Prefácio: A impressão 3D irá substituir a moldagem por injeção? Talvez não tão cedo, mas a impressão 3D tem muitas vantagens em relação à moldagem por injeçãoo que a torna óptima para uma série de aplicações industriais e de prototipagem. A impressão 3D é uma tecnologia de fabrico aditivo (AM) que constrói peças uma camada de cada vez. Tem muitas vantagens únicas em relação à moldagem por injeção, incluindo tempos de produção mais rápidos e uma cadeia de fornecimento distribuída.

Em muitas aplicações, a impressão 3D pode fornecer peças mais rapidamente do que a moldagem por injeção, com uma precisão tão boa ou melhor do que o fabrico tradicional, e utilizando materiais mais económicos e sustentáveis.

Dito isto, a questão de saber se a impressão 3D irá substituir moldagem por injeção existe desde o início do fabrico de aditivos. Não há uma resposta curta para esta pergunta, a não ser dizer que, embora a impressão 3D possa não substituir completamente a moldagem por injeção tão cedo, já ultrapassou estes processos em muitas aplicações.

Compreender porque é que a impressão 3D é útil, ou mesmo ideal, para o fabrico pode ajudar os designers a tomar melhores decisões quando estão a desenvolver produtos e a escolher processos de fabrico. Neste artigo, apresentaremos as vantagens e desvantagens conceptuais da impressão 3D e da moldagem por injeção, as suas áreas de aplicação e as diferenças entre as duas.

Impressão 3D

O que é que eus 3D Printing?

A impressão 3D, também designada por fabrico aditivo, é um processo que constrói um objeto tridimensional através da adição de material camada a camada. Os materiais podem ser plástico, metal ou cerâmica. É uma forma de criar desenhos complexos de forma rápida e precisa.

Como funciona o processo de impressão 3D?

As principais etapas deste processo incluem:

Conceção digital: O processo começa com um modelo digital 3D criado com recurso a um software de desenho assistido por computador (CAD). Este ficheiro digital descreve a forma e as especificações do objeto a ser impresso.

Corte de modelos: Utilização de um software especial para dividir um modelo digital em secções horizontais finas. Estas camadas correspondem a fatias do produto acabado.

Preparação do material: Imprima com o material da sua escolha - plástico, metal, cerâmica ou outros materiais disponíveis para impressão. Os materiais são normalmente fornecidos sob a forma de filamento, pó ou resina líquida, consoante o tipo de impressora 3D.

Objeto de impressão: A impressora 3D pega nas camadas cortadas do modelo digital e começa a imprimir. A impressora imprime ou junta camada a camada com base nas instruções para cada fatia.

Adesão entre camadas: Estas camadas aderem umas às outras para formar um objeto sólido. Quer se trate da fusão de filamentos de plástico, da solidificação de resina líquida com luz UV ou da sinterização térmica de pós metálicos com lasers, todos os tipos de impressão 3D têm a tarefa de unir camadas.

Construir o objeto: À medida que as camadas sucessivas são adicionadas, o objeto torna-se gradualmente tridimensional. Continue a adicionar camadas até o objeto estar completo.

Pós-processamento (opcional): O trabalho de pós-processamento varia consoante o tipo de tecnologia de impressão 3D utilizada e os materiais utilizados. Pode envolver o corte de suportes, lixar, polir ou aplicar uma camada adicional de acabamento para cumprir normas específicas de qualidade da superfície.

Quais são as vantagens da impressão 3D?

Prototipagem rápida: Isto porque as técnicas de fabrico tradicionais envolvem processos lentos e demorados, como a maquinagem de moldes ou ferramentas. Os designers e engenheiros também podem explorar conceitos mais rapidamente através da prototipagem rápida com impressoras 3D. Isto encurta todo o processo de desenvolvimento.

Personalização: A natureza personalizável dos objectos impressos em 3D é útil em muitos campos. Por exemplo, no campo da medicina, implantes únicos podem ser personalizados para se adaptarem a doentes individuais. A tecnologia pode acomodar necessidades especiais de design e também pode ser utilizada para desenvolver produtos personalizados para os consumidores.

Reduzir os resíduos de materiais: Ao contrário dos processos subtractivos, que cortam o material de peças maiores em pedaços brutos, a impressão 3D junta o objeto peça a peça. O processo produz um mínimo de resíduos, o que o torna uma alternativa ecológica a outros métodos que produzem mais resíduos, especialmente se a peça moldada for complexa.

