Principais aplicações e principais benefícios da moldagem por injeção

Quais são as aplicações comuns da moldagem por injeção? O que o diferencia como processo de fabricação? Este artigo aborda os principais benefícios da moldagem por injeção e fornece informações sobre se a moldagem por injeção é adequada para as aplicações do seu setor.

As indústrias estão mudando de componentes metálicos para componentes plásticos devido à redução de peso, atributos de desempenho, economia de custos, diversas resistências à corrosão e outros tipos de desgaste e aos rápidos tempos de produção atribuídos a eles. O processo capaz de proporcionar esses benefícios para a produção de peças plásticas é a moldagem por injeção. 

Fonte de mais de 40% de todas as peças plásticas em todo o mundo e um mercado de US$ 300 bilhões em meados de 2022, a moldagem por injeção é o processo de fabricação de formação de componentes em moldes. Nos últimos anos, ganhou mais força na indústria médica, especialmente devido à crescente demanda por materiais biodegradáveis ​​que sejam mais ecológicos e à sua capacidade de obter peças de alta qualidade e econômicas. 

A versatilidade da moldagem por injeção permite produzir grandes volumes de peças a um preço mais baixo por peça e em velocidades maiores em comparação com outros processos, como usinagem CNC e impressão 3D. Existem mais de 25.000 materiais de engenharia compatíveis com moldagem por injeção à sua escolha, e você também pode dimensionar seus produtos para milhares ou até milhões. 

Você deve considerar a moldagem por injeção para projetos: 

• 
  Que exigem grandes volumes anuais de produção; 
  
• 
  Isso envolve projetos e formas complexas (desde que o projeto leve em consideração as restrições de projeto do IM, como rebaixos e espessura da peça); 
  
• 
  Precisa de consolidação de peças ou conversão de metal em plástico; 
  
• 
  Onde o acabamento superficial é um fator importante; 
  
• 
  Envolver materiais que seriam muito caros com outros processos de fabricação;
  
• 
  Envolvem materiais caros que representam preocupações orçamentárias se usinados; 
  
• 
  Ou no caso de o design provavelmente permanecer o mesmo ou apenas mudar em incrementos menores ao longo de vários anos (e ciclos de produção).
  

Vamos mergulhar nas aplicações comuns da moldagem por injeção e nos principais benefícios desse processo de fabricação de maior volume.

Que tipos de peças você pode fabricar com moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é comum em uma variedade de indústrias. É provável que você encontre peças plásticas moldadas por injeção em construção, alimentos e bebidas e bens de consumo, entre muitos outros setores. 

As aplicações mais comuns encontradas na plataforma Protolabs Network são: 

• 
  Aeroespacial
  
• 
  Automotivo
  
• 
  Eletrônica
  
• 
  Médico
  

Peças aeroespaciais moldadas por injeção

Os componentes aeroespaciais precisam atender a padrões específicos. Eles precisam ser leves, duráveis ​​e capazes de suportar mudanças extremas de temperatura. 

As peças moldadas por injeção mais comuns para a indústria aeroespacial incluem: 

• 
  Molduras
  
• 
  Componentes do chassi
  
• 
  Gabinetes
  
• 
  Carcaças
  
• 
  Painéis
  

Peças automotivas moldadas por injeção

Com o passar dos anos, as tecnologias de transporte tornaram-se mais avançadas. Em média, um carro contém 30 mil peças internas e externas, desde o bloco do motor até pequenos sensores que alertam os motoristas sobre questões de segurança ou manutenção. Quase todos os componentes plásticos do interior do seu carro são moldados por injeção, assim como as peças externas, como pára-choques.

Outros componentes padrão moldados por injeção para carros incluem:

• 
  Carcaças
  
• 
  Porta-copos (e outros compartimentos de armazenamento)
  
• 
  Componentes do painel 
  

Os três materiais de injeção mais comuns usados na indústria automotiva incluem: 

• 
  Polipropileno (PP) para peças não críticas
  
• 
  PVC para resistência às intempéries
  
• 
  ABS para resistência de alto impacto
  

Peças eletrônicas de consumo moldadas por injeção

As caixas moldadas injetadas ajudam a proteger os componentes eletrônicos que usamos hoje. Os invólucros de plástico resistentes à corrosão protegem os componentes metálicos de ambientes agressivos e mudanças de temperatura.

