Injeção a gás – Novas aplicações e vantagens incentivam uso da tecnologia

Melhorar a qualidade dos produtos fabricados e reduzir custos. Qual transformador de plástico não persegue esses objetivos? Os fornecedores de equipamentos de injeção a gás acreditam nessa obsessão para desenvolver mercado para a tecnologia no Brasil. A relação custo/benefício positiva apresentada pela solução os levam a crer na existência de forte potencial de crescimento para os próximos anos. Seu uso por aqui ainda é tímido. Para os especialistas, isso ocorre porque os transformadores demonstram falta de conhecimento sobre a técnica ou pouca vontade de investir em soluções fora das habituais.

Não existem fabricantes nacionais de equipamentos para injeção a gás. Multinacionais conhecidas em todo o mundo pela participação nesse mercado contam com representantes comerciais exclusivos por aqui. São os casos das inglesas Cinpres e Gas Injection, representadas, respectivamente, pela Pamatech e Plastic Solutions. As duas multinacionais pensam em investir na construção de fábricas por aqui, caso o mercado cresça nos próximos anos. Fabricantes de injetoras também disponibilizam soluções para os clientes. A alemã Battenfeld oferece produtos da marca Airmould, produzidos dentro da própria companhia. Outra multinacional alemã, a Arburg, representa no Brasil a compatriota Maximator.

A injeção a gás surgiu em 1970, como alternativa para a fabricação de saltos de sapatos femininos. No começo, a intenção era injetar o gás para moldar peças de paredes grossas sem imperfeições na superfície. Com o tempo, algumas outras vantagens passaram a ser percebidas, como redução do tempo dos ciclos e menor consumo de matéria-prima. Em termos comerciais, começou a ganhar impulso no mundo nos anos 80. No exterior já é bastante usada. No Brasil, em 1990 ganhou alguns adeptos, mas o mercado não se solidificou.

Plástico Moderno, Marcos Cardenal, Engenheiro de vendas da Battenfeld do Brasil, Injeção a gás - Novas aplicações e vantagens incentivam uso da tecnologia
Cardenal: peças tubulares são as mais usadas no país

O gás escolhido para a operação foi o nitrogênio, por estar presente na atmosfera em grande volume (78% do ar é formado pelo gás), podendo ser produzido a custo reduzido. As empresas podem optar, conforme o volume necessário, por equipamentos geradores do gás instalados na própria planta. Os geradores mais empregados filtram ar comprimido com a ajuda de uma barreira de moléculas de carbono para separar o nitrogênio. Os usuários de menores quantidades utilizam os cilindros de gás fornecidos por empresas especializadas. O gás, qualquer que seja a origem, é comprimido por equipamentos desenvolvidos para a função e enviado para os moldes por meio de controladores do processo. Outros componentes são aproveitados para introduzir o gás nos moldes.

Existem poucos transformadores especializados na técnica no Brasil. A maior parte deles, de acordo com especialistas, atende a indústria automobilística, produzindo componentes de veículos de formato tubular, caso de alças de teto ou maçanetas. “Essa aplicação detém em torno de 70% do mercado de injeção a gás no país”, calcula Marcos Cardenal, engenheiro de vendas da Battenfeld do Brasil. Ainda no formato tubular, merece destaque o mercado de torneiras plásticas, motivo de impulso da tecnologia no país nos últimos tempos.

Outras aplicações merecem ser mencionadas. “Entre elas, a fabricação de peças de formato plano de grande área e parede espessa”, revela Paulo Afonso Rodi, diretor do Comitê de Tecnologia da Câmara Setorial dos Fabricantes de Componentes Automotivos (Cofauto). No Brasil, essa produção se concentra na indústria eletroeletrônica instalada na Zona Franca de Manaus-AM. Lá, são produzidos gabinetes de televisores, telas de computador e outras peças. “O uso do gás para transformar peças plásticas problemáticas ainda não faz sucesso por aqui, mas é alternativa vantajosa quando comparada à injeção convencional em determinados casos”, ressalta Rodi. Nessa categoria podemos citar para-choques, gabinetes de automóveis e peças com design complicado.

Alternativas – Algumas são as alternativas técnicas para utilizar a injeção a gás. Uma delas, conhecida como short shot, se inicia com o preenchimento parcial da cavidade do molde com a resina a ser utilizada. Em seguida, a partir do ponto mais adequado para o projeto, é injetado o gás até preencher todo o espaço do molde. “A pressão do gás no interior da cavidade força o plástico contra a parede interna do molde, proporcionando a mesma pressão em todos os pontos. Isso resulta no recalque ideal, pois toda contração do material plástico é compensada pelo gás, o que elimina ‘rechupes’ e diminui o tempo de resfriamento. Em seguida, o gás sai da cavidade, despressurizando a peça”, explica Cardenal. A técnica é usada para a produção de peças ocas, como alças, maçanetas ou pedais de acelerador.

