciona com termoplásticos comuns como ABS e PLA, bem como materiais avançados como PEEK.

FDM funciona aquecendo filamento termoplástico extrudado, então depositando-o em formas precisas a partir de um bico móvel (anexado a um cabeçote de impressão) segundo instruções de computador. Fatias 2D da peça são impressas camada por camada até que o objeto 3D completo seja construído.

Em pequenas quantidades, FDM é muito rápido e econômico e pode produzir uma ampla gama de formas, incluindo aquelas com geometrias internas complexas. No entanto, não produz peças especialmente resistentes.

Exemplos de peças FDM: vários protótipos, peças de reposição e reparos, peças industriais compostas

7. Estereolitografia (Stereolithography - SLA)

A Estereolitografia (SLA) é uma forma diferente de impressão 3D de plástico que funciona com resinas fotopoliméricas em vez de polímeros termoplásticos.

Funciona curando seletivamente resinas fotopoliméricas usando uma fonte de luz como laser. (Processamento de luz digital, tecnologia relacionada, usava um projetor em vez.) Peças são impressas camada por camada conforme a mesa de impressão se move através da cuba de resina.

SLA produz peças quebradiças mas excepcionalmente lisas, que também podem ser transparentes. É frequentemente usada para prototipagem mas também tem aplicações em odontologia e joalheria.

Exemplos de peças SLA: protótipos de display, alinhadores dentários, padrões de joias para fundição

8. Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering - SLS)

A Sinterização Seletiva a Laser (SLS) é um processo de fabricação de plásticos e outra forma de impressão 3D. É principalmente usada para fabricar peças de nylon.

SLS é um processo de fusão de leito de pó. Funciona usando um laser para sinterizar seletivamente formas 2D em pó plástico, camada por camada, construindo uma peça plástica completa. É amplamente similar ao processo de manufatura aditiva de metal de fusão seletiva a laser (SLM). Uma vantagem sobre outros métodos de impressão 3D de plásticos é que não requer estruturas de suporte.

Mais que FDM ou SLA, SLS é considerado um processo de manufatura aditiva industrial e é popular na indústria automotiva.

Exemplos de peças SLS: ferramentaria, hardware automotivo, conectores elétricos

9. Extrusão de Plástico (Plastic Extrusion)

Não confundir com extrusão de impressão 3D, extrusão de plástico é o processo de forçar plástico através de uma matriz (die) para fabricar uma peça plástica alongada com perfil consistente.

Este processo de fabricação de plásticos de alto volume funciona aquecendo plástico em um barril, então forçando-o — usando um parafuso alternativo — em uma matriz, dando-lhe sua forma final com perfil contínuo. A extrusão plástica resultante endurece conforme esfria.

Materiais comuns de extrusão de plástico incluem polietileno, polipropileno, acetal e nylon. O processo também tem variantes como extrusão de filme soprado e extrusão de tubos.

Exemplos de peças extrudadas: tubos, tubulações, frames de janelas

10. Pultrusão de Plástico (Plastic Pultrusion)

A pultrusão de plástico é uma variante de extrusão de plástico na qual o material é puxado através de uma matriz em vez de empurrado.

A técnica de fabricação de plásticos de pultrusão é adequada a plásticos reforçados com fibra. Durante o processo, um rolo de fibras reforçadas é puxado através de um tanque de resina plástica, que impregna as fibras, e então através de uma matriz aquecida, dando ao resina reforçada com fibra seu perfil personalizado.

Várias resinas plásticas são adequadas para pultrusão, incluindo poliéster, poliuretano e epóxi. Fibras de vidro são o material de reforço mais comum.

Exemplos de peças pultrudadas: barras de enrijecimento, bastões de esqui, várias peças estruturais de reforço

11. Soldagem de Plástico (Plastic Welding)

A soldagem é associada principalmente a metais, mas soldagem de plástico é um processo de fabricação de plásticos útil para unir componentes termoplásticos não adequados para colagem ou outros métodos de montagem.

O processo de soldagem de plástico tem um enorme número de variantes, incluindo soldagem a gás quente, soldagem com ponta de velocidade e soldagem por contato. A maioria das variantes envolve preparar a superfície do plástico, aplicar calor e pressão, então resfriar.

Os vários métodos de soldagem de plástico podem ser classificados como térmicos, mecânicos ou eletromagnéticos.

Exemplos de peças soldadas: carcaças, peças de celular, dispositivos médicos

12. Termoformagem (Thermoforming)

A termoformagem é um tipo de fabricação de plásticos que se assemelha a moldagem mas que usa chapa plástica levemente aquecida em vez de plástico totalmente fundido.

A técnica do método de fabricação de plásticos requer um forno e um molde. Durante o processo, a chapa plástica é aquecida até ficar maleável; é então esticada sobre um molde — tipicamente usando vácuo — antes de ser aparada e resfriada.

A termoformagem é bastante versátil, pois pode ser realizada tanto em pequena escala quanto para produção em massa.

Exemplos de peças termoformadas: blister packs, copos plásticos, tampas