Microinjeção – Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores

Plástico Moderno, Tadeu Leite Silva, Gerente de projetos da ferramentaria, Microinjeção - Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores
Silva: Emicol verticaliza o projeto e a fabricação do molde

Precisão. O dicionário do Aurélio Buarque de Holanda define essa palavra com alguns significados. Entre eles, exatidão de cálculo, funcionamento sem falhas, perfeição. Na indústria do plástico, a precisão é cobrada em várias aplicações. Difícil, no entanto, encontrar um momento no qual é mais necessária do que na hora de se injetar micropeças. Estamos falando de itens com poucos gramas de peso ou, nos casos mais extremos, com alguns centésimos ou até milésimos de grama. A tolerância dimensional quase sempre fica na casa dos milésimos de milímetros.

Essas peças são usadas com frequência por indústrias de vários segmentos econômicos. Uma delas é a automobilística. Os veículos contam com vários conjuntos de componentes montados paradiversas finalidades, nos quais se encontram itens quase imperceptíveis. O mesmo ocorre com componentes elétricos, aparelhos eletrodomésticos e eletroeletrônicos, artefatos médicos ou em aparelhos ortodônticos e na indústria de relógios. Não raro, também são encontradas em embalagens de cosméticos. Entre outras aplicações.

Plástico Moderno, Microinjeção - Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores
Etapas de manutenção do molde da tramela, peça fabricada pela Emicol, que equipa geladeiras e pesa 0,01 grama

Do design da peça à operação de extração na injetora, os responsáveis pelos projetos precisam estar preparados para se deparar com dificuldades muito particulares. Só para lembrar uma: a presença de rebarbas é impensável, em muitos casos não pode haver marcas relativas à extração das peças. E por aí vai.

São raros os transformadores capacitados para atender esse nicho de mercado. Pela particularidade das características desses moldes, alguns deles apostam na verticalização, preferem resolver a questão em ferramentarias próprias. Uma empresa com essas características é a brasileira Emicol. Localizada em Itu-SP, ela fabrica centenas de produtos voltados para as indústrias de eletrodomésticos da linha branca e de componentes elétricos. Nesse universo, muitas peças de dimensões mínimas. Batizada de “tramela”, a menor delas equipa geladeiras e tem peso de 0,01 g. “Criamos os projetos e construímos os moldes internamente”, revela Tadeu Leite Silva, gerente de projetos da ferramentaria.

Em situação semelhante se encontra a gigante Tyco Electronics. No Brasil, a multinacional tem fábrica em Bragança Paulista-SP. Ela fornece vários produtos, entre os quais alguns dotados com peças muito pequenas. “A microinjeção é uma operação bastante específica, é difícil achar fornecedores capacitados. Por isso, verticalizamos nossa produção”, justifica Eduardo Vinícius Berti, técnico de melhoria contínua da empresa.

O número de fabricantes de matrizes aptos a desenvolver e construir moldes do gênero é reduzido. Contar com profissionais especializados para criar projetos ou para operar máquinas de usinagem muito sensíveis é uma das barreiras a ser superada. Os fabricantes de ferramentas também precisam investir altas somas na compra de sofisticados equipamentos de usinagem de aço, usados na fabricação dos componentes das cavidades.

Esses moldes são caros. O preço elevado, no entanto, não atrapalha os negócios de quem os projeta e fabrica. Como em terra de cego quem tem um olho é rei, a especialização ajuda essas empresas a enfrentar as alterações de humor do cenário econômico. “Esse é um bom mercado para trabalhar. Nunca fizemos propaganda de nossos serviços e sempre somos bastante procurados”, atesta Orlando Tirolla, proprietário da Oficina Jawar Indústria e Comércio, localizada em São José do Rio Preto-SP, com excelência nesse tipo de trabalho. “Somos um ‘ateliê’ com apenas três funcionários”, informa.

Outra ferramentaria, a Digimold, tem maior porte e é voltada para o projeto e construção de moldes complexos, entre os quais alguns voltados para micropeças. A empresa está instalada em Bragança Paulista-SP. “Recebemos várias encomendas de interessados nesses tipos de ferramentas”, informa Celso Luiz Camargo Barneze, sócio da empresa.