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Um segundo método, batizado como processo de expulsão de plástico (PEP), é o aperfeiçoamento do short shot. Ele também prevê o preenchimento parcial da cavidade, seguido da injeção do nitrogênio. A diferença se encontra na presença de um espaço extra no molde. A resina forma a peça e preenche esse apêndice, formando um “bolsão de plástico”. Esse “bolsão” depois é moído e reaproveitado como matéria-prima em futuros ciclos de injeção. O PEP é indicado para maçanetas, capas de espelhos retrovisores e bicos de torneira, entre outras peças. “Como vantagem, elimina a diferença de brilho causada pelo método similar em determinadas cores e materiais”, explica Eduardo Conrado Pantuffi, diretor da Pamatech.

Plástico Moderno, Eduardo Conrado Pantuffi, Diretor da Pamatech, Injeção a gás - Novas aplicações e vantagens incentivam uso da tecnologia
Pantuffi: método PEP reduz problema de brilho

O processo chamado full shot também se inicia com o preenchimento parcial do molde com resina. O gás, então, é injetado em zonas específicas, de modo que exerça pressão em determinados locais e elimine problemas como “chupagens” e contrações. É indicado para peças com dificuldades de produção específicas, como capas de espelhos retrovisores de automóveis, molduras de aparelhos de televisão e peças com “nervuras”.

A técnica conhecida como external gas molding (EGM) tem vantagens semelhantes e é indicada para produtos similares aos do full shot. O molde é preenchido parcialmente com a resina e depois o nitrogênio é injetado em determinados pontos. A diferença se encontra na posição desses pontos, situados na face oposta à da entrada da resina. Dessa forma, são eliminados problemas de “chupagem” e contração de peças em pontos específicos. Também simplifica o processo de extração.

“Os equipamentos de injeção a gás podem ser adaptados a qualquer injetora. Para tanto, é utilizada uma interface para ‘conversar’ com o comando da máquina”, revela Kai Wender, diretor-geral da Arburg. Essa interface é oferecida, na maioria dos casos, pelos fabricantes de injetoras ou dos equipamentos para uso do gás.

Os moldes são bastante parecidos com os convencionais. A ferramenta, no entanto, exige know-how do projetista na hora de localizar os locais exatos da posição da entrada do gás, que também pode se localizar fora da matriz, junto ao ponto de entrada da matéria-prima no molde. Para os especialistas, o ideal é usar a tecnologia em moldes especialmente projetados. A adaptação é possível, conforme o caso.

Plástico Moderno, Fabrício Soprano, Representante técnico da Plastic Solutions, Injeção a gás - Novas aplicações e vantagens incentivam uso da tecnologia
Soprano: injeção a gás permite uso de injetoras de menor porte

Custo/benefício – Para os especialistas, os investimentos feitos na compra de equipamentos de injeção a gás retornam de forma rápida. Eles listam uma série de vantagens capazes de reduzir de maneira significativa o custo dos ciclos de transformação. “Temos uma série de melhorias no custo e na qualidade das peças”, afirma Pantuffi.

Uma das mais significativas é a possibilidade de, na produção de uma mesma peça, substituir injetoras por outras de menor porte. A pressão usada para injetar o gás torna mais ágil a consolidação da peça. Isso só não ocorre se as dimensões dos moldes forem incompatíveis com as das injetoras de menor porte. “Um molde tradicional projetado para produzir gabinetes de TVs em injetoras de mil toneladas de força de fechamento, com injeção a gás pode ser injetado em uma máquina de 700 toneladas”, exemplifica Fabrício Soprano, representante técnico da Plastic Solutions. Ao utilizar uma máquina menor, os transformadores também economizam energia e espaço físico.

No caso de peças ocas, quanto mais se conseguir reduzir a espessura da parede da peça sem comprometer suas propriedades mecânicas, maior a economia de matéria-prima. Alguns gramas em cada peça podem significar redução considerável de despesas no caso de grandes volumes de produção. O tempo necessário para o resfriamento diminui de maneira proporcional à massa. Em outras palavras, há redução no tempo dos ciclos.