Adequado para a produção de pequenos lotes: Os processos de fabrico também tendem a ser automatizados, o que os torna inviáveis para a produção de pequenos lotes e exige elevados custos de instalação de moldes ou ferramentas. Tais ferramentas não são economicamente viáveis em pequena escala, mas a impressão 3D pode produzir as peças necessárias em volumes muito baixos ou mesmo de uma só vez. Isto é bom para nichos de mercado e produtos personalizados.

Quais são as limitações da impressão 3D?

Limitações materiais: No entanto, à medida que a gama de materiais imprimíveis continua a expandir-se, existem ainda algumas indústrias que requerem materiais com determinadas propriedades que são difíceis de obter automaticamente a partir de máquinas.

Limitações da resolução das camadas: Uma vez que os objectos impressos em 3D são construídos uma camada de cada vez, poderá ver linhas de cores diferentes. Uma resolução de camada mais elevada pode ajudar a resolver este problema, mas também aumenta o tempo e o custo de impressão.

Velocidade de produção: Embora a impressão 3D seja óptima para a criação rápida de protótipos, a sua velocidade pode ser uma desvantagem em comparação com outras tecnologias para a produção prática em massa. Faça tampas moldadas. Isto é mais eficiente em termos de tempo para a produção de lotes de grande volume.

Que sectores são habitualmente utilizados na impressão 3D?

Fabrico e prototipagem: A impressão 3D é óptima para fazer protótipos de forma rápida e eficiente. Permite que as empresas experimentem os projectos e vejam se funcionam antes de gastarem muito dinheiro a fazer uma série deles. Isto poupa dinheiro e ajuda-as a fazer as coisas mais depressa.

Aeroespacial: A indústria aeroespacial utiliza muito a impressão 3D para fabricar peças leves que são realmente complicadas. Também podem fazer peças mais leves e mais complicadas, como bocais de combustível e coisas que mantêm o avião unido, para que o avião funcione melhor.

Cuidados de saúde: INa área da saúde, a impressão 3D é utilizada para fabricar dispositivos médicos e partes do corpo. Podem fazer coisas que se adaptam exatamente ao corpo de uma pessoa, para que funcionem melhor. Também podem fazer modelos do corpo de uma pessoa para praticar uma cirurgia antes de a fazerem de facto.

Automóvel: No sector automóvel, a impressão 3D é utilizada para criar novos modelos de automóveis e peças para automóveis. Podem também fabricar peças especiais que são mais leves e melhores, para que o carro funcione melhor. Algumas empresas estão mesmo a fabricar peças para o motor com impressão 3D.

Dentisteria: A impressão 3D também revolucionou a medicina dentária, permitindo a produção de restaurações dentárias de alta precisão (coroas e pontes) e próteses. Isto também facilita a criação de modelos específicos para operações de cirurgia dentária e planeamento de tratamentos.

Moldagem por injeção

O que é a moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é um processo de fabrico de plástico utilizado principalmente para fabricar peças de plástico.

Neste processo, os granulados de plástico são primeiro aquecidos e derretidos, depois injectados num molde sob alta pressão, depois arrefecidos e solidificados no molde e, finalmente, o molde é aberto e o produto de plástico moldado é retirado.

A moldagem por injeção tem uma vasta gama de aplicações, incluindo o fabrico de tampas de garrafas, brinquedos, cadeiras e outros artigos do quotidiano. Este processo não só é adequado para a produção em massa em grande escala, como também pode fabricar produtos de plástico com formas complexas e funções diversas.

Quais são as vantagens da moldagem por injeção?

Eficiência de produção super elevada: O processo de moldagem por injeção fez grandes progressos na automatização e no controlo numérico, tornando todo o processo de processamento altamente automatizado e melhorando consideravelmente a eficiência.

A máquina de moldagem por injeção pode produzir continuamente de acordo com o procedimento predefinido sem parar a máquina para mudar o molde, reduzindo a intervenção dos trabalhadores e os erros humanos, melhorando assim a eficiência da produção.

Super alta precisão de moldagem: O processo de moldagem por injeção utiliza equipamento CNC avançado e moldes de alta precisão para obter uma moldagem de alta precisão. Ao mesmo tempo, uma vez que parâmetros como o tempo de injeção e a pressão podem ser controlados com precisão, a exatidão dimensional e a consistência do produto podem ser asseguradas.

