Usinagem CNC de Plástico vs Injeção: Escolhendo o Melhor Método de Produção

Ao passar do design para a criação da peça, você deve decidir como fabricá-la. O melhor cenário é que você tenha considerado isso durante o processo de design, e seu design foi otimizado para um dos processos. Lembre-se, no ciclo de vida de desenvolvimento, a escolha certa pode realmente mudar. Dois métodos comuns são usinagem CNC e injeção. Ao escolher entre os dois, cada um tem vantagens e desvantagens.

Neste artigo, discutiremos os fatores que influenciam sua decisão de usar injeção de plástico ou usinagem de plástico de precisão.

Processo de Usinagem de Plástico de Precisão e Injeção

Usinagem CNC:

A usinagem CNC geralmente começa com um bloco do material necessário e remove o material camada por camada precisamente. Este processo permite o uso de muitos materiais diferentes com quase nenhuma restrição. Além disso, como é controlado por computador, tolerâncias muito precisas podem ser alcançadas.

Injeção:

Como o nome sugere, este processo envolve injetar material no molde. Isso é feito derretendo a matéria-prima e pressionando-a no molde sob alta pressão. A peça então resfria no molde e é ejetada. O processo se repete.

Vantagens e Desvantagens da Injeção

Para comparar injeção e usinagem CNC, primeiro devemos entender as vantagens e desvantagens da injeção. A seguir, uma introdução detalhada às vantagens e desvantagens de ambos para ajudar na melhor escolha para o próximo protótipo ou produção de peças.

Vantagens da Injeção

Ao fabricar grande número de peças quase idênticas, a maioria dos fabricantes escolhe injeção. Este processo suporta desde brinquedos a peças de motor de carro — qualquer coisa que precise ser produzida em massa com plásticos moldáveis.

A injeção oferece variedade de materiais, e mais materiais são criados regularmente para atender à demanda por peças plásticas de alto desempenho. Embora a usinagem CNC não acomode peças mais moles que requerem TPE ou borracha, a injeção pode.

Desvantagens da Injeção

Quando o lote é grande, o preço unitário da injeção é menor. Os custos associados à fabricação dos moldes reais para injeção elevam os custos iniciais. Certos materiais, como plásticos reforçados com fibra de vidro, requerem moldes de aço ferramenta endurecido para lidar com a pressão aumentada.

Outra desvantagem envolve custos de substituição de peças, que geralmente exigem produção de novas ferramentas ou moldes. Além disso, o molde é composto por duas metades, que devem ser unidas para injeção, levando a potenciais defeitos superficiais. O sistema de injeção introduz bolhas de ar no material, causando mais defeitos.

Existem muitas boas razões para usar injeção, especialmente na produção em massa. Dependendo do uso do produto, especificações de material e quantidade requerida, a usinagem CNC pode fornecer solução melhor para compra de peças plásticas de alta qualidade.

Qual Processo é Adequado para Você?

Geralmente, isso pode ser visto como uma compensação entre múltiplas características: velocidade, volume, material, tolerância/acabamento superficial e design. Cada uma pode determinar a fabricação por um processo ou outro, e pode até exigir mudanças na peça para ser fabricada.

Velocidade:

O mais simples. Para pequeno número de peças, a usinagem CNC é a mais rápida. Se precisa de 10 peças em 2 semanas, a usinagem CNC pode ser sua única solução. Se precisa de 50.000 peças em 4 meses, a injeção é a melhor escolha. A injeção leva tempo para fazer o molde e garantir que as peças estejam dentro da tolerância. Isso pode levar semanas a meses. Feito isso, criar uma peça com molde é processo muito rápido. O investimento inicial na injeção trará retornos substanciais.

Volume:

Veja que isso não tem a ver com tempo. O foco principal é o preço de cada peça. Qual é mais barato depende da quantidade. Quando você precisa de centenas de peças, a CNC será mais barata. Embora você obtenha alguns benefícios quantitativos no preço, geralmente verá entre algumas a centenas de peças. Em volumes maiores, não obterá benefícios adicionais do volume. Isso serve para alocar custos de preparação baseados no número de peças fabricadas.

O custo real de cada peça injetada é muito mais barato que peças usinadas. Infelizmente, para injeção, criar molde pode ser custo inicial significativo. Essa razão é distribuída pelo número de peças fabricadas para determinar o custo unitário. Para certa quantidade, mesmo com alto custo inicial do molde, as peças injetadas são mais baratas que as usinadas. À medida que mais peças são fabricadas, a diferença de custo aumenta. Esse cruzamento pode ocorrer de 100 a aproximadamente 5.000 peças.

Material:

A usinagem CNC oferece mais opções de materiais para fabricar peças. Se plásticos de alto desempenho ou plásticos específicos são necessários, isso pode ser fator decisivo importante. Geralmente, plásticos mais duros são mais fáceis de usinar que materiais mais moles.

Para peças injetadas, a seleção de material pode ser mais restrita. Mais materiais de alto desempenho estão sendo considerados para injeção. A Solvay é uma das empresas com variedade de plásticos moldáveis. Alguns materiais não podem ser usinados, mas podem ser moldados. Borracha e outros materiais flexíveis se enquadram nessa categoria.

Tolerância/Acabamento Superficial:

A vantagem reflete-se novamente na usinagem CNC. Para a maioria dos materiais, tolerâncias mais apertadas podem ser mantidas e melhor acabamento superficial obtido. Uma vantagem da injeção é a repetibilidade entre lotes. O molde suporta milhões de peças com desgaste mínimo. Isso permite que as peças sejam quase iguais de um lote para outro. Com usinagem CNC, cada peça é colocada na máquina para ser criada, e mais variabilidade será vista.

Design

Se o design de suas peças plásticas personalizadas mudará num futuro próximo, é economicamente ineficiente investir em moldes caros. Se planeja mudar seu design, é melhor usinar as peças. Não apenas evita gastar milhares de dólares em moldes que não serão mais usados; você se beneficia da capacidade de mudar o design a qualquer momento. Como sabemos, o processamento de plástico é um processo de fabricação mais flexível.

Vale notar que, em alguns casos, esses dois processos podem ser usados em série. Se a aplicação da peça inclui um componente de estoque que também precisa fornecer funções adicionais ou alternativas (como opção de carro atualizada), uma técnica para minimizar o custo do molde é usinar o molde de referência e produzir o máximo possível de peças base, então retrabalhá-las para incluir funções adicionais. Retrabalhar moldes existentes é mais custo-efetivo que criar novos, e inserts de molde podem ser facilmente usados para modificar o design da peça conforme necessário.

Como você pode ver, a decisão entre usinagem e injeção não é fácil. Se precisa de certas vantagens em tolerâncias, preço e características de design, pode precisar considerar operação em duas etapas, onde a característica principal da peça é injeção, e completar a opção de usinagem secundária para realizar o passo final. Esta é uma técnica comum que combina as vantagens dos dois processos.