Plástico Moderno, João Manoel Teixeira, Gerente de engenharia industrial da Lorenzetti, Injeção a gás - Novas aplicações e vantagens incentivam uso da tecnologia
Teixeira: com o gás é possível idealizar design sofisticado

O gás também proporciona a melhoria da qualidade das peças. É possível obter acabamento superficial de primeira qualidade em todas as extremidades das peças complexas e/ou de grande porte. A técnica também permite grande estabilidade dimensional e a redução de tensões internas. “Em algumas aplicações, para levar o plástico aos locais mais extremos dos moldes, precisamos imprimir pressões específicas entre 1.200 e 1.500 bares nas injetoras. Com o uso do gás, essa pressão fica na casa dos 350 bares”, diz Pantuffi.

No caso de peças de grande porte, como os para-choques, por exemplo, a tecnologia dispensa o uso de sistemas valvulados, indicados para a fabricação de peças nas quais existam mais de um ponto de injeção. Esses sistemas, de elevado custo, permitem a fluência do material no molde de modo que evite problemas como linhas de emenda ou pontos com menor resistência mecânica.

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Linha de produção de torneiras da Lorenzetti

Transformadores – Os transformadores que se utilizam da tecnologia de injeção a gás estão satisfeitos com o retorno dos investimentos. A Lorenzetti, empresa conhecida pelo pioneirismo mundial da fabricação de chuveiros elétricos, há cinco anos começou a participar de outro nicho de mercado, o de metais sanitários. No último mês de abril lançou linha de torneiras e outros produtos do gênero feitos de plástico.

De acordo com João Manoel Teixeira, gerente de engenharia industrial da empresa, os metais apresentam preços elevados e a alternativa do plástico é mais acessível para o público em um país onde existem problemas de distribuição de renda. Ele destaca a apresentação dos novos modelos, possíveis de serem obtidos com o uso da tecnologia. “A injeção a gás permitiu idealizar peças com design elegante, além de garantir maior precisão dimensional, ciclos menores e o uso de menor quantidade de massa”, avalia. De acordo com o executivo, a linha vem fazendo muito sucesso. “Ela oferece modelos tão bonitos quanto os de metais e apresentam detalhes muito sofisticados, caso dos sistemas de acionamento voltados para a distribuição da água”, explica.

A matéria-prima utilizada é o ABS. A tecnologia usada é o PEP e os equipamentos a gás foram fornecidos pela Cinpres. Os moldes foram desenhados na própria ferramentaria da fabricante. Para Teixeira, a estratégia é vantajosa. “Nós temos um corpo técnico formado por profissionais altamente especializados. Quando concebemos um componente, em paralelo pensamos na matriz”, explica.

A Primo Industrial é uma transformadora de porte médio, instalada na capital paulista. Há quarenta anos no mercado, conta com dezessete injetoras, das quais, conforme a demanda, até cinco chegam a ser usadas para injetar produtos com o auxílio do gás. A empresa começou como fabricante de produtos variados, como brindes, utilidades domésticas e peças para eletrodomésticos. Depois se especializou em um único produto, um soprador para churrasqueiras. Em seguida diversificou a linha, passou também a se dedicar ao fornecimento de peças para terceiros, em especial a indústria automobilística.

A primeira experiência com injeção a gás se deu há quinze anos. Era uma alça de teto para um modelo da General Motors. O projeto acabou não indo adiante. Com o passar do tempo vieram novas encomendas. “No caso da injeção a gás, quase 80% de nossa produção é voltada para as montadoras. Para elas, fazemos peças como alças de teto e maçanetas”, informa Valter Biaggi Bombonato, diretor-comercial. Essas peças, em geral, contam com peso em torno de até cem gramas e são produzidas em injetoras de 210 a 240 toneladas de força de fechamento.

Bombonato destaca o aumento da demanda por componentes do gênero nos últimos dois ou três anos.  “De lá para cá investimos US$ 1 milhão em equipamentos a gás”, revela. Com o aquecimento do mercado de automóveis, ele estuda aplicar novos recursos. A empresa conta com três compressores de gás, dois portáteis e um fixo. Também conta com equipamentos internos de geração e distribuição de gás nitrogênio.

Plástico Moderno, Valter Biaggi Bombonato, Diretor-comercial, Injeção a gás - Novas aplicações e vantagens incentivam uso da tecnologia
Bombonato: demanda por peças injetadas a gás tem crescido nos últimos anos

Precursora – A Cinpres é a empresa mais antiga de equipamentos de injeção a gás. A Pamatech representa a marca no Brasil há três anos. Para desenvolver o mercado, a representante nacional trabalha com dois grupos de clientes. Um é formado por transformadores multinacionais, conhecedores da tecnologia com base em experiências realizadas em plantas instaladas em outros países. Para esses transformadores, a tecnologia não é um “bicho de sete cabeças, não representa uma quebra de paradigma”, diz Pantuffi. Outra categoria é formada por potenciais clientes. “Eles ainda não conhecem bem o processo, precisamos despertar neles o potencial da técnica, demonstrar os benefícios”, comenta.