Versátil: A moldagem por injeção pode ser utilizada para produzir uma vasta gama de materiais, incluindo termoplásticos, termoendurecíveis, borracha, moldes de fundição, pós metálicos, etc. É altamente adaptável e versátil.

Pouco desperdício: A moldagem por injeção pode utilizar uma variedade de materiais reciclados para a produção, reutilizando plásticos deitados fora, reduzindo o desperdício de materiais e a poluição ambiental.

Quais são as desvantagens do processo de moldagem por injeção?

Equipamento dispendioso e custos de moldagem: A moldagem por injeção requer moldes de alta precisão e máquinas de moldagem por injeção avançadas, que são dispendiosas. Assim, os custos do equipamento e dos moldes são elevados e não são adequados para pequenas empresas e particulares.

Requisitos rigorosos do processo: A moldagem por injeção tem requisitos rigorosos em termos de matérias-primas, moldes, ambiente e outros aspectos. Se o processo estiver errado ou não cumprir os requisitos, pode facilmente causar problemas de qualidade do produto.

Requer muito capital e apoio técnico: A moldagem por injeção necessita de técnicos profissionais e de equipamento altamente automatizado para funcionar, pelo que as empresas precisam de ter dinheiro e tecnologia suficientes para a apoiar.

Desafios da manutenção: Tanto as máquinas de moldagem por injeção como os moldes requerem manutenção e inspecções regulares. Quando o equipamento e os moldes estão a funcionar a alta velocidade, é mais provável que falhem ou fiquem danificados. A dificuldade de manutenção também significa custos de manutenção mais elevados.

Que indústrias são habitualmente utilizadas no processo de moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é um método de processamento de plástico que é amplamente utilizado em vários campos e pode processar peças de plástico de vários tipos e tamanhos. Seguem-se algumas das principais áreas em que o processo de moldagem por injeção é frequentemente utilizado para processar peças de plástico.

Eletrónica e aparelhos eléctricos: A moldagem por injeção é utilizada para fabricar caixas, conectores, cabos e outras peças de plástico para equipamento eletrónico. Isto inclui coisas como caixas de telemóveis, tomadas, isolamento de fios e suportes para placas de circuitos electrónicos.

Setor automóvel e dos transportes: A indústria automóvel utiliza amplamente os processos de moldagem por injeção para fabricar peças automóveis, tais como painéis de instrumentos, lentes de faróis, peças interiores, peças de motor, peças de carroçaria e vários tubos e ligações.

Setor dos dispositivos médicos: Na indústria dos dispositivos médicos, a tecnologia de moldagem por injeção é utilizada para fabricar dispositivos médicos, seringas médicas, sacos de infusão, invólucros de equipamento médico, etc.

Indústria do lar e dos electrodomésticos: Na indústria doméstica e de electrodomésticos, o processo de moldagem por injeção é utilizado para fabricar cadeiras, mesas, telecomandos de TV, invólucros de aparelhos eléctricos, torneiras, acessórios de casa de banho, etc.

Setor dos bens de consumo: A moldagem por injeção é amplamente utilizada na produção de vários bens de consumo, tais como garrafas de plástico, brinquedos, solas de sapatos, louça de mesa, recipientes de embalagem, etc.

Indústria aeroespacial: Na indústria aeroespacial, a moldagem por injeção é utilizada para fabricar componentes para aviões e naves espaciais, incluindo assentos, conchas, condutas e interiores de aviões.

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

Modo de produção

A moldagem por injeção continua a ser a melhor escolha para o fabrico tradicional de grande volume e em grande escala. Pode produzir produtos normalizados a baixo custo e em grande escala, desde que existam moldes de injeção.

A impressão 3D é melhor para fabricar produtos personalizados e diversificados. Não necessita de ferramentas tradicionais, acessórios, máquinas-ferramentas ou quaisquer moldes. Pode converter diretamente qualquer forma do computador num modelo físico de forma automática, rápida, direta e relativamente precisa. Graças à grande dimensão da impressora 3D, quanto mais complexos e não sólidos forem os objectos, mais rapidamente são processados e o custo das matérias-primas é poupado.

Só em termos de custos de fabrico, o custo de moldagem por injeção é muito inferior ao da tecnologia de impressão 3D. No entanto, para o fabrico industrial, a verdadeira ligação de poupança de custos da impressão 3D reside na modificação do protótipo.

