A moldagem por injeção é amplamente utilizada para a produção de peças de grande volume, mas apresenta alguns desafios, incluindo elevados custos de configuração inicial e potencial para defeitos.

As desvantagens da moldagem por injeção incluem os custos elevados do molde, prazos de entrega longos, desperdício de material e limitações com geometrias complexas. O processo também não é ideal para produções de baixo volume.

Embora a moldagem por injeção ofereça uma grande eficiência na produção em massa, compreender as suas desvantagens é fundamental para determinar quando é a escolha certa para as suas necessidades de fabrico.

O que é a moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é um processo de fabrico amplamente utilizado em que o plástico fundido é injetado em moldes para criar peças complexas de forma rápida e eficiente. É ideal para a produção de grandes volumes.

A moldagem por injeção é um processo em que o plástico derretido é injetado numa cavidade do molde para formar peças. É conhecido pela sua elevada eficiência, precisão e capacidade de produzir formas complexas com o mínimo de desperdício. É utilizado em indústrias como a automóvel, a eletrónica e a médica.

A moldagem por injeção é quando se pega em material quente e derretido e o atira para um molde. Depois, deixa-se arrefecer e endurecer. Funciona da seguinte forma: Pega-se em pequenos grânulos ou pó de plástico e coloca-se na tremonha da máquina de moldagem por injeção. A máquina aquece-os e funde-os num líquido.

Em seguida, esguicha o líquido para um molde frio e fechado através de um bocal na extremidade da máquina. O molde arrefece o líquido e torna-o duro. Quando se abre o molde e se retira o plástico, está feito. Isso é um ciclo.

Quais são as etapas do processo de moldagem por injeção?

O processo de moldagem por injeção envolve várias etapas críticas, cada uma delas contribuindo para a criação de peças de plástico de alta qualidade de forma eficiente e consistente.

O processo de moldagem por injeção inclui a fixação, a injeção, o arrefecimento e a ejeção. Começa com a fusão do plástico, a sua injeção num molde, o seu arrefecimento e a ejeção da peça acabada. Estas etapas garantem precisão, rapidez e o mínimo de desperdício no fabrico.

Fase de enchimento

O enchimento é o primeiro passo de todo o processo de moldagem por injeção. O tempo começa a partir do fecho do molde e da moldagem por injeção até que a cavidade do molde seja preenchida até cerca de 95%. Em teoria, quanto mais curto for o tempo de enchimento¹quanto maior for a eficiência de moldagem, mas, na prática, o tempo de moldagem ou velocidade de injeção² está sujeito a muitas condições.

Fase de manutenção da pressão

A fase de manutenção da pressão tem como objetivo manter a pressão, compactar a massa fundida, tornar o plástico mais denso (densificação) e compensar o encolhimento do plástico. A contrapressão é elevada durante a fase de retenção da pressão porque a cavidade do molde já está cheia de plástico.

Durante a fase de retenção da pressão e de embalagem, o parafuso da máquina de moldagem por injeção só pode avançar um pouco e lentamente, e o caudal de plástico também é lento. Este fluxo é designado por fluxo de retenção de pressão. Uma vez que o plástico é arrefecido e solidificado pela parede do molde durante a fase de retenção, e a viscosidade da fusão aumenta rapidamente, a resistência na cavidade do molde é muito elevada.

Na parte final da fase de espera, o material plástico atinge uma densidade cada vez maior e a parte plástica começa a formar-se. A fase de retenção deve continuar até que o portão esteja sólido e selado. Nesta altura, o pressão da cavidade³durante a fase de espera é elevado.

Fase de arrefecimento

A conceção do sistema de arrefecimento é muito importante nos moldes de moldagem por injeção. Isto porque só quando os produtos de plástico moldados são arrefecidos e solidificados de forma a ficarem suficientemente rígidos é que se pode evitar que os produtos de plástico sejam deformados por forças externas após a desmoldagem.

