Aplicando Princípios de Manufatura Verde na Produção de Moldes: Abordagem Sustentável

Como pilar importante do rápido desenvolvimento econômico, a manufatura também causa grande desperdício de recursos e poluição ao meio ambiente. Para a indústria, como minimizar o desperdício de recursos e reduzir os danos ambientais é questão crucial. O objetivo da manufatura verde é minimizar o impacto adverso ao meio ambiente e maximizar a eficiência do uso de recursos em todo o ciclo de vida do produto, desde projeto, fabricação, embalagem, transporte e uso até descarte.

O molde é a ferramenta de produção mais importante na indústria e o equipamento mais básico na produção industrial. O processo tradicional de projeto de molde geralmente considera apenas atributos básicos como qualidade, custo, função, vida, raramente considerando desperdício de recursos, energia e poluição causados pelos moldes.

"Molde verde" não se refere apenas ao pequeno impacto ambiental durante o uso, mas também ao mínimo dano durante todo o ciclo de vida, da fabricação ao uso até descarte. Portanto, o projeto de manufatura verde do molde deve considerar atributos ambientais do produto moldado (removibilidade, reciclabilidade, etc.). Também deve considerar atributos básicos como qualidade, custo, função, vida do molde. Em geral, todo o ciclo de vida da manufatura verde de moldes inclui etapas como projeto verde, fabricação verde, embalagem verde, transporte verde, manutenção verde e reciclagem verde.

No processo de fabricação de moldes, o uso de manufatura verde melhora benefícios econômicos, reduz poluição ambiental e faz uso pleno e racional de recursos. A tecnologia de manufatura verde atinge objetivos de alta tecnologia, menos poluição, baixo custo e alto lucro.

Projeto Verde de Molde

No início do projeto do molde, deve-se considerar a vida útil de todo o produto, bem como todos os elos desde a formação do conceito até o descarte, como qualidade, custo, impacto ambiental, consumo de recursos, etc.

(1) Seleção de Material do Molde

A seleção de material para projeto verde deve basear-se em materiais verdes. Materiais verdes com baixo consumo de energia, baixo custo e baixa poluição não apenas reduzem poluição durante o processamento, mas também são fáceis de reciclar e reutilizar. Moldes são equipamentos para produção de outros produtos mecânicos. Durante a operação, o molde frequentemente está em estado de alta temperatura, alta pressão e alta velocidade. Portanto, deve ter vantagens de forte resistência ao desgaste e longa vida útil.

Materiais verdes para moldes devem considerar não apenas propriedades tradicionais, mas também questões ambientais. Propriedades básicas que materiais verdes devem ter:

• Baixo custo e baixa poluição.
• Fácil processamento, sem poluição ou pouca poluição durante o processamento.
• Degradável e reutilizável.

Considerando poluição ambiental, o material deve ter baixo teor de substâncias nocivas, garantindo que grande quantidade não seja produzida durante o processamento. Considerando economia de recursos, deve-se escolher materiais de baixo custo e recicláveis, ou reutilizáveis e degradáveis.

(2) Padronização e Modularização do Projeto do Molde

O projeto de molde requer padronização, medidas eficazes para melhorar qualidade, encurtar ciclo e reduzir custos na produção especializada.

① Uso de base de molde padrão e outras peças padrão.

A base de molde e peças padrão são produzidas por empresas especializadas. Geralmente, após o molde ser descartado, apenas o molde convexo e côncavo não podem mais ser usados, mas a base permanece basicamente intacta, então o uso de base padrão ajuda na reutilização. A padronização da base reduz equipamentos usados na produção, melhorando taxa de utilização de materiais. Bases e acessórios padrão aproveitam plenamente recursos limitados, economizando recursos e facilitando gestão de processamento.

② Padronização, combinação e modularização de cada unidade estrutural do molde.

Combinação e projeto modular dividem e projetam série de módulos funcionais baseados em análise funcional de diferentes produtos em certa faixa. Através da seleção e combinação de módulos, diferentes produtos são formados para atender diferentes necessidades do mercado. Para tornar algumas peças universais, intercambiáveis e reutilizáveis, cada parte deve ser projetada como componente padrão comum para realizar produção seriada. Empresas de moldes devem apoiar fortemente construção de plataforma CAX para alcançar construção sem desenhos, usando essas tecnologias para analisar moldes finalizados, entender fluxo de materiais, resistência e impacto. Isso realiza sistematização do projeto, fabricação e gestão, melhorando eficiência e encurtando ciclo de desenvolvimento.

(3) Melhorar a Vida Útil do Molde

Quanto maior a vida útil, menor o custo relativo e maior a economia de recursos. Para alguns moldes de estamparia, a estrutura pode ser melhorada por meio de um molde multi-forma, dupla finalidade ou tipo montado, melhorando taxa de uso e maximizando vida útil.