A modificação do protótipo requer apenas a modificação do modelo CAD e não implica quaisquer custos de fabrico. Um aspeto a ter em conta é que, na moldagem por injeção, se o protótipo for um molde de aço, o custo é relativamente baixo, mas se forem utilizadas ferramentas de moldagem em liga de alumínio, o custo é muito mais elevado.

No entanto, vale a pena notar que há cada vez mais software para prototipagem de moldes de injeção, pelo que, em termos de custo, a impressão 3D pode em breve perder a sua vantagem.

Quantidade de produção

Quem é mais dominante em termos de quantidade de produção? Todos sabemos que a velocidade determina a produção. Em comparação com os processos tradicionais, a velocidade de impressão 3D de plástico é ainda mais lenta. Para o fabrico em grande escala, a moldagem por injeção continua a ser a melhor escolha.

É de notar que mesmo as linhas de produção em grande escala que aplicam a tecnologia de impressão 3D geralmente só utilizam esta tecnologia para fazer moldes e testar produtos. O processo principal não é o fabrico aditivo. Deste ponto de vista, a moldagem por injeção está em vantagem.

Custo de fabrico

Devido à grande disponibilidade de matérias-primas para a moldagem por injeção, as suas caraterísticas de produção em grande escala, rápida e padronizada também são propícias à redução do custo de um único produto. Por conseguinte, em termos de custos de fabrico, o custo da moldagem por injeção é muito inferior ao da tecnologia de impressão 3D.

No entanto, para o fabrico industrial, a verdadeira ligação de poupança de custos da impressão 3D reside na modificação do protótipo. A modificação do protótipo requer apenas a modificação do modelo CAD e não implica quaisquer custos de fabrico.

Na moldagem por injeção, se o protótipo for um molde de aço, o custo de modificação será relativamente baixo, mas se forem utilizadas ferramentas de moldagem em liga de alumínio, o custo será muito mais elevado. Esta é também a razão pela qual muitas empresas ou indivíduos atualmente envolvidos no design de moldes escolhem as impressoras 3D 3D Chuangxiang para o design e impressão de moldes.

Qualidade do fabrico

Outro aspeto é o facto de a impressão 3D ser limitada na qualidade das peças que pode produzir. Os processos de fabrico tradicionais ganham aqui. Embora os tipos de materiais de impressão 3D pareçam estar a expandir-se, ainda são apenas uma gota no balde em comparação com a moldagem por injeção. Assim, se o material de impressão 3D for diferente do produto final, só pode testar a forma, o que não o ajuda em nada a testar o desempenho físico.

Outro aspeto é o acabamento da superfície. Embora a qualidade das peças impressas em 3D dependa muito do desempenho da impressora, ainda não se aproxima sequer dos moldes de injeção de aço polido. A última coisa é a durabilidade do produto. As peças impressas em 3D também estão um pouco atrás das peças moldadas por injeção.

Áreas de aplicação

Atualmente, o processo de moldagem por injeção pode atingir a produção em massa de produtos com formas uniformes, pelo que é muito adequado para a produção em massa de produtos normalizados.

A impressão 3D só precisa de introduzir uma imagem tridimensional através do terminal de controlo e, em seguida, pode imprimir matérias-primas em modelos físicos ou até mesmo fabricar diretamente peças ou moldes, o que pode efetivamente encurtar o ciclo de desenvolvimento do produto. As impressoras 3D para produção tridimensional têm sido amplamente utilizadas nos domínios dos fabricantes, do design arquitetónico, do design de modelos de moldes, etc.

No entanto, vale a pena notar que há cada vez mais software para prototipagem de moldes de injeção, pelo que, em termos de custo, a impressão 3D pode em breve perder a sua vantagem.

Conclusão

Em suma, a impressão 3D tem muitas vantagens em termos de prototipagem rápida, personalização, redução do desperdício de material e adequação à produção de pequenos lotes. No entanto, é pouco provável que venha a substituir completamente a moldagem por injeção no fabrico. Moldagem por injeção ainda tem vantagens significativas em termos de alta eficiência de produção, alta precisão de moldagem, forte versatilidade e baixo desperdício.

Além disso, os avanços na tecnologia de moldagem por injeção, como a integração de ferramentas de design digital e automação, continuam a aumentar a sua eficiência e flexibilidade. Embora a impressão 3D continue a desempenhar um papel vital em determinadas aplicações e indústrias, os dois processos de fabrico irão provavelmente coexistir e ser utilizados onde os seus respectivos pontos fortes forem mais benéficos.