Desde que o tempo de arrefecimento⁴representa cerca de 70% a 80% de todo o ciclo de moldagem, um sistema de arrefecimento bem concebido pode reduzir significativamente o tempo de moldagem, melhorar a produtividade da moldagem por injeção e reduzir os custos. Os sistemas de arrefecimento mal concebidos prolongam o tempo de moldagem e aumentam os custos; as linhas de arrefecimento irregulares provocam ainda mais deformações nos produtos de plástico.

Fase de desmoldagem

A desmoldagem é o último elo de um ciclo de moldagem por injeção. Embora o produto tenha sido moldado a frio, a desmoldagem ainda tem um impacto muito importante na qualidade do produto. Métodos de desmoldagem inadequados podem causar uma força desigual no produto durante a desmoldagem e a deformação do produto durante a ejeção.

Existem duas formas principais de desmoldagem: ejetor e decapante. Ao projetar um molde, escolha o método de desmoldagem adequado com base nas caraterísticas estruturais do produto para garantir a qualidade do mesmo.

Quais são as desvantagens da moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é um processo de fabrico popular, mas tem as suas desvantagens, incluindo custos iniciais elevados e limitações com geometrias ou materiais complexos.

As desvantagens da moldagem por injeção incluem os elevados custos de instalação, a necessidade de moldes dispendiosos e a flexibilidade limitada na escolha dos materiais. É menos eficaz para pequenas séries de produção devido aos custos dispendiosos de fabrico e configuração dos moldes.

Custo inicial elevado do molde

Uma das grandes desvantagens da moldagem por injeção é o elevado custo de fabrico do molde. Conceber e fabricar moldes que se adaptem à forma de uma peça específica pode ser muito dispendioso, especialmente no caso de desenhos complexos ou extravagantes. Este custo inicial pode ser um obstáculo para as empresas com produções mais pequenas ou orçamentos limitados.

O custo inicial é elevado porque é necessário projectá-lo, testá-lo e utilizá-lo como ferramenta. É necessário projetar e fazer um protótipo (possivelmente através de CNC ou impressão 3D), depois é necessário projetar a ferramenta de molde do protótipo para produzir réplicas da peça em massa. Finalmente, só depois de testes exaustivos nestas duas fases é que se pode finalmente moldar a peça por injeção.

Baixa eficiência

A velocidade da moldagem por injeção de plástico depende do tamanho da máquina de injeção e das condições do processo. Quanto maior for a máquina de injeção, mais rápida é a produção.

Mas mesmo com uma máquina de injeção de grandes dimensões, são necessários dezenas de segundos para injetar uma dose. Assim, a velocidade de produção da moldagem por injeção de plástico é relativamente lenta em comparação com outros processos de fabrico, o que afecta a eficiência da produção de produtos industriais.

O processo de moldagem por injeção é irreversível

Embora a moldagem por injeção possa moldar vários materiais plásticos em qualquer forma, é uma via de sentido único. Uma vez efectuada a moldagem, a forma está definida. Se precisar de alterar ou modificar o desenho, tem de fazer um novo molde, o que custa tempo e dinheiro.

Elevada taxa de sucata

A taxa de refugo no processo de produção da moldagem por injeção de plástico é também relativamente elevada. Isto deve-se ao facto de as alterações de temperatura e pressão durante o processo de moldagem por injeção poderem causar defeitos como deformações, fulgores e vazios. Quando estes problemas existem, o molde de injeção tem de ser refeito ou a peça defeituosa tem de ser deitada fora, aumentando o desperdício de dinheiro e de tempo.

Limitações de tamanho

A moldagem por injeção tem limites de tamanho, especialmente para peças grandes. O tamanho da máquina de moldagem por injeção e o tamanho da cavidade limitarão a maior peça que pode ser feita. Se quiser fazer uma peça grande, pode precisar de equipamento especial ou de várias cavidades de molde, o que a tornará mais cara e complicada.

