Prefácio: O fabrico está a passar por uma revolução com a impressão 3D e a moldagem por injeção. A impressão 3D e a moldagem por injeção são ambas utilizadas para fabricar produtos físicos, mas funcionam de formas muito diferentes e têm benefícios diferentes. Por isso, a impressão 3D não pode substituir completamente a moldagem por injeção.

O que é a impressão 3D?

A impressão 3D, também designada por fabrico aditivo, é uma forma de fazer coisas construindo-as camada a camada. É como construir uma casa com peças de Lego, mas em vez de usar as mãos, é uma máquina que faz todo o trabalho. A máquina lê um ficheiro informático que lhe diz o que fazer e, em seguida, cria o objeto pretendido a partir de plástico, metal ou outros materiais.

Uma das melhores coisas da impressão 3D é o facto de se poderem fazer coisas que são realmente difíceis ou mesmo impossíveis de fazer com outros tipos de máquinas. Isto significa que é possível fazer todo o tipo de coisas novas que não era possível fazer antes. Também pode fazer coisas muito rápidas e muito baratas, porque não tem de gastar muito dinheiro para fazer uma ferramenta especial ou um molde.

O que é a moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é um método em que se aquece algum material, derrete-o e, em seguida, atira-o para um molde. Isto é feito empurrando-o com muita pressão. Depois, deixa-se arrefecer e endurecer. Quando estiver pronto, tens uma coisa. Esta é uma boa maneira de fazer muitas coisas que são difíceis de fazer. É uma das formas de fazermos coisas.

Então, eis como moldagem por injeção Funciona assim: derrete pellets de plástico e depois atira-os para um molde sob alta pressão. O molde tem a forma do objeto que se pretende fabricar. À medida que o plástico arrefece e endurece, toma a forma do molde e a peça é retirada.

Os aspectos positivos da moldagem por injeção são a sua eficiência e o facto de se poderem fabricar muitas peças. Depois de pagar o molde, o custo de fabrico de cada peça é bastante baixo, especialmente se fizer muitas. Além disso, é possível fazer todo o tipo de formas com todo o tipo de plásticos.

Vantagens da moldagem por injeção

A moldagem por injeção é famosa pela sua eficiência inigualável na produção em massa, proporcionando-lhe uma forma rápida, consistente e económica de fabricar os seus produtos. É óptima para fabricar peças com formas complexas e mantém a precisão e a consistência elevadas quando se fabricam muitas peças. Também pode utilizar muitos materiais e cores diferentes para satisfazer as necessidades de diferentes indústrias.

Adequado para a produção de produtos complexos e de precisão

Uma das principais vantagens da moldagem por injeção de plástico é o facto de ser fácil conceber peças e conjuntos complexos de precisão em plástico. A moldagem por injeção tem tolerâncias apertadas em comparação com outras tecnologias. É por isso que também é muito utilizada na produção de peças para automóveis.

Escolha livremente entre uma variedade de materiais

Há uma tonelada de materiais plásticos que podem ser utilizados no processo de moldagem por injeção de plástico. Existem materiais como os plásticos anti-estáticos, as borrachas termoplásticas, os plásticos resistentes a produtos químicos e os materiais biocompostáveis que são fornecidos em cores correspondentes ou em masterbatch.

Processos automatizados que reduzem os custos de fabrico

A moldagem por injeção é um processo automatizado. De facto, a maioria dos moldagem por injeção Os processos de fabrico são realizados através de máquinas e robots. Uma vez que a automatização reduz os custos de fabrico, os custos gerais também são reduzidos. Além disso, como a mão de obra é reduzida, o custo global de fabrico do produto também é reduzido.

Métodos de produção altamente eficientes

Quando o molde de injeção é concebido de acordo com as especificações fornecidas pelo cliente e a máquina de moldagem por injeção é pré-programada, o processo de moldagem real utilizado para produzir a peça torna-se muito rápido. Por conseguinte, um molde pode produzir mais produtos. A elevada produtividade torna a moldagem por injeção de plástico eficiente e económica.

Produzir menos resíduos e ser ecológico

No caso da moldagem por injeção, o fator de repetibilidade das peças é muito elevado. Mesmo os sprues e os runners (ou seja, os fragmentos de plástico residuais criados pelo plástico do túnel, a partir do qual chegam ao molde atual) podem ser rectificados para reutilização do material.

