Produção Rápida de Moldes de Alumínio em Menos de Três Semanas

A Phoenix Proto Technologies (www.phoenixproto.com) abriu as portas há um ano e meio com o objetivo de produzir rapidamente moldes de alumínio para clientes que precisam de protótipos. Notando 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 buscou trabalho para os três cenários de fabricação de moldes. Dito isso, sua abordagem para criar todos os tipos de moldes de alumínio é a mesma, assim como seu tempo de entrega garantido de três semanas ou menos.

Processo de Prototipagem Instantânea

A PPT chama sua abordagem de fabricação de moldes de Processamento de Prototipagem Instantânea. Seu objetivo é criar moldes de alumínio sem limitar o design do cliente, e garante o rápido turnaround de ferramentas mencionado para peças tão grandes quanto 12 por 12 por 4 polegadas. Além de seus cinco centros de usinagem CNC, a empresa tem cinco máquinas de injeção Niigata variando de 85 a 330 toneladas para clientes que desejam que ela produza amostras de peças plásticas além da ferramenta de alumínio.

A maior parte do trabalho da empresa vem dos mercados médico e de produtos de consumo. Cotações para cada novo trabalho são fornecidas ao cliente em menos de uma hora após receber um RFQ. Assim que a empresa recebe um pedido de compra, programadores e ferramenteiros se reúnem para discutir especificidades de design do molde, como linha de separação, localização de ponto de injeção e ventilação. Dentro de 24 horas após receber o pedido de compra, realiza uma revisão de design com o cliente (frequentemente via aplicativo de videoconferência GoToMeeting) e então finaliza o novo trabalho internamente com uma reunião pré-ferramenta. Um sistema de servidor de computador recentemente integrado torna o compartilhamento de arquivos entre todas as partes um simples processo de arrastar e soltar, acelerando e simplificando muito as transferências de arquivos que anteriormente eram realizadas via e-mail.

Os programadores CAM da PPT, que também são designers de molde, então começam a determinar como melhor usinar características de núcleo e cavidade, seja via EDM ou fresamento. A empresa estoca inserts de núcleo/cavidade de tamanho padrão, bem como bases de molde universais. Dessa forma, pode imediatamente agendar e configurar trabalhos de usinagem de inserts assim que a programação é concluída.

O VMC usado para 80% do trabalho de fresamento da empresa é um Mikron HSM 600, disponível da 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 tipicamente usa (às vezes em condição endurecida) quanto eletrodos de grafite para seu EDM de aríete. 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 fresamento sobre EDM sempre que possível para eliminar a etapa requisitada de fresamento de eletrodo antes da queima.

A segunda razão pela qual a oficina optou pela máquina de alta velocidade foi porque oferecia um trocador de palete integral compacto. Isso permite que configurações sejam realizadas em múltiplas paletes fora do ambiente de trabalho da máquina enquanto a máquina está rodando outro trabalho. Isso também permite produção lights-out, que minimiza tempo de inatividade do fuso e elimina a necessidade de escalar três turnos. A PPT comumente instala múltiplos mordentes em cada palete, e também criou um dispositivo que pode segurar numerosos eletrodos para maximizar o número de trabalhos que o VMC pode completar sem intervenção do operador.

Muitas operações de fresamento na máquina de alta velocidade requerem ferramentas de pequeno diâmetro. Embora incomum, quebra de ferramenta é possível ao cortar alumínio. Para prevenir corte a vazio durante a noite resultante de uma ferramenta quebrada, programadores de máquina comumente pedem trocas de ferramenta mais frequentes do que o usual, mesmo que a vida efetiva de uma ferramenta não tenha sido alcançada.

Moldes de Prototipo Impulsionam Nova Compra de Máquina

Os moldes de alumínio que a PPT cria para aplicações de protótipo e produção diferem na forma como rebaixos e outras características da peça são executados dentro dos moldes. Em quase todos os casos, moldes de protótipo usam cargas manuais (hand-loads) para criar estas características em vez dos deslizamentos mecânicos comuns em moldes de produção. Cargas manuais são componentes usinados que são inseridos manualmente no lado do ejetor de um molde antes de cada injeção. Uma vez que a injeção é completada, as cargas manuais ejetam com a peça plástica moldada. Um operador remove as cargas manuais da peça e as reinstala no molde para a próxima injeção.

Esta intervenção manual é justificada porque os tamanhos de lote de protótipo são muito baixos. Além disso, moldes usando cargas manuais podem ser projetados mais rápido e custam menos do que aqueles usando ações mecânicas ou hidráulicas. Uma seleção de cargas manuais é mostrada em uma foto à direita. Aquele molde de protótipo cria uma chave de ignição que requer 15 rebaixos.

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

A outra imagem de molde à direita é um molde de produção que a PPT criou para produzir uma tampa de nylon não carregado. Este molde de alumínio particular usa alguns componentes de aço doce, como guias e placas de base. No entanto, a PPT rotineiramente fabrica moldes feitos inteiramente de componentes de alumínio. Nestes casos, componentes de alumínio que deslizam uns contra os outros serão revestidos para melhor resistência ao desgaste e longevidade da ferramenta.

O Sr. Lammon acredita que a demanda por moldes de alumínio para aplicações de prototipagem permanecerá forte. Ele é rápido em apontar, porém, que um número crescente de grandes fabricantes está começando a perceber que, comparado ao aço, moldes de alumínio podem ser criados mais rápido, custam menos e permitem tempos de ciclo de injeção mais rápidos devido a melhores características térmicas.

Não é incomum que moldes de alumínio de hoje entreguem 1 milhão de injeções, diz o Sr. Lammon, o que pode ser suficiente para satisfazer os requisitos de produção para uma empresa que continuamente atualiza seus produtos ou introduz novos. Ele aposta que isso levará a trabalho adicional para a PPT à medida que estas empresas percebam os benefícios que moldes de alumínio oferecem para tanto protótipos quanto produção.