Fabricantes derrubam os mitos e esmiúçam
os prós e contras da tecnologia

Maria Aparecida de Sino Reto

O conceito de injeção elétrica expressa uma tendência global sem volta, isso é fato. Até os europeus, os mais conservadores dos mercados, se renderam aos equipamentos acionados por servomotores. Atualmente, diversos fabricantes tradicionais desses países ofertam modelos do gênero. Entre outros atributos, o projeto diferenciado, a altíssima precisão e a operação silenciosa empolgam e convidam os brasileiros a embarcar nessa onda mundial com cardápio reforçado de marcas e procedência: americanas, europeias, asiáticas e, claro, brasileira.

As injetoras elétricas embutem um pacote de benefícios, isso é outro fato. Alguns desses ganhos, porém, merecem uma análise mais acurada. A fim de que justiça seja feita às máquinas hidráulicas e híbridas (resultado da combinação de eixos hidráulicos e elétricos) de ponta, é com elas que os fabricantes confrontam os modelos elétricos e, não com as gerações mais antigas. E é bom ressaltar: a maioria produz todas as três opções tecnológicas.

Autodesligamento – Por conceito, as máquinas elétricas são realmente mais eficientes no quesito consumo de energia. Como? Simples assim: durante a moldagem, seus motores só funcionam

Na injetora elétrica, cada cilindro correspondente na hidráulica é substituído por um servomotor. “Um fio de potência e comando vai do painel da máquina até esse motor e a energia elétrica é transformada em mecânica, eliminando perdas intermediárias”, complementa Hermes Lago, diretor de comercialização de máquinas da Romi. No caso das híbridas, que possuem alguns acionamentos elétricos, também há economia, porém em menor escala.

A evolução tecnológica tem privilegiado a concepção de injetoras (todas as variedades) mais econômicas no consumo de energia, então tanto maior será o ganho com as máquinas elétricas quanto mais antigos forem os modelos hidráulicos substituídos. “A economia de energia é polêmica por causa da comparação entre máquinas hidráulicas de baixa performance utilizando bomba fixa e máquinas 100% elétricas”, pondera Benatti.

Ainda, a vantagem energética será mais percebida em uma indústria quanto maior for o número em operação de injetoras acionadas por servomotores. Mesmo assim, alguns fabricantes desses equipamentos admitem que a demanda energética na fábrica dificilmente cairá à metade pela simples troca das injetoras convencionais antigas por modelos elétricos, ainda que o transformador seja ousado a ponto de substituir todas elas.

Na visão de Marcos Cardenal, engenheiro de vendas da Battenfeld do Brasil; do diretor da Arburg, Kai Wender; e de Benatti – todos fabricantes de modelos hidráulicos e elétricos –, o cálculo da economia de energia proporcionada pelas máquinas elétricas vai além da simples comparação entre esses equipamentos e os convencionais. A redução de energia elétrica só alcança da ordem de 50%, considerando-se a operação do motor. “No caso da Battenfeld, essa economia gira em torno de 40%”, admite Cardenal.

Para pesar a economia real com energia, o transformador deve considerar, além das injetoras, todo o seu processo produtivo, que envolve diversas demandas de energia (às vezes muita), como uma câmara quente, ou sistemas de esfriamento do molde, entre outros.

“Por conceito, a máquina elétrica é mais eficiente no consumo de energia, mas, ao olharmos a fábrica como um todo, o processo e os acessórios, esse consumo deve ser considerado”, concorda Wender.

equipamento hidráulico, com dosagem elétrica, de mesma tonelagem (molde e ciclo idem). Enquanto a elétrica necessitou de 33 kW/h, a outra exigiu 84 kW/h. Consideradas 600 horas de operação no mês (25 dias x 24 horas), o usuário constatou redução de 60,71% no consumo de energia elétrica. A um custo de R$ 0,28 o kW/h, o transformador poupou no ano o equivalente a R$ 102.816,00, só com a energia da máquina. “O cliente que realizou esse estudo hoje possui vinte máquinas Milacron totalmente elétricas”, disse Piazzo.

Afinado com ele, o diretor da Romi estima que a redução de consumo pode chegar até 80% em relação às injetoras convencionais, economia aferida por quilo de material transformado, na comparação com as hidráulicas. “No futuro, a eficiência de um processo de transformação também será medida por kW/kg de material transformado e a solução será optar pelas máquinas elétricas”, acredita.