Desvantagens da impressão 3D

A impressão 3D, também conhecida como fabrico aditivo, mudou a forma como pensamos o design e a produção. Embora ofereça uma flexibilidade e personalização sem paralelo, também tem limitações. O processo é geralmente mais lento do que os métodos de fabrico tradicionais, o que o torna menos adequado para a produção de grandes volumes.

Não é suficientemente forte

Em comparação com os materiais de fabrico tradicionais, a maioria dos materiais de impressão 3D actuais não são suficientemente fortes. Embora tenham sido desenvolvidos alguns materiais de alta resistência e resistentes ao desgaste, ainda não são tão fortes como o metal. Isto limita algumas aplicações que precisam de ser realmente fortes.

A velocidade de fabrico é relativamente lenta

Em comparação com os processos de fabrico tradicionais, a impressão 3D é lenta. Demora muito tempo a imprimir objectos grandes porque a impressão 3D constrói os objectos camada a camada. Embora as pessoas tenham tentado tornar a impressão 3D mais rápida, ainda não consegue competir com as velocidades de fabrico tradicionais.

Os materiais são caros

Atualmente, os materiais utilizados na impressão 3D são caros. Alguns dos materiais especiais para a impressão 3D são muito caros. Isto dificulta a utilização da impressão 3D para coisas grandes, especialmente quando os materiais custam mais do que o fabrico tradicional.

A deteção de defeitos é um problema

Devido ao controlo complexo do processo de fabrico da impressão 3D, que utiliza processos de fabrico em camadas e de fabrico camada a camada, a qualidade das juntas entre camadas não pode ser tão uniforme como a das peças forjadas de precisão. A tecnologia de impressão 3D é limitada pelos seus princípios de conformação inerentes.

As peças fabricadas pela tecnologia de impressão 3D, especialmente as peças metálicas, apresentam defeitos internos de fabrico, incluindo principalmente vazios, microfissuras, fusão deficiente e outros defeitos. O tamanho destes defeitos é geralmente inferior a 20 μm, inferior ao limiar dos métodos gerais de ensaio não destrutivo, e estes defeitos são fontes de iniciação de fissuras, afectando seriamente o desempenho da estrutura à fadiga.

Dificuldade de controlo preciso

No processo de impressão 3D, desde o software e hardware do próprio equipamento até aos materiais de moldagem e processos de moldagem, existem múltiplos factores que afectam a qualidade do processamento em cada ligação. A prática de engenharia mostra que os principais factores que afectam a precisão da impressão 3D são o controlo mecânico, o processamento de dados do modelo, as caraterísticas do material e o controlo dos parâmetros de conformação.

Estes factores controlam a quantidade de material adicionado, o tamanho da unidade de impressão 3D e a precisão do movimento do sistema, que determinam a precisão da peça na direção de acumulação e a capacidade de fabrico de caraterísticas mínimas da peça.

Para melhorar a precisão da impressão 3D, é necessário reduzir a quantidade de material adicionado, controlar o tamanho da unidade de impressão 3D e melhorar a precisão do movimento do sistema. No entanto, estas capacidades são difíceis de melhorar numa investigação a curto prazo.

Quais são as principais diferenças entre a impressão 3D e a moldagem por injeção?

A impressão 3D e a moldagem por injeção são frequentemente vistas como tecnologias concorrentes, cada uma com as suas próprias vantagens e aplicações.

Enquanto a impressão 3D oferece personalização e flexibilidade, a moldagem por injeção é excelente para a eficiência da produção de grandes volumes e custos mais baixos.

Vamos comparar as diferenças entre a impressão 3D e a moldagem por injeção.

Custos iniciais de instalação

A moldagem por injeção tem custos de configuração inicial elevados devido ao fabrico de moldes (por exemplo, $10.000 - $50.000), enquanto a impressão 3D tem custos de configuração inicial relativamente baixos porque não são necessários moldes.

Custo por unidade

Moldagem por injeção é baixo em grandes volumes e os custos diminuem com a escala, a impressão 3D é geralmente mais elevada, especialmente para peças únicas ou pequenos lotes.

Velocidade

A moldagem por injeção é rápida, de segundos a minutos por peça, ideal para a produção em massa. A impressão 3D é mais lenta, demorando várias horas por peça, variando consoante a complexidade e o tamanho.

