Guia Especialista para Criar Protótipos Plásticos de Alta Qualidade

Prototipagem Plástica Hoje

Não podemos imaginar a indústria moderna sem plásticos. Polímeros industriais modernos são fáceis de fabricar e processar. Têm resistência considerável, grande resistência à corrosão e, acima de tudo, peso muito pequeno comparado a qualquer metal. É o que os torna tão populares entre designers industriais. Devido a essa popularidade, técnicas de prototipagem plástica têm crescido nestas últimas décadas. Vamos ver o que podem nos oferecer agora.

Desenvolvimento da Prototipagem Plástica Rápida

Por muito tempo, manufatura de plástico foi domínio de produção em massa. Você tinha que ter molde de injeção e máquina que injetava plástico no molde. Todo sistema era muito caro e qualquer mudança no design de tal sistema é muito custoso. É por isso que metal foi material de prototipagem número um por muito tempo, especialmente desde o rápido desenvolvimento de sistemas digitais e consequentemente máquinas de controle numérico computadorizado. No entanto, isso mudou com a chegada de processos de prototipagem rápida.

O primeiro entre eles foi técnicas de fundição em silicone a vácuo, que substituíram ferramentas duras por macias. Moldes de silicone são muito mais baratos e fáceis de fabricar.

As próximas mudanças foram trazidas por processos inovadores de manufatura aditiva que não requeriam brancos ou ferramentas. Além disso, oferecem liberdades de design inigualáveis.

Por fim, processos de usinagem CNC possibilitaram moldagem por injeção plástica rápida. Moldes intercambiáveis de alumínio que têm melhor fabricabilidade comparado a aço instrumental podem encurtar o tempo de ferramental em até 60%. Além disso, mudar a cavidade de molde de alumínio é muito mais fácil que a de aço tratado termicamente.

Benefícios de Implementar Prototipagem Plástica Rápida

• Custo do Protótipo Plástico. Materiais plásticos geralmente têm baixa temperatura de fusão, boa manutenibilidade e são fáceis de processar. Isso torna a produção de protótipo plástico bem barata. Se você não tem orçamento grande, pode basicamente comprar silicone, derramar sobre modelo mestre (feito manualmente se quiser), esperar, e fundir peças em casa.
• Durabilidade. Materiais plásticos têm grande durabilidade. Têm boa estabilidade, resistência à fadiga e propriedades de atrito. No entanto, deve tentar mantê-los longe de luz UV e baixas temperaturas, pois alguns polímeros ficam frágeis sob tais condições.
• Confiabilidade. Processos de prototipagem plástica são bem desenvolvidos. Há muitos serviços profissionais de moldagem por injeção que empregam tais técnicas diariamente. Se você duvida sobre escolha do melhor método e forma de executá-lo, pode sempre consultar os profissionais.
• Reciclabilidade. A era onde poluição plástica foi maior questão ecológica passou. Plásticos industriais modernos são projetados para serem recicláveis, sua produção sem resíduos nocivos maiores.
• Prazo de Entrega (Lead time). Processos modernos de prototipagem rápida são perfeitos para fabricar lotes de peças plásticas de baixo volume. Em alguns casos, pode obter seu protótipo dentro de uma única semana encomendando de serviços de moldagem por injeção. Tudo isso devido ao fato de que prototipagem plástica requer muito pouco pós-processamento.

Onde Protótipos Plásticos Podem Ajudar

Peças de protótipo plástico não são usadas apenas para criar utensílios de cozinha e eletrodomésticos. Têm muitos mais usos. Por exemplo, muitos produtos médicos são feitos de plástico, pois alguns polímeros combinam bem com tecido humano e são muito leves. Peças plásticas transparentes são amplamente usadas em iluminação automotiva. São menos frágeis que vidro. Muitos plásticos fornecem bom isolamento ou isolamento térmico, então se o produto tem superfícies aquecidas ou sob alta tensão, gabinetes e manoplas de plástico garantem segurança do usuário. Devido às boas qualidades de atrito, alguns polímeros são usados para fabricar mancais baratos e eficientes.

As 4 Principais Opções de Prototipagem Plástica Rápida

Com avanços rápidos na indústria de manufatura, fundição, impressão 3D, moldagem por injeção e usinagem CNC. Estas tecnologias baseadas em prototipagem rápida, ferramentas baseadas em CAD 3D têm sido amplamente usadas em peças plásticas.

1. Técnicas de Fundição para Manufatura de Protótipo Plástico

Fundição em silicone é ótimo processo para fabricação de protótipo plástico em lote baixo, pois requer modelo mestre (amostra) para criar os moldes. Geralmente, suspende-se o modelo mestre sobre tanque vazio. Então, adiciona-se elementos tecnológicos (geralmente plástico também) ao modelo, como canal para derramar plástico, ventilação, etc. Depois, derrama-se silicone líquido no tanque, espera até solidificar e às vezes cura no forno. Divide o molde ao meio e está pronto para produzir até 25 peças plásticas. Nenhum investimento de capital necessário.

2. Como Usar Impressão 3D para Prototipagem Plástica

Manufatura aditiva ou impressão 3D é processo comparativamente inovador de fabricar diferentes peças. O que define impressão 3D é a mudança de massa. O branco é geralmente maior que a peça final. No entanto, é completamente diferente para AM. A peça branca é pó ou fio fino. É administrada à placa base da impressora camada por camada e sinterizada ou curada para copiar a seção transversal atual da peça. Desde sua invenção nos anos 1980, AM deu grande passo. Precisão, acabamento, escolha de material e prazo de manufatura aditiva.

Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

Sinterização seletiva a laser é o primeiro processo entre muitas técnicas de manufatura aditiva usadas para prototipagem plástica rápida. É o tipo mais universal de processos aditivos que pode ser usado para praticamente qualquer tipo de material. Entre eles, claro, plásticos. Não requerem muita potência de laser para sinterizar e a principal vantagem de espalhar pó sobre a placa base é que serve como estrutura de suporte para elementos salientes até certo grau.

Modelagem por Deposição Fundida (FDM)

FDM é o processo aditivo mais barato e fácil disponível para fabricar protótipos plásticos. Muitos entusiastas criam impressoras 3D FDM em casa. FDM usa matéria-prima na forma de fio plástico que é liquefeito e depositado na placa na forma da seção transversal atual da peça. Estruturas salientes são suportadas usando outro material – tipo de plástico mais frágil que é facilmente removido. No geral, FDM é processo mais barato que rende pior acabamento e qualidade e requer mais pós-processamento se estética é importante.

Estereolitografia (SLA)

SLA é considerado o pai de todos os processos de impressão 3D. Também é o processo com melhor qualidade de peça. O acabamento é quase perfeito e a precisão é limitada apenas pelo diâmetro da luz UV/laser. Processo é amplamente usado para fabricar modelos mestres para fundição futura e protótipos onde estética é concernida. SLA, no entanto, é processo mais caro, pois polímero líquido é muito caro e você tem que derramar quantidade considerável no tanque. Outro problema com SLA são estruturas de suporte. Só podem ser fabricadas usando material do modelo e têm que ser removidas mecanicamente. Isso pode deixar marcas na superfície que precisam ser pós-processadas.

Impressão Multi-Jato (MJP)

Impressão multi-jato é uma das escolhas populares para protótipos de plástico, pois tem muitas vantagens do FDM e carece de algumas desvantagens do SLA. O ponto do MJP é derreter plástico bruto em gotículas e emiti-las do bico da impressora no contorno requerido. A vantagem do MJP é que a qualidade das peças é similar ao SLA mas você não precisa encher tanque inteiro de polímero líquido e pensar o que fazer com o resto. MJP é o único processo multicolor entre os mencionados também.

Pós-processamento de Protótipos Impressos em 3D

Apesar dos avanços na área de Manufatura Aditiva, em muitos casos, peças plásticas requerem algum tipo de pós-processamento. Métodos mais difundidos incluem usinagem, polimento e processos químicos. A primeira técnica é bastante simples. Instala-se a peça fabricada em máquina-ferramenta e processa com fresa. Polimento é processo familiar também. Usa pasta especial e instrumento de polimento para obter acabamento perfeito. Processos químicos incluem processamento com acetona e revestimento. O primeiro usa acetona gasosa para derreter superfície da peça e torná-la mais lisa. Processo é muito eficiente mas adequado para número limitado de polímeros. Revestimento é mais universal. Basicamente cobre a peça com tinta ou outro elemento para aumentar qualidade superficial.

3. Como Criar Protótipo Plástico com Moldagem por Injeção Rápida

Moldagem por injeção plástica rápida é variação da tecnologia convencional de manufatura de molde de injeção. A principal diferença está nos detalhes. Por exemplo, moldes rápidos têm mais juntas. A cavidade do molde está conectada à base. Então, se você precisar modificar o design, pode apenas remover a cavidade e mudá-la sem mudar outros elementos. Isso reduz a precisão mas aumenta flexibilidade. Além disso, em vez de aço endurecido, adequado para milhões de iterações, ligas de alumínio são usadas. São menos duráveis, claro, mas sua fabricabilidade é até 5 vezes melhor. Todas as modificações tornam possível usar moldagem por injeção mesmo para protótipos. É aconselhável, no entanto, usá-la para trabalhos de mais alta qualidade, pois o processo ainda é bastante custoso.

4. Ao Usar Usinagem CNC para Criar Peças Plásticas

Quando se trata de componentes plásticos e metálicos usinados, muitos fabricantes de protótipos plásticos usam usinagem CNC para testes de forma, encaixe e função de peças plásticas, por causa de suas vantagens no reino da prototipagem. Com a atualização da seleção de materiais de grau de produção que a usinagem traz, na WayKen, usamos prototipagem CNC para criar protótipos plásticos e peças metálicas, o que permite sua equipe de design simular de perto a aparência e função do produto final enquanto reflete a validade do trabalho de montagem, e dá tempo e espaço válidos para modificar e otimizar o design.

O Futuro da Tecnologia de Prototipagem Plástica Rápida

No futuro, a maioria dos profissionais prevê que manufatura aditiva assumirá pedaço ainda maior do mercado de prototipagem. É, afinal, perfeito para o caso. Se mais desenvolvimentos forem feitos para aumentar velocidade de impressão e qualidade da peça. Porosidade também é questão atual. Muita pesquisa está sendo realizada para superar imperfeições da impressão 3D e é provável que AM será escolha perfeita para prototipagem plástica na próxima década se algum outro processo inovador não for inventado. Quer mais informações, pode encontrar nossas capacidades de usinagem de plástico.