Apelo ecológico – Em tempos de maior preocupação com processos limpos, as injetoras elétricas ganharam um status de “amigas” do meio ambiente, pois seus acionamentos elétricos dispensam o óleo hidráulico. Alguns acham essa limpeza discutível porque, independentemente da marca, todas as injetoras precisam de lubrificação em seus sistemas de fechamento, feita com óleo ou graxa. “Encontramos no mercado máquinas 100% elétricas mais ‘sujas’, devido à graxa na unidade de fechamento, comparadas às nossas hidráulicas”, diz Benatti. Para contornar o problema, alguns fabricantes desenvolveram projetos nos quais essa lubrificação é feita em circuito fechado, enquanto outros optam pelo uso de substâncias especiais.

O diretor da Romi também lembra que a maioria das máquinas elétricas embute uma pequena central hidráulica para algumas funções do ciclo, como encosto do bico, ou para acionamentos de machos hidráulicos – quando o molde os possui –, o que é comum. “Este óleo chega a 1/6 do óleo usado em uma máquina totalmente hidráulica”, estima. Mas ele considera a tecnologia muito mais limpa que as convencionais, e apropriada até mesmo para processos em salas ultralimpas.

Também a correia dentada, empregada nos eixos de certos modelos de injetoras elétricas, pesa contra a propalada limpeza da tecnologia, pois seu desgaste gera pó, segundo apontam alguns fabricantes. Caso a máquina ainda seja equipada com motores refrigerados a ar, alegam o risco de contaminação do ambiente, pela emissão desse pó. “Pode ser mais poluente que máquinas hidráulicas, se considerarmos uma sala limpa”, atiça Wender.

A mesma correia também acalora discussões em torno da alardeada operação silenciosa das máquinas elétricas. “Muitos movimentos com servomotores e transmissão por correia são mais ruidosos quando comparadas às bombas hidráulicas de vazão variável acondicionadas nas casas das máquinas injetoras hidráulicas”, opõe o presidente da KraussMaffei.

O gerente-comercial da Milacron contesta a poluição gerada pela correia, ao menos nos equipamentos da marca. “Nossas correias são produzidas com um composto que inclui Kevlar (marca da DuPont para sua fibra de aramida), o que proporciona uma vida útil na casa dos oito anos para as correias dentadas e elimina a possibilidade de geração de pó”, assegura.

Extrema precisão – Para esse atributo a unanimidade prevalece. Os especialistas explicam que os servomotores são os responsáveis pela excelente precisão na moldagem das injetoras elétricas. “Com o acionamento servo assistido, a precisão na injeção é muito superior ao controle hidráulico”, comenta Benatti.

A exatidão das máquinas elétricas é quase imbatível. Quase, porque Cardenal aponta um pequeno senão: o anel de bloqueio. Segundo ele, esse componente, por ser mecânico, compromete a precisão de peças moldadas em qualquer injetora elétrica, porque todas o possuem. “Uma injetora elétrica usa o mesmo anel de bloqueio que uma hidráulica de última geração com servoválvulas, então a precisão entre as duas tecnologias é muito similar”, infere.

O gerente-geral da Demag Ergotech Brasil, Chistoph Rieker, concorda com Cardenal que a precisão das hidráulicas modernas se aproxima da das elétricas, mas reputa que as primeiras operam com certa inércia, inexistente nos modelos servomotorizados, que, por isso, conseguem injetar sempre volumes idênticos. Ponto para as elétricas.

diretamente acoplado no eixo, a máquina mede a força necessária de contrapressão e no próximo fechamento coloca apenas aquela força necessária para fabricar a peça.” Esse recurso, diz, evita desgaste desnecessário de molde e da própria máquina, que só irá operar com a força de fechamento estabelecida para aquela determinada peça.

Piazzo também recorre à inexistência da inércia nas máquinas elétricas para justificar a precisão de mais ou menos 0,01 mm em todos os movimentos, independentemente da velocidade programada da injetora. “Se programarmos a posição final de abertura de molde para que um robô retire uma peça ou coloque um label no molde em 500 mm, a máquina irá parar na posição 500 mm com precisão de mais ou menos 0,01 mm, mesmo que esta seja programada com sua máxima velocidade de abertura. Isto se aplica a todos os movimentos: injeção, extração, abertura, fechamento e dosagem”, exemplifica.