Materiais

A moldagem por injeção está disponível numa vasta gama de materiais, incluindo vários plásticos e metais, e é adequada para aplicações de elevada tensão. A impressão 3D está disponível numa vasta gama de materiais, incluindo plásticos, metais e resinas, mas a adequação varia consoante a aplicação.

Volume

A moldagem por injeção é altamente eficiente na produção em massa, com uma produção que varia entre milhares e milhões de peças. A impressão 3D é mais adequada para pequenos lotes, protótipos e produtos personalizados.

Personalização

A substituição do molde de moldagem por injeção é dispendiosa e demorada. A impressão 3D é altamente .

Desenhos flexíveis e fáceis de modificar digitalmente

Resistência e durabilidade

A moldagem por injeção é geralmente mais forte e melhor para peças funcionais, enquanto a impressão 3D pode variar consoante a tecnologia e os materiais utilizados.

Precisão e consistência

A moldagem por injeção é extremamente precisa com tolerâncias apertadas (por exemplo, ±0,005 polegadas), a impressão 3D é precisa mas pode variar (por exemplo, ±0,1 mm a ±0,5 mm).

Impacto ambiental

A moldagem por injeção tem um impacto elevado devido ao desperdício de material e à energia utilizada no processo. A impressão 3D tem potencial para um impacto menor, com menos desperdício e materiais mais sustentáveis.

Capacidades de complexidade de conceção

A moldagem por injeção pode lidar com desenhos complexos, mas é limitada pelas restrições do molde, a impressão 3D é óptima para formas complexas e detalhes intrincados.

Tolerâncias e qualidade da superfície

A moldagem por injeção tem tolerâncias apertadas e um bom acabamento sem processamento adicional, enquanto as tolerâncias da impressão 3D podem não ser tão apertadas e o acabamento da superfície pode exigir pós-processamento.

Adequação do material à utilização final

A moldagem por injeção é excelente e boa para peças funcionais e produtos finais, a impressão 3D é boa para protótipos e peças não funcionais, mas depende do que se está a fazer.

Quando utilizar a moldagem por injeção para peças de plástico?

A moldagem por injeção é o caminho a seguir para determinadas necessidades de fabrico. É o melhor método para projectos em que o volume, o custo e a precisão são importantes.

Produção em massa

Quando é necessário fabricar um grande número de peças, moldagem por injeção é o caminho a seguir. É perfeito para a produção em massa porque pode produzir uma tonelada de peças de forma rápida e consistente. O custo para montar o molde é compensado pelo custo mais baixo por peça, o que lhe permite poupar muito dinheiro quando está a fazer muitas peças. A moldagem por injeção é a forma mais rápida e eficiente de produzir milhares ou milhões da mesma coisa, pelo que é a melhor escolha para necessidades de grande volume.

Consistência e precisão na produção

A moldagem por injeção é conhecida pela sua capacidade de produzir peças com elevada precisão e uniformidade. Este é o caminho a seguir se precisar de peças com tolerâncias apertadas e qualidade consistente. A precisão da moldagem por injeção significa que cada peça é uma cópia da anterior, o que é importante em indústrias em que a consistência é fundamental, como a indústria automóvel e a indústria de dispositivos médicos.

Conceção de peças complexas e conceção de pormenores

Quando se trata de designs de peças complexas ou necessita de detalhes intrincados, a moldagem por injeção é frequentemente a melhor escolha. O processo pode lidar com geometrias complexas e detalhes finos que podem ser difíceis ou impossíveis com a impressão 3D. Os moldes de injeção podem ser concebidos para produzir formas complexas com elevada precisão, o que torna este método excelente para peças com caraterísticas detalhadas ou requisitos funcionais específicos.

Materiais e durabilidade

Se precisar de fabricar peças a partir de um material específico ou com determinadas propriedades físicas, a moldagem por injeção oferece-lhe muitas opções. Pode utilizar todos os tipos de plásticos e compósitos para garantir que o seu produto final é suficientemente forte, flexível ou resistente ao calor. Isto é especialmente importante se estiver a fabricar peças que tenham de resistir a um grande esforço mecânico ou a factores ambientais.

