Introdução: A impressão 3D é óptima e tudo, mas não vai substituir a moldagem por injeção convencional tão cedo. Ambas têm os seus prós e contras e podem superar-se uma à outra em diferentes áreas.

A impressão 3D é boa para pequenas séries e prototipagem, mas processo de moldagem por injeção Este artigo explica porque é que a impressão 3D não substitui a moldagem por injeção.

O que é a impressão 3D?

A impressão 3D é um fabrico aditivo, o que significa que o material inicial é construído camada a camada. A impressão 3D cria objectos tridimensionais a partir da leitura de um desenho virtual em computador e da reprodução da moldagem através da utilização de materiais, filamentos ou pós.

O que é a moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é uma forma de fazer coisas a partir de plástico. Trata-se de um processo em que um material plástico é aquecido até derreter. O plástico derretido é então forçado a entrar num molde sob alta pressão. Depois de o plástico arrefecer, o molde é aberto e a peça é retirada.

É um processo rápido e é utilizado para fabricar um grande número de artigos idênticos, desde componentes de engenharia de alta precisão a bens de consumo descartáveis. No processo de moldagem por injeção, a escolha dos materiais de molde corretos é crucial para a durabilidade e eficiência da produção dos moldes de aço.

Quais são as comparações de custos entre a moldagem por injeção e a impressão 3D?

O custo total de qualquer projeto de fabrico é muito importante porque determina se o seu produto vai ou não ser bem sucedido. O custo total vai variar consoante alguns factores, como os custos de instalação, os custos de ferramentas e os custos de mão de obra.

Eis as diferenças entre os custos da moldagem por injeção e da impressão 3D e uma discriminação de cada um deles.

Custos de configuração inicial

O custo inicial da moldagem por injeção é mais elevado devido ao equipamento mais caro e à conceção e produção do molde. Por exemplo, mesmo um molde de tamanho pequeno (10 x 10 cm) pode custar $5000 a $10,000. No entanto, o molde pode ser utilizado durante muito tempo.

Mas a impressão 3D requer apenas o custo da impressora e dos materiais necessários para iniciar o projeto. É também flexível em termos de espaço, com impressoras de todos os tamanhos, desde as pequenas impressoras 3D de secretária às grandes impressoras industriais.

Custos de processamento

Como referi anteriormente, o custo dos moldes de injeção acrescenta inicialmente muito ao custo total do molde, mas à medida que se fazem mais peças, o custo diminui. Com a impressão 3D, os custos iniciais do molde também são mais baixos.

Além disso, o custo de moldagem por injeção inclui coisas como unidades de controlo, sistemas de remoção de peças e outras pequenas coisas que aumentam o custo do molde.

Custos de material

Em primeiro lugar, os fabricantes compram frequentemente materiais a granel para projectos de moldagem por injeção, uma vez que, em geral, são bons para grandes quantidades. Assim, poupa-se dinheiro. Além disso, a moldagem pode lidar com materiais de qualidade relativamente baixa sem prejudicar o desempenho do produto.

Mas com a SLS, enche-se a câmara de construção com pó. É possível reutilizar o pó, mas não é tão eficiente e é mais caro. Além disso, algumas aplicações necessitam de materiais com propriedades especiais (como elevada resistência, flexibilidade ou estabilidade térmica) para obter o desempenho pretendido. Estes materiais custam mais do que os plásticos normais utilizados na moldagem por injeção.

Custos de mão de obra

Por último, os custos de mão de obra são diferentes entre a impressão 3D e a moldagem por injeção porque afectam a eficiência global dos custos. O elevado grau de automatização da impressão 3D reduz os custos de mão de obra para pequenos lotes, peças complexas ou personalizadas. A intervenção humana só é necessária para a configuração, monitorização e pós-processamento.

A moldagem por injeção é também um processo de fabrico automatizado e avançado, mas a complexidade da conceção e manutenção do molde conduz a custos de mão de obra mais elevados do que a impressão 3D.

