Por Dentro de uma Injetora de Plástico: Componentes Principais e Suas Funções

A moldagem por injeção é o processo de manufatura preferido para a produção em massa de peças plásticas. Central para o processo de moldagem está a máquina de injeção de plástico, uma grande peça de maquinaria que consiste em duas partes, uma unidade de injeção e uma unidade de fechamento.

O processo de moldagem por injeção é rápido, preciso, altamente repetível e extremamente custo-efetivo em grandes quantidades. É usado por inúmeros fabricantes em áreas como automotivo, bens de consumo, embalagens, eletrodomésticos e setor industrial. Seu valor como processo de alta velocidade reside no uso de ferramentas ou moldes metálicos duráveis: uma vez que um molde foi fabricado, o tempo de ciclo para cada "injeção" de plástico pode levar apenas 30 segundos.

No entanto, a injeção de plástico em um molde metálico não pode ser feita manualmente. Em vez disso, um injetor — um profissional qualificado que faz moldagens — usará um equipamento complexo chamado máquina de injeção (escrito "injection moulding machine" no Reino Unido e alguns outros países) capaz de preencher um molde com grande força.

Este artigo faz um exame aprofundado da máquina de injeção, observando seus recursos constituintes e como eles trabalham juntos para fazer peças moldadas.

O que fazem as máquinas de injeção?

Por definição, processos de moldagem fazem peças através do preenchimento de um objeto oco chamado molde. Um molde contém uma cavidade com o formato da peça desejada. A cavidade é então preenchida com um material líquido, que se solidifica dentro do molde. Quando o material é removido do molde, ele se tornou sólido e assumiu a forma da cavidade do molde.

Máquinas de injeção de plástico nem sempre são necessárias para a moldagem de peças. Moldagem de silicone de baixo custo, por exemplo, envolve despejar manualmente uma solução de silicone de duas partes em um molde e esperar que cure e endureça. A peça de silicone macio pode então ser puxada manualmente para fora do molde.

A moldagem por injeção é um pouco diferente. O material líquido precisa ser forçado no molde a uma pressão muito alta — algo que não pode ser alcançado com despejo manual — para que entre na cavidade do molde rapidamente e alcance cada recanto e canto do molde. Além disso, o material (geralmente um termoplástico) só está em estado líquido porque foi derretido, e a máquina de injeção é responsável por derretê-lo.

O propósito de uma máquina de injeção é, portanto, derreter plástico sólido em líquido, injetar esse líquido no molde metálico sob alta pressão e garantir que o molde não abra acidentalmente devido às altas forças envolvidas.

Quais são as partes de uma máquina?

Uma máquina de injeção consiste em duas partes principais. Estas são a unidade de injeção, responsável por espremer o material fundido na cavidade do molde, e a unidade de fechamento, responsável por segurar firmemente os dois lados do molde juntos durante injeção e resfriamento (e depois liberá-los para ejetar a peça).

Unidade de injeção

A unidade de injeção de uma máquina de injeção de plástico consiste em três componentes principais. Estes são:

1. O funil (hopper) contendo pellets de plástico ou outra matéria-prima
2. O cilindro (barril) aquecido
3. O parafuso recíproco (reciprocating screw)

O funil (hopper) é um recipiente no qual a matéria-prima — geralmente na forma de pellets ou grânulos — é colocada.

Para fazer uma peça, uma porção de matéria-prima é dispensada no cilindro (barrel) abaixo, onde elementos de aquecimento derretem o plástico em líquido. Um motor de acionamento do parafuso (screw motor drive) gira o grande parafuso recíproco, que tem passo variável para que possa empurrar o material em direção à ponta do cilindro, construindo pressão, enquanto derrete o material ainda mais.

Quando a quantidade necessária de material fundido foi empurrada para a ponta do cilindro e a pressão foi construída, um dispositivo chamado empurrador (ram) empurra rapidamente o parafuso em direção ao molde, forçando a "injeção" (shot) de plástico para fora do cilindro e na cavidade do molde através de um canal de alimentação (sprue) e um sistema de canais (runners).

Unidade de fechamento

A unidade de fechamento de uma máquina de injeção de plástico consiste em três componentes principais. Estes são:

1. O molde
2. O motor de acionamento de fechamento (clamping motor drive)
3. Uma platina móvel e uma platina estacionária

Os canais entregam o material fundido através de pontos de injeção (gates) na cavidade do molde, o espaço entre as duas metades do molde. As metades do molde são chamadas de cavidade (cavity) (o lado mais próximo do cilindro) e núcleo (core) (mais distante do cilindro). Alguns moldes compreendem mais de duas peças e podem conter um núcleo de ação lateral, por exemplo.

Moldes são caros de fazer e são tipicamente feitos de aço ferramenta ou alumínio. Moldes de aço ferramenta geralmente custam acima de $5.000 (às vezes até $100.000), enquanto moldes de alumínio de vida útil mais curta custam menos.

O resto da unidade de fechamento usa altas forças para manter o molde fechado durante injeção e resfriamento, efetivamente contrabalanceando as forças da unidade de injeção. O motor de acionamento de fechamento e o cilindro de fechamento empurram — usando, por exemplo, força hidráulica — a platina móvel (moving platen) (presa ao núcleo do molde) ao longo de um conjunto de tirantes (tie rods) na direção da platina estacionária (stationary platen) (presa à cavidade do molde). A potência do motor de acionamento de fechamento determina a força de fechamento e a tonelagem de fechamento da máquina de injeção.

Quando o plástico fundido solidificou, a platina móvel recua, abrindo o molde, e pinos ejetores (ejector pins) liberam as peças plásticas finalizadas do molde, geralmente deixando-as cair em um recipiente ou em uma esteira transportadora para criar uma linha de produção.

Tipos de máquinas de injeção de plástico

Máquinas variam em tamanho e modo de operação. Alguns dos tipos mais comuns de máquina de injeção incluem:

• Hidráulicas usam forças hidráulicas para injetar a injeção de plástico e exercer forças de fechamento. Podem criar forças de fechamento muito altas.
• Elétricas usam servomotores para controlar forças de injeção e fechamento. São rápidas e energeticamente eficientes.
• Verticais podem ser hidráulicas, elétricas ou híbridas, e ocupam uma área menor devido à sua orientação. São altamente adequadas para moldagem com inserção (insert molding).
• De mesa (Desktop) são máquinas de injeção de baixo custo (abaixo de $5.000) adequadas para produtos plásticos DIY simples. Carecem das forças de fechamento e alta precisão de máquinas industriais.

Perguntas Frequentes (FAQ)

O que fazem as máquinas de injeção?

Máquinas de injeção de plástico aquecem pellets de plástico até estado fundido, forçam o material fundido em um molde sob alta pressão e garantem que o molde permaneça fechado durante o processo.

Quanto custa uma máquina de injeção?

Máquinas de grau industrial começam em torno de $50.000, com máquinas muito grandes custando acima de $1.000.000. Moldes individuais podem custar entre $2.000 e $100.000.

Qual a diferença entre injeção e moldagem por compressão?

A moldagem por compressão não requer injeção de alta pressão. Material fundido é despejado sem pressão na cavidade do molde, então a compressão é aplicada uma vez que a cavidade já está cheia. A moldagem por compressão é menos precisa que a injeção, mas é adequada para produção de produtos de moldagem plástica muito grandes.

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