Escolhendo Injeção de Baixo Volume para Produção Econômica

A injeção é um método de produção útil que dá aos fabricantes a capacidade de criar peças idênticas em altos volumes com qualidade e características consistentes. Durante a produção, um bico pressurizado injeta plástico fundido em um molde metálico durável projetado para deixar a peça esfriar e ser ejetada rapidamente. Uma vez que a peça é ejetada, a prensa fecha e a operação se repete. Muitos itens plásticos do dia a dia — de pentes e tampas de garrafa a peças de carro e engrenagens — são produzidos através de injeção.

Historicamente, peças injetadas tinham que ser fabricadas em grandes quantidades para compensar altos custos iniciais. Um molde de aço endurecido custa dezenas de milhares de dólares e pode levar semanas ou meses para ferramentar, mas com o tempo, sua durabilidade permite que fabricantes recuperem seu investimento enquanto também reduzem custo por peça.

No entanto, à medida que mercados evoluem — evidenciado, por exemplo, pela mudança contínua em direção a produtos personalizados e de pequenos lotes — fabricantes estão adaptando suas operações para aproveitar novos métodos mais eficientes. Injeção de baixo volume é um desses métodos.

Principais benefícios da injeção de baixo volume

O processo de injeção de baixo volume evita moldes e inserções de aço endurecido para moldes de alumínio mais macios, que são tipicamente mais fáceis e baratos de fazer. Esses moldes obviamente não são tão duráveis quanto seus equivalentes de aço endurecido, mas a vantagem para fabricantes é que eles frequentemente não precisam ser quando produzem peças em baixos volumes. Quando usados estrategicamente, moldes macios podem finalmente reduzir custos de ferramentas e encurtar cronogramas de produção.

Tipicamente, injeção de baixo volume refere-se a fazer peças em quantidades de 100.000 ou menos. Embora esse número provavelmente pareça alto para um leigo, ainda é relativamente baixo comparado a números de produção de alto volume, que podem facilmente atingir dezenas de milhões de peças. Embora 100.000 não seja um corte oficial, serve como referência geral para o ponto em que moldes de alumínio se tornam menos econômicos que investir em moldes de aço endurecido.

Ao mesmo tempo, o aço endurecido requerido para moldes tradicionais exige um investimento inicial significativo de tempo e dinheiro. No entanto, moldes de alumínio e aço de baixo grau são muito mais baratos para criar e podem ser produzidos mais rápido. Com esses moldes, fabricantes podem prototipar e produzir peças viáveis sem ter que se comprometer com pedidos mínimos altos, enquanto continuam a refinar design de peça e produção conforme necessário. Isso permite que fabricantes comecem a produção mais cedo e, em muitos casos, acelerem significativamente o tempo de mercado, reduzindo o tempo para ver retorno sobre investimento.

Prazos de entrega mais curtos são especialmente benéficos para equipes de produto menores com orçamentos apertados, que agora podem produzir peças com pedidos mínimos relativamente baixos enquanto ainda lucram. Além disso, armazenar e descartar estoque excedente pode rapidamente se tornar caro, mas a injeção rápida de baixo volume ajuda a minimizar o excesso ao permitir que equipes de produção fabriquem peças apenas nas quantidades necessárias.

Além de criar oportunidades para criar peças de pequenos lotes ou personalizadas, o processo de injeção rápida fornece um meio eficiente de ferramentas de ponte. Isso permite que empresas de manufatura comecem a ferramentar moldes de aço endurecido enquanto simultaneamente empregam moldes de alumínio para produzir peças no meio tempo.

Outro benefício significativo de empregar moldes de injeção mais macios é que eles raramente têm efeito prejudicial na qualidade da peça: peças plásticas produzidas em baixos volumes são tão boas quanto aquelas criadas via moldes de aço endurecido quando considerações de design adequadas são levadas em conta.

Principais considerações de design para injeção de baixo volume

Existem algumas considerações importantes que precisam ser mantidas em mente ao projetar peças para fabricabilidade em baixos volumes, incluindo complexidade geral da peça, inclinação, espessura da parede e acabamento superficial.

Tipicamente, quando você trabalha com alumínio, não deseja implementar ações laterais ou elevadores normalmente associados a construções complexas na ferramenta. Embora essas operações tipicamente causem desgaste na ferramenta — alumínios mais macios não podem suportar tal pressão por muito tempo — aços de baixa dureza como P20 servem como materiais de ferramenta de substituição ótimos.

Inclinação refere-se a um afilamento incorporado no design que facilita a ejeção da peça do molde. Considere uma forma retangular de assar — se a forma fosse verdadeiramente retangular, seria difícil remover um bolo. No entanto, bordas arredondadas e lados afilados incorporados no design da forma permitem que o bolo emerja facilmente. Este princípio também se aplica ao remover peças injetadas de seus moldes. Todas as faces verticais devem ter pelo menos 0,5 graus de inclinação, embora 2 ou 3 graus sejam preferíveis se o design da peça permitir. Algumas superfícies complexas podem requerer até 5 graus de inclinação.

A espessura das paredes de um componente também precisa ser considerada, pois paredes mais grossas não necessariamente equivalem a maior resistência ou desempenho — especialmente quando trabalhando com materiais termoplásticos. Seções transversais grossas na verdade aumentam a probabilidade de peças desenvolverem empenamento ou retração durante o processo de resfriamento, por isso as espessuras das paredes devem tipicamente ficar entre 0,040 a 0,140 polegadas (1 a 3,5 milímetros) em toda a peça.

Fabricantes também podem economizar em custos de ferramentas e tempo de preparação abrindo mão de acabamentos superficiais desnecessários em seus moldes. Se a aplicação da peça não requer uma superfície extremamente lisa — que pode envolver polimento manual de cavidades de molde com discos de diamante — provavelmente não há necessidade de tê-lo. Usar o acabamento mais econômico compatível com a aplicação de uma determinada peça é chave para reduzir custos de produção e melhorar tempos de produção.

Usando injeção de baixo volume a seu favor

A injeção é um método de manufatura incrivelmente útil frequentemente aproveitado para criar grandes números de peças idênticas. O alto custo de ferramentar moldes metálicos endurecidos significa que as peças devem ser produzidas em altos volumes para que o projeto prove ser econômico. No entanto, desenvolvimentos em processos e tecnologia de manufatura agora permitem que equipes de produto criem economicamente peças injetadas rápidas em quantidades menores e forneçam soluções eficientes de ferramentas de ponte.

Na Fast Radius, estamos sempre nos esforçando para fazer nossos trabalhos de forma mais eficiente. Isso significa trabalhar de perto com cada um de nossos clientes — do design e prototipagem até pós-produção e entrega — para garantir que eles recebam peças de alta qualidade feitas de forma acessível e entregues em prazos curtos. Entre em contato conosco hoje para descobrir como podemos dar vida aos seus designs.