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

Volume

Os moldes são um fator importante na moldagem por injeção. É necessário conceber e fabricar moldes. Isto faz com que a moldagem por injeção não seja tão boa para a criação de protótipos e para a produção de pequenos lotes. Por outro lado, na impressão 3D não há este tipo de problemas com as ferramentas. Assim que tiver o seu desenho para impressão 3D e o filamento, a máquina pode tornar o seu desenho real sem qualquer problema.

Por isso, a impressão 3D é óptima para a criação de protótipos com milhares de tiragens, a não ser que outras tecnologias não consigam fazer a complexidade de que necessita. Outra coisa interessante é que os moldes de injeção impressos em 3D são populares para a moldagem de plástico. Mas, a moldagem por injeção é super barata para tiragens médias a grandes. Uma vez feito o molde, é possível efetuar milhões de ciclos.

Complexidade e personalização do design

A impressão 3D é rei no que diz respeito à complexidade, especialmente quando se compara a moldagem por injeção com a impressão 3D. Pode fazer cantos afiados, cortes inferiores e outras caraterísticas complexas. A moldagem por injeção, por outro lado, tem algumas limitações para geometrias complexas, como ângulos rectos, fluxo de material em cantos agudos, etc.

Além disso, se estiver a fazer milhares de peças, estas mesmas razões tornam a impressão 3D melhor para peças e produtos personalizados.

Tamanho da peça

Em primeiro lugar, a moldagem por injeção é flexível para uma vasta gama de tamanhos, desde pequenas caixas electrónicas a grandes para-choques de automóveis. Mas é necessário utilizar o equipamento de moldagem por injeção e as ferramentas (moldes) correspondentes. Por exemplo, as grandes máquinas de moldagem por injeção podem moldar peças até 1,5 metros de comprimento ou mais.

Normalmente, as impressoras 3D são mais adequadas para pequenos componentes e produtos. No entanto, as inovações recentes alargaram as capacidades de tamanho dos produtos e peças impressos em 3D (300 mm x 300 mm x 400 mm ou mais).

Tolerâncias de peças

A impressão 3D tem tolerâncias mais apertadas do que a moldagem por injeção. Para peças de plástico moldadas por injeção, as tolerâncias situam-se entre ±0,05mm e ±0,50mm. Por outro lado, as tolerâncias para componentes impressos em 0,127D podem ser tão apertadas como ±3mm.

Além disso, as tolerâncias dependem do tipo de material, da tecnologia, das ferramentas, do equipamento e da experiência de fabrico.

Tempo de resposta

Fazer um molde de injeção é um processo preciso e moroso que pode demorar entre algumas semanas e alguns meses. Pode utilizar a impressão 3D e outros tipos de moldes de injeção para o tornar menos moroso. Quando o molde está pronto, a moldagem por injeção torna-se muito eficiente e reduz os longos prazos de entrega.

Por outro lado, a impressão 3D permite um rápido retorno da produção inicial. Isto deve-se ao facto de não serem necessárias ferramentas como moldes e de o tempo de configuração inicial ser muito mais curto.

Força

A diferença de resistência entre as peças impressas em 3D e as peças moldadas por injeção resume-se à forma como são feitas. Primeiro, qual é a resistência das peças impressas em 3D? As peças impressas em 3D são feitas através da construção de camadas, o que as torna mais fracas e menos rígidas na direção lateral da força.

Por outro lado, as peças moldadas são feitas com um único vazamento. Isto torna-as mais fortes. O calor e a pressão do processo de moldagem do plástico eliminam quaisquer bolhas de ar e asseguram que o material é todo fundido.

Assim, a moldagem por injeção dá-lhe uma peça mais forte e mais rígida do que a impressão 3D. A única coisa em que tem de pensar é no material, porque a resistência final também depende do tipo de matéria-prima que está a utilizar.

Acabamento da superfície

Agora, vamos comparar o aspeto das peças. Quando o material fundido é forçado a tomar a forma do molde por pressão e calor, a superfície torna-se lisa quando arrefece e endurece. Mas isso também depende da suavidade das paredes do molde.