De acordo com o diretor da Pamatech, hoje os transformadores de ponta estão muito focados em soluções voltadas para a redução de custos e melhoria da qualidade. “Felizmente a injeção a gás proporciona as duas coisas”, lembra. Por isso, ele acredita em imenso potencial de crescimento do mercado. “Nosso principal cliente é a indústria de autopeças, seguida pelas indústrias de eletrodomésticos das linhas branca e marrom. Os maiores usuários são os fabricantes de alças, puxadores e maçanetas”, revela.

A Cinpres tem linha completa de equipamentos para injeção a gás. Entre eles, unidades de geração de nitrogênio, equipamentos de compressão e controladores de injeção do gás. Entre os preparadores de gás, um dos mais vendidos é o modelo GPS 15-15, com capacidade de produção de 18 metros cúbicos por hora. “Uma de suas principais características é a robustez. Ele trabalha com intervalos de doze meses sem a realização de operações de manutenção”, garante Pantuffi.

Na linha de controladores, os modelos PPC 3000 são os mais vendidos no Brasil. “Eles podem ser instalados de forma simultânea na interface das máquinas em até duas injetoras”, explica. O modelo PPC FX é mono módulo, indicado ao uso de injetoras com produção exclusiva de peças com a ajuda de gás. Outra opção, essa para empresas de menor produção, é o controlador CPC, voltado para os transformadores que utilizam nitrogênio em cilindros. A empresa também oferece todos os componentes necessários, casos, por exemplo, dos bicos de injeção de variados modelos.

Pantuffi ressalta a vantagem de se utilizar moldes projetados especialmente para a injeção a gás. “O grande segredo é localizar de forma correta os pontos de introdução do nitrogênio”, destaca. Para ele, no Brasil, existem poucas ferramentarias com know-how adequado para esse tipo de matriz. Não por acaso, a Pamatech também representa no Brasil a portuguesa Moldes RP, especialista em moldes técnicos e com grande experiência em injeção a gás.

Com esse arsenal de produtos, Pantuffi ressalta outra característica da Pamatech. “Além da venda de equipamentos, nossa preocupação é a de oferecer soluções”, garante. Ele define solução como estudos para apontar em que situações o uso do gás é adequado, as vantagens proporcionadas pela técnica, resolução de eventuais dificuldades, oferta de análise do fluxo de preenchimento do molde com o uso de softwares de simulação e ajuda nos processos de start up.

Linha completa – A Gas Injection, há quatro anos representada no Brasil pela Plastic Solutions, também oferece linha completa de equipamentos para injeção a gás. Para Soprano, o mercado brasileiro começou a se desenvolver nos anos 90 e tem se mostrado muito positivo nos últimos tempos. “As vendas têm melhorado ano a ano”, garante. Para ele, a situação poderia estar melhor se no século passado os fornecedores de equipamentos a gás cuidassem melhor do mercado. Eles não se preocuparam em dar o suporte técnico necessário na época e muitos transformadores se decepcionaram com a tecnologia.

Hoje, o bom atendimento é preocupação constante da representante da marca inglesa. “Nós nos preocupamos muito com o bom relacionamento com os clientes”, revela. A indústria de autopeças fabricante de maçanetas e alças é o principal segmento econômico atendido pela empresa. A expectativa é de aumentar a participação no mercado automotivo com a comercialização de equipamentos dirigidos para a produção de peças complexas, como para-choques e painéis.

A Gas Injection oferece linhas de geração de gás com capacidade de abastecer de três a 30 injetoras. Destaque para os equipamentos que atuam pelo processo de peneira molecular de carbono, que separa o gás nitrogênio do ar comprimido. “É um processo muito robusto, apresenta durabilidade de dez a quinze anos”, afirma Soprano.

Os sistemas de compressores de nitrogênio de alta pressão da série HPCOM são produzidos com projetos desenvolvidos pela alemã Sauer. Eles apresentam taxas de vazão de saída entre 350 e 1070 Nl/min. A série HPCOM T, composta pelos modelos 18T e 21T, tem capacidades, respectivamente, até 300 Nl/min e até 400 Nl/min. O modelo GB A5, reforçador de pressão de gás comprimido, é indicado para transformadores pequenos e sem possibilidade de investir grandes verbas.