Rentável para grandes encomendas

Quando se fabricam muitas peças, as vantagens da moldagem por injeção em termos de custos começam realmente a fazer-se notar. Apesar de ter de gastar mais dinheiro à partida para conceber o molde e montar a máquina, o custo por peça diminui muito à medida que vai fabricando mais peças.

Ótimo acabamento de superfície e bom aspeto

As peças fabricadas por moldagem por injeção têm um excelente acabamento superficial e normalmente não necessitam de mais trabalho. É importante para os produtos de consumo que o seu aspeto seja tão bom como o seu funcionamento. A moldagem por injeção é a melhor forma de fabricar peças com bom aspeto, com a mesma cor e com o mesmo toque. É por isso que as pessoas que fazem coisas como telefones e torradeiras utilizam a moldagem por injeção.

Quando utilizar a impressão 3D?

A impressão 3D é óptima para algumas coisas e tem algumas vantagens em relação a outras formas de fazer coisas, como a moldagem por injeção.

Pode fazer coisas rapidamente e mudá-las rapidamente

Quando se está a começar a fazer algo, a impressão 3D é fantástica. Permite-nos fazer uma coisa, experimentá-la e melhorá-la. É possível fazer coisas rapidamente e alterá-las rapidamente. A impressão 3D é muito boa para fazer coisas de forma rápida e fácil, para fazer coisas quando precisamos delas e para experimentar novas ideias.

Produção de peças personalizadas

A impressão 3D é óptima para fazer peças personalizadas ou customizadas. Quer se trate de dispositivos médicos personalizados, peças de automóvel personalizadas ou modelos arquitectónicos únicos, este método permite muita personalização sem o elevado custo dos moldes personalizados para moldagem por injeção.

Formas e desenhos complexos

Uma das maiores vantagens da impressão 3D é que pode lidar com formas e desenhos complexos que seriam difíceis ou impossíveis de fazer com a moldagem por injeção. Isto significa que pode fazer coisas que nunca foram possíveis antes, como fazer peças com formas internas, cortes inferiores e formas estranhas.

Produção de pequenos lotes e de tiragem limitada

A impressão 3D é perfeita para fazer pequenas quantidades e tiragens limitadas. É uma alternativa económica para projectos em que não são necessárias muitas peças, pelo que não é necessário gastar muito dinheiro em moldes de injeção. Isto é especialmente bom para empresas em fase de arranque e pequenas empresas que não têm muitos produtos.

Menos resíduos e fabrico sustentável

A sustentabilidade é uma questão importante na indústria transformadora, e a impressão 3D é uma opção mais ecológica. Em vez de cortar material para criar uma forma, como nos métodos tradicionais, utiliza apenas o material necessário para construir a peça. Isto significa menos desperdício.

Diferenças de aplicação entre a impressão 3D e a moldagem por injeção

Quando se trata de impressão 3D vs. moldagem por injeção, a escolha depende frequentemente da aplicação. Cada uma tem os seus próprios pontos fortes e é mais adequada para diferentes necessidades de produção.

A impressão 3D é excelente para personalização e designs complexos, enquanto a moldagem por injeção é a escolha preferida para produção de grande volume e económica. Vejamos mais detalhadamente onde cada um é normalmente utilizado em várias indústrias.

Protótipos

A impressão 3D permite alterações rápidas no design e a capacidade de testar rapidamente várias iterações. A moldagem por injeção é excelente para protótipos em fase final que precisam de ter o aspeto e a sensação do produto real.

Peças personalizadas: a impressão 3D é óptima para produtos personalizados ou componentes personalizados com requisitos únicos. A moldagem por injeção é rentável para peças personalizadas de grande volume, mas cada desenho requer um molde.

Desenhos complexos

A impressão 3D pode criar detalhes e formas complexas que não é possível criar com outros métodos. A moldagem por injeção é limitada pela complexidade do molde e é melhor para formas simples.

Produção em pequenos lotes

A impressão 3D é barata para pequenos lotes e não necessita de um grande investimento inicial. A moldagem por injeção é cara porque tem de pagar o molde e a configuração.

Produção em massa

A impressão 3D não é adequada para a produção em massa devido à sua velocidade lenta e ao elevado custo por unidade. A moldagem por injeção é altamente eficiente e reduz significativamente o custo por unidade na produção em massa.