Por outro lado, os objectos impressos em 3D podem ter algumas linhas visíveis de camadas de material. A rugosidade (Ra) dos produtos de plástico impressos em 3D varia normalmente entre 1,6 e 25 µm. Por outro lado, para peças moldadas, é de 0,1 a 0,2 microns.

Resíduos de materiais

O desperdício de material acontece quando se faz moldagem por injeção. Acontece nas portas e nos canais, nos sprues e no flash. Mas pode ser recuperado no ciclo seguinte.

Por outro lado, a impressão 3D é super eficiente em termos de materiais. Não desperdiça qualquer material (exceto, por vezes, nos suportes estruturais).

Quais são as vantagens e desvantagens da moldagem por injeção?

Quais são as vantagens da moldagem por injeção?

Tem uma grande produtividade e baixos custos unitários, especialmente na produção em massa. A moldagem por injeção mantém as peças que produz precisas de lote para lote. É possível fabricar moldes que tratam de caraterísticas complexas e cortes inferiores. Pode ser utilizada para todo o tipo de coisas, desde puxadores de portas de automóveis a seringas médicas.

Mantém as propriedades mecânicas originais do material ou melhora-as. As peças que saem do molde têm um ótimo aspeto, pelo que não é necessário fazer muito mais do que isso.

Quais são as desvantagens da moldagem por injeção?

A primeira desvantagem é o grande investimento inicial em equipamento de moldagem e moldes de injeção. As geometrias complexas das peças são limitadas devido a restrições de design como ângulos de inclinação e fluxo de material. Os custos unitários são demasiado elevados para pequenos lotes. Os resíduos de plástico levantam questões de sustentabilidade e preocupações ambientais.

Quais são os prós e os contras da impressão 3D?

Quais são as vantagens da impressão 3D?

O investimento inicial na configuração e nas ferramentas é baixo, tornando-o económico para a produção de baixo volume. Pode criar formas mais complexas do que moldagem por injeçãoe as alterações de design podem ser ajustadas rapidamente.

As impressoras 3D podem produzir rapidamente protótipos para iteração de design e desenvolvimento de produtos. É possível obter peças altamente personalizadas através da impressão 3D. Sendo um processo aditivo, produz menos resíduos do que as tecnologias subtractivas.

Quais são as desvantagens da impressão 3D?

A impressão 3D para produção em massa é geralmente mais lenta do que a moldagem por injeção. No entanto, pode ser eficaz se a complexidade do projeto não for compatível com a moldagem. O tamanho da peça é limitado pelo tamanho da base e pelas capacidades da impressora. As superfícies impressas apresentam frequentemente linhas de camadas. Por conseguinte, podem ser necessários processos de acabamento adicionais para obter uma superfície lisa.

Como escolher: Moldagem por injeção ou impressão 3D?

Quando se trata de escolher entre a moldagem por injeção e a impressão 3D para a produção, há alguns factores-chave a considerar.

Lote de peças

O número de peças de que necessita é um fator importante para decidir qual o processo a utilizar. A moldagem por injeção é óptima para fabricar muitas peças (mais de 1000 peças por ciclo). Se precisar apenas de algumas peças (menos de 10), a impressão 3D é mais barata e mais fácil.

Se estiver a utilizar processos de impressão 3D simples como FDM ou SLS, com plásticos baratos como ABS, PC, Nylon, e estiver a fazer uma peça ou algumas peças (iguais e não iguais), a impressão 3D é definitivamente o caminho a seguir. A MJF é também uma boa opção para produzir quantidades médias (10-1000) e é muito comum.

Em conclusão, se estiver a fazer muitas peças, moldagem por injeção é o caminho a seguir. Se estiver a fazer poucas peças, a impressão 3D é a melhor opção.

Complexidade da conceção

Para fazer uma peça com moldagem por injeção, é necessário fazer primeiro um molde. Não se faz um molde da peça, faz-se um molde do desenho da peça. Desenhar um modelo CAD para moldagem por injeção não é fácil porque há muitos aspectos a ter em conta.