Plástico Moderno, Celso Luiz Camargo Barneze, Sócio da Digimold, Microinjeção - Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores
Barneze: algumas peças exigem moldes com gavetas

Passo a passo – Cada etapa da produção de uma micropeça plástica conta com algum diferencial em relação aos moldes de peças maiores. O primeiro cuidado ocorre já no projeto da peça. Seu design deve evitar ângulos negativos, furos ou outras características que exijam a instalação de gavetas ou insertos nas ferramentas. “Sempre que possível, conversamos com os especialistas em design para não termos problemas desse tipo”, conta Barneze. O uso da expressão “sempre que possível” não foi usada pelo dirigente à toa. “Às vezes, a funcionalidade da peça exige formatos complexos, e nesse caso precisamos adaptar o projeto à necessidade do cliente”, explica.

As matérias-primas utilizadas são sempre de elevada qualidade. “Os ciclos são muito rápidos, precisamos de materiais de excelente desempenho. Usamos apenas plásticos de engenharia em nossa linha de produção”, diz Berti, repetindo o discurso de todos os profissionais envolvidos com esse tipo de trabalho. Uma das características desses materiais é o reduzido índice de contração, característica indispensável para esses projetos. Os preços “salgados” dessas matérias-primas não pesam tanto. “O volume utilizado é muito pequeno”, ressalta o executivo.

Definir o número de cavidades é outra questão a ser muito bem estudada. A tarefa envolve alguns quesitos. Primeiro, escolher em qual injetora a matriz vai ser instalada. Não é sempre que o transformador conta com máquinas muito pequenas, com capacidades inferiores a 20 toneladas de força de fechamento. Nas de maior porte, a produção de peças por ciclo não pode ser muito baixa, pois a unidade de plastificação do equipamento é grande para a tarefa e pode comprometer as propriedades da matéria-prima.

Plástico Moderno, Microinjeção - Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores
Tamanho diminuto e forma complexa são problemas para projetistas

É difícil instalar câmaras quentes em ferramentas de peças tão pequenas. “Em geral, não tem espaço nos moldes. Quando se usa a câmara, é muito complicado definir onde colocar o ponto de injeção”, explica Barneze. A ausência das câmaras resulta na necessidade de injeção de “galhos” no conjunto injetado. “Na maioria das vezes, os galhos chegam a pesar algumas vezes mais do que as peças”, diz Berti.

Isso não quer dizer que as câmaras quentes não sejam bem-vindas. Pelo contrário, quando possível, elas são para lá de recomendadas. A Emicol é uma das poucas empresas do mercado nacional com know-how para desenvolver matrizes equipadas com esse componente. “Sempre procuramos instalar câmaras”, revela Marcelo Erchemberger, gerente de ferramentaria. Para desenhar os manifolds adequados, a empresa conta com a parceria dos fornecedores. Uma curiosidade: nos casos de peças muito pequenas, não é rara a presença de galhos mesmo nos moldes dotados com as câmaras quentes.

Um outro aspecto bastante delicado é o do projeto do conjunto de extração das peças. “Se os extratores deixarem marcas de centésimos de milímetros, isso pode prejudicar o lado funcional da peça”, justifica Barneze. Nas aplicações mais críticas, são adotadas placas extratoras, projetadas de modo que acompanhem o contorno da cavidade dos “machos”. “Aproveitamos o fato de a maioria das peças de pequeno porte fabricadas por nós ter formato de cunha. Em geral, nossos sistemas de extração permitem que, depois de injetadas, elas caiam direto em bandejas”, conta Berti.

Como as peças são muito leves, na hora da injeção, em alguns casos, são adotadas medidas de segurança para retirá-las das injetoras. Entre elas, dispositivos usados para desligar a máquina caso a peça não caia do molde ou, em casos muito extremos, robôs dotados com equipamentos de sucção. Os ciclos muito rápidos, em média de seis segundos, trazem outra dificuldade enorme para os projetistas. “O grande segredo do funcionamento desses moldes é um bom sistema de refrigeração”, ressalta Silva.