Ao mesmo tempo, a fácil desmontagem, limpeza e substituição de peças também são garantias eficazes para estender a vida útil. Quando peças são danificadas, encontrar peças substituíveis a tempo. Quando a ferramenta é descartada, desmontar peças reutilizáveis para processamento e manutenção, tratando o resto como sucata, é meio eficaz para estender a vida útil.

(4) Projeto de Embalagem do Molde

Materiais de embalagem devem ser simples ou usar materiais de embalagem verde. Materiais e designs não tóxicos, recicláveis e degradáveis devem ser usados na embalagem.

(5) Reduzir Ruído

No processo de projeto de molde, a oficina de produção mecânica produz séria poluição sonora. No projeto, devem ser tomadas medidas para reduzir ou eliminar ruído. Embraiagens de atrito podem substituir embraiagens rígidas originais, coberturas à prova de som em partes geradoras de ruído, ou bases de molde sem choque com amortecedores.

Tecnologia de Fabricação Verde de Moldes

(1) Tecnologia de Fabricação Flexível

Devido ao método de produção unitária do molde, superfície de processamento complexa e alta precisão dimensional e geométrica, a indústria de moldes é muito adequada para tecnologia de fabricação flexível.

Tecnologia de fabricação flexível é sistema automatizado composto por sistema de controle computadorizado, vários equipamentos de controle numérico e dispositivos de armazenamento de materiais, podendo ser ajustado rapidamente apenas alterando software segundo mudanças em tarefas e variedades de fabricação.

(2) Tecnologia de Corte de Alta Velocidade

Usinagem de alta velocidade tem sido cada vez mais usada na indústria por vantagens significativas sobre usinagem tradicional. A eficiência de produção é efetivamente melhorada, e a força de corte reduzida em pelo menos 30%. O corte de alta velocidade obtém superfícies usinadas de alta qualidade, reduz consumo de energia, economiza recursos de fabricação e simplifica o processo.

(3) Usinagem Sem Cavacos

Usinagem sem cavacos refere-se a processo onde brancos metálicos são obtidos diretamente por fundição, forjamento ou outros métodos de processamento de metal sem corte. Usar métodos sem remoção de material reduz greatly o consumo de materiais do molde, sendo o melhor processo para fabricação de moldes verdes.

(4) Tecnologia de Quase Forma Final

Tecnologia de quase forma final refere-se a tecnologia de conformação que pode ser usada como componente mecânico com apenas pequena quantidade de processamento ou nenhum após a peça ser formada. Baseia-se em conquistas de alta tecnologia multi-disciplinares como novos materiais, mecatrônica, tecnologia de molde de precisão, automação, computação, análise numérica e simulação. É tecnologia de conformação de alta qualidade, alta eficiência, alta precisão, leve, baixo custo.

(5) Tecnologia de Engenharia Reversa

Engenharia reversa é método de obter rapidamente modelo digital completo de protótipo através de vários processamentos quando existem objetos ou referências, muito benéfico para inovação por imitação ou aceleração de projeto e fabricação.

Amplamente usada em projeto e fabricação de moldes. No projeto e fabricação, após obter modelo digital completo por engenharia reversa, o programa de usinagem do molde é gerado automaticamente com suporte de CAM, etc.

(6) Tecnologia de Prototipagem Rápida

Tecnologia de prototipagem rápida usa diferentes métodos para acumular materiais baseada no princípio de acumulação discreta sob controle computacional, completando conformação e fabricação de peças. Integra engenharia mecânica, CAD, engenharia reversa, manufatura aditiva em camadas, controle numérico, ciência de materiais, tecnologia laser, transformando automaticamente, diretamente, rapidamente e precisamente ideias de projeto em protótipos funcionais ou fabricação direta de peças, fornecendo método eficiente e baixo custo para prototipagem e verificação de novas ideias. Geralmente combinada com engenharia reversa para produzir rapidamente protótipos ou peças baseadas em modelos digitais completos.

(7) Tecnologia de Corte a Seco de Alta Velocidade

Tecnologia de corte a seco de alta velocidade combina corte de alta velocidade e corte a seco, extrai vantagens de ambos, compensa deficiências, melhora eficiência, flexibilidade e precisão do processo. Ao mesmo tempo, limita uso de fluido de corte, elimina poluição causada por fluido ao meio ambiente, atendendo requisitos de manufatura verde.

(8) Tecnologia de Simulação de Processo

Tecnologia de simulação usa simulação para determinar parâmetros ótimos, incluindo simulação matemática, física e sistema especialista. Pode prever defeitos de usinagem, controlar qualidade da peça e otimizar plano de fabricação.

Usuários não precisam realizar extensos experimentos para determinar parâmetros, apenas ajustes baseados em resultados de simulação. Economiza tempo dos projetistas e reduz custos de ferramentas.

Conclusão

A JTR fornece serviços de usinagem CNC, acabamento superficial, impressão 3D e outros. Como empresa que busca contribuir para desenvolvimento sustentável e proteção ambiental, também trabalhamos em P&D e aprendizado no caminho da manufatura verde.