Outros componentes eletrônicos feitos de moldagem por injeção incluem: 

• 
  Montagens
  
• 
  Gabinetes de bateria
  
• 
  Conduítes
  
• 
  Componentes para laptops e computadores desktop
  
• 
  Caixas e gabinetes para placas de circuito
  
• 
  Interruptores elétricos
  

Devido à sua excelente resistência ao impacto e bom isolamento elétrico, o ABS e o poliestireno (PS) são preferidos para a eletrônica. 

Peças de tecnologia médica para moldagem por injeção

O projeto e a fabricação de produtos e tecnologias médicas seguem diretrizes nacionais e internacionais rígidas para aderir a políticas rígidas e prevenir riscos aos pacientes. Nos EUA, por exemplo, os fabricantes que produzem componentes médicos devem usar resinas que possuam o selo de aprovação da FDA e a certificação ISO. 

Na Protolabs Network, fabricamos invólucros plásticos para diversos instrumentos médicos, peças transparentes e componentes para máquinas de ressonância magnética. 

A Protolabs Network fornece uma variedade de materiais esterilizáveis e biocompatíveis para componentes médicos moldados por injeção. O silicone de grau médico é o mais popular; no entanto, é um termofixo, portanto são necessários maquinários especiais e controle de processo, o que aumenta o custo. 

Aplicações com requisitos menos rigorosos podem usar materiais como ABS, polipropileno (PP) e polietileno (PE). 

Quais são os benefícios da moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é, em geral, mais confiável e eficiente do que outros métodos de fabricação, se você deseja produzir muitas da mesma peça. Ele pode produzir uma ampla variedade de diferentes geometrias e tamanhos de peças. 

Outros benefícios da moldagem por injeção incluem:  

• 
  Produção rápida, econômica e de alto volume de plásticos
  
• 
  Economia de custos
  
• 
  Maior resistência e durabilidade
  
• 
  Tolerâncias rigorosas e excelente repetibilidade
  
• 
  Flexibilidade de materiais 
  
• 
  Excelente aparência visual
  

Como a moldagem por injeção produz muitas peças de maneira rápida e econômica?

A moldagem por injeção tem custo competitivo para a fabricação de grandes volumes de peças plásticas idênticas. Depois que o molde é criado e a máquina configurada, as peças podem ser produzidas rapidamente e com baixo custo. 

O volume mínimo de produção recomendado para moldagem por injeção é de 500 unidades. Neste ponto, as economias de escala começam a fazer efeito e os custos iniciais relativamente elevados das ferramentas têm um efeito menos proeminente no preço unitário. 

A Protolabs Network pode fabricar cerca de 100.000 peças de ABS usando apenas um molde a um preço médio de US$ 0,68, embora isso varie de acordo com o tamanho da peça. 

O ciclo típico de moldagem por injeção dura cerca de 15 a 60 segundos, dependendo do tamanho da peça e da complexidade do molde. Em comparação, a usinagem CNC e a impressão 3D podem levar de minutos a horas para produzir a mesma geometria. 

Com a moldagem por injeção, você coloca suas peças no mercado com mais rapidez e ganha uma vantagem competitiva com a capacidade de produzir simultaneamente vários objetos idênticos entre si em uma hora.

Como a moldagem por injeção reduz custos?

A moldagem por injeção oferece vários benefícios de custo em relação a outros tipos de processos de fabricação. Hoje, o processo de moldagem por injeção é automatizado por máquinas e robôs operados por um único técnico, o que ajuda a reduzir custos com mão de obra e retrabalhos causados ​​por defeitos ou erros humanos. 

O foco no DFM (design para capacidade de fabricação) também proporciona benefícios de custo, diminuindo o número de problemas com moldabilidade. O DFM cria um processo colaborativo entre OEMs, equipes de engenharia e clientes que reduz o número de trocas de ferramentas, tempo de inatividade de máquinas e outros atrasos na produção. 