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Controladores do gás se adaptam aos diferentes tipos de injetoras

Entre os controladores, a empresa comercializa modelos móveis, capazes de atender de forma simultânea até duas injetoras de diversas capacidades. Também conta com modelos fixos, voltados para injetoras de dedicação exclusiva para a tecnologia. Entre os modelos mais vendidos, destaque para os controladores fixos GPC FX-1, de circuito único, e GPC FX-2, com circuito duplo. Eles são ideais para empresas que operam uma única máquina de moldagem de injeção.

Fabricantes de injetoras – Produtores de injetoras também oferecem aos clientes soluções voltadas para injeção a gás. A marca alemã Battenfeld dispõe do sistema Airmould. Com funcionamento similar à instalação convencional de ar comprimido industrial, porém com pressões bem mais elevadas, o sistema é composto dos quatro módulos previstos para a operação: geração de gás, geração de pressão, controle de pressão e injeção de gás.

“Um diferencial de nossos produtos é a possibilidade de poder integrar o comando da operação no controle das injetoras, sem a necessidade de se usar interface”, revela Cardenal. Essa característica facilita o ajuste da linha de produção. Entre os geradores de nitrogênio, a empresa oferece diversos modelos. No mercado brasileiro, o destaque fica para o modelo DE 12, de elevado desempenho e construção compacta. Ocupando um pequeno espaço na planta, ele gera 15 metros cúbicos por hora de gás. A Battenfeld também oferece as séries SEDE, com quatro capacidades, que podem, de forma simultânea, gerar e comprimir gás.

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Wender: vandas de máquinas a gás são tímidas

Entre os controladores, Cardenal ressalta o modelo Unilog B6, aparelho portátil, com interface móvel. “É a nossa versão mais compacta, a mais vendida no Brasil”, revela. O engenheiro de vendas também ressalta o apoio dado aos clientes nas operações de pré e pós-venda. A colaboração inclui a indicação de parceiros especializados nos projetos de moldes localizados na Alemanha e em Portugal.

Para a Arburg, o momento é de comemoração, por causa da venda de injetoras. Ela oferece máquinas desde 12,5 até 550 toneladas de força de fechamento, com sistemas de acionamento hidráulicos, elétricos e híbridos. O mercado de equipamentos para injeção a gás ainda não é significativo para a empresa no Brasil. Por aqui, ela representa a Maximator. “Não temos tido muitas consultas para injeção a gás, a expansão das vendas tem sido tímida”, informa Wender. Ele, no entanto, tem interesse e torce pelo desenvolvimento desse mercado nos próximos anos. Sua esperança maior recai sobre o desenvolvimento da indústria automobilística. “As montadoras estão alcançando excelentes resultados no Brasil”, justifica.

O diretor-geral do escritório nacional da empresa alemã informa que a Maximator conta com todos os equipamentos necessários para os transformadores interessados em adotar a injeção a gás. De geradores de gás e compressores a controladores e comandos de válvulas para os pontos de injeção. Os módulos de comandos dos controladores podem estar integrados aos comandos Selogica instalados nas injetoras Arburg. “A entrada simples e direta de todos os parâmetros necessários por meio do comando da máquina facilita a vida do cliente”, defende. Para quem não conta com essas injetoras, a Arburg oferece interfaces para serem instaladas nas máquinas.

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Equipamento elimina problemas como linhas de emenda

A Plastic Solutions quer desenvolver mercado de outro recurso tecnológico voltado para a redução de custos e melhoria da qualidade das linhas de produção. Ela traz para o Brasil o sistema RTC, fabricado pela Gas Injection, voltado para o aquecimento do molde entre um ciclo e outro. Com o sistema, as cavidades da ferramenta atingem temperaturas de até 180º C no intervalo dos ciclos, enquanto o molde está aberto.

A técnica é indicada, em especial, para transformadores de peças para a indústria automotiva, de linha branca e eletroeletrônica. “Com esse recurso eliminamos problemas como afloramento de fibras e linhas de emenda. Obtemos aspectos de altíssimo brilho e paredes mais finas”, garante Fabrício Soprano, representante técnico da Plastic Solutions. De acordo com o executivo, outras vantagens podem ser citadas. Entre elas, a obtenção de paredes mais finas, o que proporciona retorno considerável, em especial nas peças feitas com polímeros de engenharia, e a possibilidade de eliminação de pintura e de acabamentos posteriores. “Em alguns casos reduzimos a duração do ciclo”, acrescenta.

O sistema RTC é oferecido em duas versões. A SWC é dirigida a moldes já concebidos pensando-se no processo. “A SWC pode ser aplicada em qualquer produto, sem limitações”, informa. A IHC pode se adaptar a moldes já existentes. “A IHC é adequada para peças planas, com profundidade máxima de 30 mm.”

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