Limitações de conceção

Conceção de peças de plástico. Ao desenhar peças de plástico, é necessário ter em conta que estas serão fabricadas através de moldagem por injeção. Isto significa que tem de seguir algumas regras básicas, tais como: tentar evitar cortes inferiores e arestas vivas. Utilizar uma espessura de parede uniforme para evitar defeitos como marcas de afundamento ⁵ que ocorrem quando o processo de arrefecimento não é consistente. Utilizar ângulos de inclinação⁶ para facilitar a remoção da peça do molde.

Lembre-se que as ferramentas são normalmente feitas de aço ou alumínio, por isso é difícil fazer alterações no design. Se precisar de adicionar plástico a uma peça, pode aumentar a cavidade da ferramenta cortando o aço ou o alumínio. Mas para retirar o plástico, é necessário tornar a cavidade da ferramenta mais pequena, adicionando alumínio ou metal. Isto é muito difícil e, em muitos casos, significa que tem de deitar fora a ferramenta (ou parte dela) e começar de novo.

Além disso, o peso e o tamanho da peça determinarão o tamanho da ferramenta e da prensa de que necessita. Quanto maior for a peça, mais difícil e mais cara é.

A moldagem por injeção é um processo versátil para fazer todo o tipo de formas e detalhes. Mas há limites para o que se pode fazer. Algumas formas, como cantos afiados, paredes finas ou orifícios profundos, podem dificultar o enchimento do molde, o arrefecimento da peça ou a sua retirada do molde.

Quando desenha uma peça para moldagem por injeção, tem de pensar em coisas como ângulos de inclinação, espessura da parede e outras coisas para garantir que o molde funciona e que a peça é boa. Por vezes, é necessário acrescentar mais material ao molde ou fazer mais coisas à peça para que esta funcione. Isso torna o fabrico da peça mais difícil e mais dispendioso.

Custos iniciais elevados

Os moldes de injeção de plástico são complicados. Apenas engenheiros experientes sabem como os conceber e construir, o que significa que os custos de mão de obra são elevados. Além disso, há muitas etapas para fazer um molde que produzirá milhões de peças idênticas ao longo do tempo. Um molde simples de cavidade única começa em $2.000-3.000. Um molde multi-cavidades de alta produção feito de aço endurecido para ferramentas pode custar $100.000 ou mais.

Prazo de entrega longo

Um bom molde de injeção de plástico durará para sempre. Por isso, é necessário muito planeamento e testes para o conseguir. As fases de conceção, criação de protótipos, testes e maquinagem podem demorar meses. Em comparação com outros tipos de fabrico de plástico, a moldagem por injeção de plástico demora muito tempo a ser feita.

Se pretender um molde que possa produzir várias peças de plástico de uma só vez, pode demorar ainda mais tempo. Para isso tipo de molde⁷Se o fabricante do molde tiver uma ferramenta de cavidade única, pode projetar, construir e testar uma ferramenta de cavidade única antes mesmo de tentar fazer uma ferramenta de cavidade múltipla. Naturalmente, a ferramenta de múltiplas cavidades também deve passar pelas fases de conceção, prototipagem, construção e teste.

Mas uma vez feito o planeamento e a maquinação, um molde de injeção de plástico pode produzir milhões de peças durante a sua vida útil. A escala de produção de peças de plástico compensa frequentemente os custos iniciais e o tempo perdido.

Materiais incompreensíveis

Ao contrário da maquinagem CNC, que produz peças físicas a partir de ficheiros de design informáticos que podem ser alterados em qualquer altura por engenheiros de software, é difícil fazer grandes alterações a um molde de plástico após a maquinagem, porque normalmente é feito de aço.

Existem duas formas de alterar um molde de plástico. Uma forma é aumentar a cavidade do molde cortando partes do molde de metal. Isto acrescenta plástico à peça. É mais difícil retirar o plástico da peça. Por vezes é possível soldar metal na cavidade, mas outras vezes não é possível e é necessária uma nova cavidade ou um molde totalmente novo. Isto significa que é necessário voltar à fase de projeto.