No caso específico da marca, as injetoras possuem um CNC controlando todos os servomotores; e estes, encoders ópticos que leem a posição da máquina. Piazzo explica que a cada 360º que o eixo de um servomotor gira, este é dividido em 60 mil pulsos, lidos pelo encoder óptico. O CNC da máquina comuta os mm digitados no painel de comando em pulsos e envia essa informação ao servomotor. A transmissão de informações entre o comando e os servos acontece por meio de fibra óptica, com respostas quase imediatas.

Além da alta precisão, o ciclo rápido constitui outro atributo das máquinas elétricas, concebido pela simultaneidade de movimentos, proporcionada pela existência de um servomotor em cada operação. Assim, a injetora pode dosar ao mesmo tempo em que o molde se abre e ejeta a peça pronta. De qualquer modo vale ressaltar que a produtividade depende de um conjunto de fatores, como o molde, entre outros, que precisa acompanhar o ciclo produtivo.

proporcionam economia de energia e movimento simultâneo, enquanto o acumulador hidráulico na injeção gera maior potência”, justifica o diretor.

Cardenal assina em baixo. Para ele, a tecnologia híbrida suporta melhor essa condição de processo. “É forte em escalas de alta produção e deve reinar em sistemas de volumes elevados”, prevê.

Em fase de crescimento – A variedade tecnológica (injeção elétrica, hidráulica, híbrida) já impõe ao transformador dificuldades para saber qual representa a melhor opção perante suas necessidades. Decidida a tecnologia, recomeçam as dúvidas, calcadas nas várias particularidades associadas a cada fabricante: japoneses, americanos, europeus ou brasileiros.

Descendente de japoneses, naturalmente essa tecnologia tem maior aceitação (produção e demanda) entre eles e em medida semelhante entre os norte-americanos, de perfil mais propício a novidades tecnológicas. Os europeus, além de protecionistas e conservadores, carregam uma bagagem enorme de conhecimento na hidráulica, muito sofisticada nos países da região. Não à toa, os processos mais complexos na Europa privilegiam as opções híbridas e hidráulicas.

Os transformadores europeus convivem com maior frequência com movimentos secundários (como machos), rotativos e outros nos quais a hidráulica supera outras opções pela sua versatilidade em operar com eixos secundários. “As máquinas elétricas perdem quando aumenta a complexidade das operações”, constata Wender.

Ainda que não plenamente, os europeus se dobraram às injetoras movidas a servomotores e investem no aprimoramento de seus modelos. Dados informais mencionados pelo diretor da Romi comprovam essa evolução: as injetoras elétricas representam entre 30% e 40% das máquinas novas comercializadas na Europa – há três anos esse percentual não ultrapassava 10%. No Japão o índice alcança 80% e nos Estados Unidos, 50%.

Fornecedores de todas as nacionalidades comemoram a maior procura pela tecnologia no mercado europeu e também no brasileiro. De acordo com os especialistas, a demanda atual continua privilegiando máquinas de porte inferior a 300 t, por questões de custo: são mais competitivas. E a rápida aceitação desses modelos aponta para uma tendência de superação das hidráulicas nos próximos anos. “Em três ou quatro anos, devem ser as mais vendidas no mercado brasileiro para os segmentos técnicos”, prevê Cardenal.

Essa onda repete uma tendência europeia, que, na opinião de Rieker, terá as elétricas suplantando a demanda das hidráulicas até 450 t de força de fechamento. “Progride a passos largos há cerca de cinco anos”, diz animado.

Pioneira no mercado nacional e parceira da japonesa Fanuc, a Milacron lidera a preferência dos transformadores brasileiros. De acordo com Piazzo, as injetoras totalmente elétricas representam 95% das vendas da marca no país, enquanto em âmbito global o índice chega a 60%.

Difícil contestar a excelente aceitação da tecnologia no mercado japonês quando apenas 10% das máquinas produzidas pela Sumitomo são hidráulicas. Mundialmente renomada no campo da injeção elétrica, sua capacidade produtiva naquele país chega a 10 mil unidades anuais, segundo Rieker. “É líder em máquinas elétricas no Japão”, diz.

Suas expectativas são de que a marca ganhe musculatura no mercado brasileiro com a estrutura adquirida da Demag. Atualmente, as injetoras elétricas equivalem a 40% do total das vendas da empresa no país. “Nos próximos três anos, devem ultrapassar as hidráulicas no volume total”, aposta.