Há muito pouco desperdício associado à moldagem por injeção porque a quantidade de material necessária para preencher o molde é determinada durante o processo de projeto. Quaisquer resíduos gerados ou sobras de material podem ser reciclados e reaproveitados em outros projetos. 

As peças moldadas por injeção são fortes e duráveis?

A resistência das peças moldadas por injeção vem de seu design de camada única e forma contínua. Ao longo dos anos, a demanda por resistência e durabilidade aumentou, e os termoplásticos leves de hoje são tão fortes quanto algumas peças metálicas disponíveis. 

Você deseja determinar a resistência da sua peça no início do processo de projeto, pois isso ajudará a equilibrar outras considerações de projeto e a confirmar quais materiais usar.

Como a moldagem por injeção consegue tolerâncias restritas e grande repetibilidade?

A moldagem por injeção é altamente repetível. É claro que algum desgaste ocorre no molde ao longo do tempo, mas um molde de alumínio piloto típico dura em média de 5.000 a 20.000 ciclos antes de precisar ser substituído. Os moldes de produção em grande escala de aço para ferramentas duram cerca de 100.000 ciclos. 

A moldagem por injeção normalmente produz peças com tolerâncias de ± 0,500 mm (0,020"). Tolerâncias mais restritas até ± 0,125 mm (0,005") também são viáveis em determinadas circunstâncias. Este nível de precisão é suficiente para a maioria das aplicações e comparável à usinagem CNC e impressão 3D. 

Quais materiais você pode usar para moldagem por injeção?

Mais de 25.000 materiais de engenharia são compatíveis com moldagem por injeção, incluindo termoplásticos, silicones, termofixos e resinas. Isso significa que há uma ampla gama de materiais com diversas propriedades físicas que você pode selecionar e projetar sua peça. As possibilidades são infinitas. 

As peças produzidas por moldagem por injeção possuem excelentes propriedades físicas que podem ser adaptadas com aditivos, como fibras de vidro, ou misturando diferentes paletes, como misturas de PC/ABS, para atingir o nível de resistência desejado. 

Você deseja garantir a seleção dos materiais certos para o seu projeto. Tenha em mente o impacto e a resistência à tração da peça, a deflexão térmica, a absorção de água e o módulo de elasticidade flexural.

Qual é a qualidade estética das peças moldadas por injeção?

A moldagem por injeção produz produtos que precisam de pouco ou nenhum acabamento extra. A maioria das peças moldadas tem acabamento liso, mas você pode projetar um produto com acabamento fosco e texturas e gravuras exclusivas. 

As peças moldadas podem ser polidas em alto grau, criando um acabamento espelhado, e também podem ser jateadas para desenvolver um acabamento mais texturizado. Revise os padrões SPI que determinam o nível de acabamento que pode ser alcançado para componentes moldados por injeção. 

Divulgação completa - quais são as desvantagens da moldagem por injeção?

Embora a moldagem por injeção ofereça diversas vantagens em relação a outros processos de fabricação, existem algumas desvantagens. 

Primeiro, a principal restrição económica são os elevados custos iniciais das ferramentas. Os engenheiros de projeto precisam criar um molde personalizado para cada geometria, tornando os custos de investimento iniciais bastante caros. Projetar e fabricar o molde custa entre US$ 5.000 e US$ 100.000. Por esta razão, a moldagem por injeção é economicamente viável para produções superiores a 500 unidades. 

Depois que o molde é criado, qualquer alteração no projeto pode custar caro e as modificações exigem a criação de um novo molde do zero. Isso aumenta os prazos de entrega e os custos gerais. 

Finalmente, o prazo típico para moldagem por injeção é de seis a dez semanas – quatro a seis semanas para fabricar o molde e duas a quatro semanas para produção e envio. As alterações de design aumentam o tempo de resposta. Aqui na Rede Protolabs leva no máximo 40 dias para fazer o molde e para o cliente pegar as amostras. 

Como você compara a moldagem por injeção e a impressão 3D?

A moldagem por injeção e a impressão 3D costumam ser comparadas entre si; no entanto, você deve vê-los como complementares e não concorrentes. A impressão 3D pode ajudar a reduzir os ciclos de iteração de pré-produção de moldagem por injeção e permitir melhores testes, fabricação e resultados gerais. 

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