Por exemplo, se o desenho da peça tiver ângulos rectos, é difícil retirar a peça do molde. Se tiver áreas delicadas, tem de ter muito cuidado com elas. Mas se quiser fazer algo complexo, a impressão 3D é o caminho a seguir. Independentemente da complexidade do design, a impressão 3D pode fazê-lo com muito pouco esforço.

Em conclusão, certifique-se de que o seu desenho pode ser moldado por injeção. Se não for possível, altere-o. Se puder, pense na impressão 3D.

Tempo de iteração

A moldagem por injeção demora muito tempo porque é necessário analisar o desenho e construir um molde perfeito para ele (10-20 dias). A impressão 3D tem um prazo de entrega muito mais curto do que a moldagem por injeção. Pode obter peças impressas em 3D em apenas 3 dias na Xometry.

Em conclusão, se precisar de uma peça imediatamente, utilize a impressão 3D.

Personalização

Uma vez construído o molde para moldagem por injeção, é dispendioso e moroso alterá-lo. A moldagem por injeção não é boa para personalizar peças ou fazer alterações a um design existente. O que se obtém do molde é a peça final, e alterá-la é muito difícil.

Por outro lado, a impressão 3D é óptima para personalizar peças. Tudo o que precisa é de um ficheiro CAD modificado ou personalizado. Por isso, é óptima para criar protótipos e testar peças.

Em conclusão, se quiser fazer um protótipo ou personalizar algo, deve utilizar a impressão 3D.

Resistência do material

As peças moldadas por injeção são feitas numa única peça sólida, o que as torna mais fortes porque não existem costuras ou pontos fracos. As peças impressas em 3D são feitas camada a camada, o que as torna mais fracas. As peças impressas em 3D têm linhas visíveis e defeitos estruturais que não são normalmente observados nas peças moldadas por injeção.

Em conclusão, se precisar de algo forte, opte pela moldagem por injeção de plástico.

Acabamento da superfície

Apesar de as camadas impressas em 3D serem pequenas e estarem próximas umas das outras, é possível vê-las. Isto significa que a superfície do objeto acabado é irregular, independentemente do grau de detalhe das camadas. Isto é um problema se quiser fazer objectos que roçam noutros objectos, como peças de máquinas que tocam e se movem. É necessário alisar a superfície depois de a imprimir, o que representa um trabalho adicional.

Em contrapartida, quando se injecta plástico num molde, o plástico entra como uma única camada com uma superfície lisa. Não tem de se preocupar com as linhas e camadas do molde. Além disso, é possível alisar as peças moldadas por injeção depois de as fabricar.

Conclusão: Se pretende um bom acabamento superficial, opte pela moldagem por injeção.

Perda de material

A moldagem por injeção é eficiente porque utiliza apenas o material necessário para cada desenho. Isto torna-a uma excelente forma de produzir objectos em massa sem se preocupar com o desperdício. Por outro lado, algumas tecnologias de impressão 3D perdem material ao construir estruturas de suporte e, mesmo que o material em pó possa ser reutilizado, só pode ser reutilizado algumas vezes antes de deixar de funcionar tão bem.

Conclusão: A impressão 3D não produz muito desperdício, como as estruturas de suporte que têm de ser removidas para impressões falhadas na pós-produção, mas quando é utilizada para fazer peças únicas ou pequenos lotes, o desperdício não é assim tão importante, ao passo que para grandes lotes, o desperdício é enorme. Por isso, se tiver um grande lote personalizado, talvez queira pensar na moldagem por injeção porque não tem de se preocupar com o desperdício de material.

Conclusão

Ambos os processos são bons no fabrico de material plástico, mas são bons em coisas diferentes. Moldagem por injeção é boa para fabricar um grande número de peças pequenas a grandes e complicadas. A impressão 3D é boa para fabricar algumas peças complicadas. Assim, a impressão 3D não vai substituir o fabrico tradicional de moldagem por injeção.