Limitações de tamanho

Se precisar de fazer uma peça de plástico grande, a moldagem por injeção tem os seus limites. Existem máquinas de moldagem por injeção suficientemente grandes para fabricar o casco de um barco, mas os cenários de moldagem de que estou a falar aqui são para peças mais pequenas, de um quilo ou menos. Se precisar de uma peça maior, o tempo de espera e o custo podem aumentar exponencialmente.

Custos elevados

A moldagem por injeção é uma tecnologia de fabrico de alta precisão que exige muito dinheiro para garantir a qualidade e a estabilidade do produto. A produção de moldagem por injeção requer muito equipamento, processos e recursos humanos, o que resulta em custos de produção elevados. Além disso, a necessidade de utilizar matérias-primas e aditivos de alta qualidade no processo de moldagem por injeção aumenta ainda mais os custos.

As peças de pequenos lotes podem ser dispendiosas. As ferramentas são complexas e é necessário limpar a máquina antes de se poder fazer a peça seguinte. Por isso, leva muito tempo a preparar. É por isso que os moldes de injeção têm sido tradicionalmente considerados demasiado caros para peças de pequenos lotes.

Elevados requisitos de equipamento

A moldagem por injeção necessita de muito equipamento, como máquinas de moldagem por injeção, moldes, equipamento de transporte automático e equipamento auxiliar relacionado. Estes equipamentos necessitam de uma manutenção e gestão rigorosas e, em caso de avaria, o custo de reparação é relativamente elevado. Além disso, a moldagem por injeção também necessita de sistemas de controlo de temperatura de alta precisão e de sistemas de controlo de pressão, pelo que o equipamento tem de ser muito estável e fiável.

Ciclo de produção longo

Em comparação com alguns métodos de prototipagem rápida, como a impressão 3D, a moldagem por injeção demora normalmente mais tempo a ser configurada e iniciada. Isto inclui a conceção e o fabrico de moldes, a realização de ensaios de moldes e a definição dos parâmetros do processo antes de poder começar a fabricar peças à escala. Assim, o tempo entre o conceito e as peças acabadas pode ser mais longo do que nos métodos de prototipagem mais rápidos.

O ciclo de produção da moldagem por injeção é relativamente longo, demorando geralmente vários dias a várias semanas. Isto deve-se principalmente ao facto de a moldagem por injeção exigir várias ligações, como o fabrico de moldes, o ensaio de moldes e a produção de lotes, e cada ligação demora muito tempo. Isto também faz com que a produção de moldagem por injeção não seja propícia ao processamento de encomendas urgentes.

Defeitos do produto acabado

A tecnologia de moldagem por injeção foi desenvolvida e aplicada, mas ainda existem alguns defeitos nos produtos acabados. Por exemplo, podem ocorrer bolhas, orifícios de retração e secções irreais, o que afectará seriamente a qualidade e o aspeto do produto.

Poluição ambiental

Quando se fazem coisas com moldagem por injeção, também se podem fazer coisas más, como plásticos resistentes a químicos, resíduos de plástico, gases residuais e águas residuais, que podem estragar o mundo. Além disso, a moldagem por injeção consome muita energia e materiais e há muito plástico não utilizado ou resíduos de plástico, o que também é mau para o mundo.

Conclusão

Em conclusão, a moldagem por injeção de plástico é um processo de fabricação comum, embora a moldagem por injeção às vezes tenha baixos custos de mão de obra e baixo custo, ela também tem algumas desvantagens óbvias.

Estas desvantagens incluem a baixa eficiência, o elevado custo inicial, o processo de moldagem por injeção irreversível e a elevada taxa de refugo. Ao utilizar este processo, as empresas têm de estar conscientes destes problemas para melhor os resolver e melhorar a eficiência da produção e os benefícios económicos.