Como esperado, entre as europeias, a fatia das elétricas no portfólio da Battenfeld é pequena, admite Cardenal. Mas os projetos contemplam novas investidas nesse mercado, reforçadas em particular pelo know-how da Wittmann (o grupo austríaco assumiu, também há dois anos, os negócios da primeira), de ampla experiência em servomotores (seus mundialmente renomados robôs são assim acionados). O resultado dessa união tecnológica promete acirrar a disputa no mercado.

As injetoras elétricas representam 20% das vendas globais da alemã Arburg e equivalem a 10% dos negócios no mercado brasileiro, que aponta sinais de crescimento, na avaliação de Wender.

Na também alemã KraussMaffei, as máquinas acionadas por servomotores ocupam apenas 10% do portfólio, mas Benatti acalenta projetos para reforçar os investimentos na tecnologia e promete novidades na megafeira K, que abrirá novamente suas portas em Dusseldorf, no final de outubro deste ano.

O que levar para casa – O conhecimento avança, os fabricantes esbarram em problemas ou limitações nas máquinas elétricas, e os transformadores ganham com as mais variadas propostas de solução. Para a polêmica em torno da lubrificação, os novos modelos da Battenfeld saem da fábrica com as articulações seladas e encapsuladas, em circuito fechado para a passagem do lubrificante.

As máquinas da Battenfeld não correm mais qualquer risco de gerar pó pelo desgaste das correias – porque as dispensaram. Os novos equipamentos trazem os servomotores atuando diretamente. “Agora dispõem de engrenagem encapsulada que executa a mesma operação”, explica Cardenal. Os projetos atuais também incorporam novo sistema de recuperação de energia no sistema de fechamento que, segundo explica, funciona assim: a energia capturada desse movimento é distribuída para funções como aquecimento e comando da máquina, entre outras. O novo projeto também elimina o contato da placa móvel com as colunas, dispensando a lubrificação nessa área.

Para clientes usuários de moldes com sistemas de machos hidráulicos, a Battenfeld fornece o sistema hidráulico integrado à injetora elétrica com uma bomba para acionamento apenas dos machos. E o que põe essa bomba em movimento também é um servomotor.

A série Eco substituiu a família EM desde o início deste ano e corresponde à quarta geração de máquinas elétricas da empresa. Os preparativos para a feira K envolvem o lançamento de uma nova família Power (à qual a Ecopower se engloba), mas o fabricante reserva os pormenores para a exposição.

Sumitomo idênticas às emitidas pela fábrica japonesa. A fábrica, dedicada às injetoras elétricas, recebeu investimentos de 50 milhões de euros.

A Sumitomo pesa a seu favor o fato de acoplar cada servomotor – desenhado e também fabricado pela empresa – diretamente nas unidades de plastificação, de extração e fechamento. Rieker pondera que sem outros dispositivos para interferir, a operação do equipamento gera menos atrito (sinônimo de menos calor), menos desgaste dos seus componentes e confere às peças moldadas precisão mais elevada. As máquinas do grupo ainda dispõem de placas mais robustas. Vantagem: impedem flexão nos moldes.

Sigiloso quanto às novidades, Wender direciona os comentários para os diferenciais de seus equipamentos elétricos, a linha Alldrive, ressaltando que quando decidiu entrar no ramo, a Arburg optou por um conceito diferente. “Buscamos desenvolver acionamentos mais eficientes em cada um dos eixos e o resultado foi uma injetora de altíssima potência, com todos os acionamentos diretos no eixo.”

Ao contrário do usual do mercado, o eixo não é um fuso esférico. Tal componente, a propósito, é um calcanhar-de-aquiles para a manutenção das máquinas elétricas, na opinião de Cardenal, da Battenfeld. Usado para transformar em linear o movimento rotativo dos servomotores no fechamento, na extração e no avanço de bico, o eixo sofre desgaste após cerca de cinco ou seis anos de uso, nos cálculos dele. “É uma peça de alto custo”, avisa.

O gerente-geral da Demag tem outra perspectiva sobre o assunto. Segundo ele, como todo equipamento, as injetoras elétricas exigem manutenção preventiva e esta tecnologia, em particular, a requer ainda muito mais minuciosa – o que teoricamente elevaria a vida útil do fuso. No ponto de vista de Rieker, o desgaste maior ou menor também está atrelado ao ciclo produtivo do usuário.