Dispositivos médicos

A impressão 3D é adequada para implantes médicos e próteses personalizados, enquanto a moldagem por injeção é utilizada para a produção em massa de material médico, como seringas e frascos.

Peças aeroespaciais

A impressão 3D é adequada para componentes leves e complexos, enquanto moldagem por injeção é adequado para artigos de grande volume, como peças de cabina.

Peças para automóveis

A impressão 3D está limitada à prototipagem e a componentes especiais, enquanto a moldagem por injeção é adequada para artigos de grande volume, como peças de cabina.

Peças para automóveis

A impressão 3D está limitada à conceção de protótipos e a grupos profissionais, enquanto a moldagem por injeção domina a produção de peças normalizadas de grande volume.

Bens de consumo

A impressão 3D é óptima para material personalizado ou de edição limitada, e a moldagem por injeção é óptima para fazer muitas coisas, como brinquedos e artigos para a casa.

Educação/Investigação

A impressão 3D é boa para aprender e experimentar, mas a moldagem por injeção não é normalmente utilizada porque custa muito dinheiro a montar,

Porque é que a impressão 3D não pode substituir completamente a moldagem por injeção?

Preço

Tanto o FDM como a moldagem por injeção utilizam material ABS. O ABS para moldagem por injeção custa 10.000 yuan por tonelada, ou seja, 10 yuan. Um quilograma, mais alguns cêntimos de toner, o custo da matéria-prima é assim. Olhando para trás, o FDM usa filamento ABS, que custa cerca de 50 por quilograma. A diferença de custo do material é quase 5 vezes.

Utilização de materiais

Diz-se que a impressão 3D é um fabrico aditivo e que poupa materiais. No entanto, muitas pessoas podem não saber que a moldagem por injeção poupa, de facto, materiais. A moldagem por injeção tem um processo muito maduro de reciclagem e reutilização de resíduos, e o material do bocal pode ser reinvestido sem sequer aterrar no chão. Devolvido à tremonha para reutilização, um saco de 25 kg de matérias-primas é quase equivalente a 25 kg de produto.

Velocidade

De um modo geral, não é um grande problema processar dois moldes num minuto para a moldagem por injeção, de modo a garantir uma boa qualidade do produto. A impressão FDM e FDM deve ser registada em horas.

Resistência do produto e precisão de moldagem

A palavra moldagem por injeção tornou-a muito clara. Depois de a matéria-prima plástica ser derretida, é injectada no molde com uma certa pressão. A pressão ainda será mantida por um período de tempo após a matéria-prima encher o molde, e depois de um período de tempo após o arrefecimento, pode ser removida do molde.

Este processo garante que o produto tem resistência e precisão suficientes. Os tijolos Lego, os tijolos Lego produzidos há 10 anos e os tijolos Lego produzidos atualmente encaixam todos bem. Se o FDM for utilizado para fabricar peças de Lego, é difícil controlar a precisão a este nível.

Para além disso, o FDM é impresso camada a camada. Com força suficiente, a mesma peça de Lego pode ser apanhada e utilizada se cair e for pisada, mas não pode ser utilizada novamente se for impressa em FDM.

Em conclusão, a moldagem por injeção tem as suas vantagens à medida que foi evoluindo. Estas vantagens impedem-me de ver a possibilidade de ser substituída pela impressão 3D. A impressão 3D tem as suas vantagens como método de processamento especializado e personalizado, mas eu quero substituir a moldagem por injeção. Penso que continua a ser difícil de moldar.

Conclusão

Quando se trata de escolher entre impressão 3D e moldagem por injeção, há alguns aspectos a considerar. Estes incluem o rendimento, a complexidade do design, o custo e a aplicação pretendida. A impressão 3D é óptima porque é super flexível. Pode ser utilizada para prototipagem rápida, personalização e criação de designs complexos. É perfeita para produção de baixo volume, especialmente quando precisa de peças únicas ou complexas.

Por outro lado, moldagem por injeção é ótimo para produção de grandes volumes. É económico, preciso e consistente. É o caminho a seguir quando é necessário fazer muitas peças iguais. É especialmente bom quando precisa de peças que sejam fortes e duradouras. Assim, quando se trata de impressão 3D vs. moldagem por injeção, cada uma tem as suas próprias vantagens. É preciso olhar para o seu projeto e decidir qual é o mais adequado para si.