Os servomotores são refrigerados a água e o comando, desenvolvido pela própria empresa (e também produzido por ela) exclusivamente para a injetora, é um computador, totalmente programável. Modular, com a possibilidade de combinar diferentes unidades de injeção, a linha possui cinco modelos básicos, entre 50 t e 320 t de força de fechamento.

O elenco de máquinas elétricas da também alemã KraussMaffei abrange duas séries: a EX, de 50 t a 240 t de força de fechamento, e a AX, de 50 t a 350 t, projetada com a Toshiba. Parceiras há cerca de dois anos, por meio de um acordo de cooperação para o desenvolvimento de projetos conjuntos, as empresas apostam em lançamentos que integram o melhor de cada uma nos vários campos de atuação.

da massa de plástico fundida, repetibilidade e elevada resistência ao desgaste. Quanto ao painel, destaca-se pela facilidade de visualização e operação.

Elétricas na concepção – A injetora acionada por servomotores pioneira no mercado nasceu de um projeto diverso na sua concepção, segundo Piazzo. “Desenvolvemos nossos modelos elétricos do zero, criados para serem totalmente elétricos”, ressalta. Por conta desse conceito diferenciado, ele elenca várias particularidades, tais como a possibilidade de ajuste da força de fechamento de zero à sua tonelagem máxima. “A vida útil do molde é prolongada, pois o mesmo não sofre uma pressão maior do que a necessária, minimizando os desgastes de seus componentes.”

Quem leva para casa um dos modelos da marca carrega junto várias patentes. O precise metering control permite que após a dosagem a rosca gire no sentido contrário, para aliviar a pressão e equalizá-la em ambos os lados do anel de vedação da ponteira de rosca. De acordo com Piazzo, esse recurso confere maior precisão no peso de injeção e no colchão de injeção.

Outra exclusividade consiste no monitoramento de fluxo de retorno (back flow monitor). Esse expediente, incorporado no modelo Roboshot S2000iB, possibilita a verificação do estado do conjunto de anel de bloqueio sem a necessidade de desmontagem da flange do cilindro de plastificação e da retirada da rosca. O equipamento gera um gráfico do fluxo de retorno do anel de bloqueio demonstrativo do desgaste do conjunto.

A linha Roboshot S2000iB também insere um sistema chamado de regenerativo, ou de regeneração de energia elétrica. “Em todos os movimentos temos aceleração e frenagem. Durante a frenagem, a energia utilizada para frear é regenerada e armazenada no equipamento, sendo aplicada no próximo movimento ou no sistema de aquecimento da máquina”, descreve Piazzo. Segundo ele, o sistema assegura um consumo de energia baixíssimo, mesmo quando comparado a outros modelos de injetoras totalmente elétricas existentes no mercado. Confrontada com injetoras hidráulicas ou híbridas de última geração, essa Roboshot chega a economizar até 85% de energia, nas estimativas dele. Em comparação com as totalmente elétricas de outros fabricantes, o ganho chega a 20%.

Uma inteligência artificial cuida das funções de proteção do molde, extração, injeção e dosagem. De acordo com explicações de Piazzo, esse recurso possibilita abertura e fechamento em alta velocidade, sem perda de tempo durante a fase de proteção do molde, porque o servomotor realiza uma leitura gráfica do torque utilizado nessa fase e gera uma segurança, ponto a ponto, durante toda a fase de fechamento, que pode ser de 0,1%. As injetoras ainda contam com um sistema de pré-injeção, dispositivo que permite a retirada de gases de dentro da cavidade do molde com facilidade e reduz o tempo de ciclo total da máquina.

Fabricante de injetoras elétricas desde 2003, a Romi oferece modelos desde 75 t até 300 t de força de fechamento. A empresa prepara o lançamento da EL 300, máquina com diferenciais na sua unidade de fechamento desenhados para possibilitar o uso de moldes acima das medidas padrões do mercado. “Além disso, o equipamento possui um conceito de projeto diferenciado e inovador da unidade injetora”, resume.

Os brasileiros aceitaram a convocação para ingressar no mundo das máquinas elétricas e seguem essa maré. O cardápio servido nesse barco é farto e caprichado, preparado para atender às particularidades de cada usuário. Aos transformadores, bom proveito!