Quando possível, as ferramentarias utilizam componentes padronizados na fabricação das matrizes. Entre eles, porta-moldes, pinos, buchas, colunas, extratores e outros. Nem sempre, no entanto, tais componentes são encontrados no mercado com as dimensões desejadas. “Quando não encontramos, fazemos esses componentes em casa ou encomendamos para terceiros”, revela Barneze. Muitas vezes os serviços de tratamento térmico do aço usado nos moldes são terceirizados.

Quem fabrica esse tipo de molde precisa contar com equipamentos sofisticados. Entre eles, o de maior destaque é a máquina de eletroerosão a fio, imprescindível para a fabricação das cavidades e outros componentes de tamanhos reduzidos. “A operação de eletroerosão a fio tem precisão dez vezes maior do que a convencional”, lembra Berti. Também são usados equipamentos de eletroerosão de penetração, capazes de fazer furos de diâmetros ínfimos em blocos de aço, além de máquinas de eletroerosão tradicionais e centrais de usinagem de elevada precisão, muitas delas dotadas com cinco eixos.

Plástico Moderno, Mercelo Erchemberger, Gerente de ferramentaria, Microinjeção - Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores
Erchemberger: até tratamentos térmicos são feitos em casa

Integração – Nascida há 43 anos como uma pequena ferramentaria, a Emicol se transformou em uma fábrica de grandes dimensões, fabricante de interruptores, termostatos, componentes para eletrodomésticos, soluções para a indústria eletrônica e outros materiais elétricos, além de desenvolver e produzir soluções para tratamento de efluentes e oxigenação de água. A empresa conta com 1,3 mil colaboradores.

Na área de injeção de plásticos, possui 34 máquinas, com capacidades de 50 a 400 toneladas de força de fechamento. Quando o assunto é a produção de micropeças, as máquinas de 50 toneladas são as utilizadas. A empresa não tem intenções de adquirir modelos com capacidades menores. De acordo com Eduardo Campos, gerente de produção, isso se justificaria se houvesse a produção de itens minúsculos em volumes que exigissem equipamentos com dedicação exclusiva. “Nossa produção é muito variada, realizamos vinte trocas de moldes por dia. As matrizes ficam nas máquinas durante dois ou três dias no máximo”, explica. A empresa possui cerca de 890 moldes, dos quais em torno de 20% são voltados para micropeças.

A ferramentaria da Emicol tem estrutura capaz de fazer inveja a muitas empresas especializadas no ramo. Altamente verticalizada, produz entre 80 e 90 unidades por ano. Entre os equipamentos, possui sofisticados centros de usinagem e máquinas de eletroerosão. Seus profissionais contam com softwares de CAE/CAD/CAM para ajudar na realização das tarefas. Lá são projetados e fabricados muitos componentes das ferramentas e também os eletrodos usados nos equipamentos de eletroerosão. Até o tratamento térmico das peças é feito quase todo internamente. “Fazemos aqui 90% dos tratamentos necessários, só terceirizamos a operação quando usamos aços especiais”, revela Erchemberger.

A divisão conta com noventa colaboradores. É difícil recrutar profissionais com experiência para criar projetos e trabalhar com equipamentos de usinagem de elevada precisão. Formar bons profissionais leva alguns anos. “Temos uma dinâmica interna para a qualificação do pessoal, nossos funcionários passam por treinamentos rigorosos. Quase 40% do nosso time recebeu formação aqui na empresa”, diz o gerente.

Plástico Moderno, Eduardo Campos, Gerente de produção, Microinjeção - Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores
Campos: todos os departamentos trocam ideias o tempo todo

Na opinião dos executivos, o grande segredo dos bons resultados obtidos pela Emi­col se encontra na forte integração de todos os pro­­­fissionais envolvidos na operação. “Todas as nossas áreas trocam ideias o tempo todo, do projeto das peças até a produção”, garante Campos. Isso explica o fato de a empresa não contar muito com terceiros. “É difícil estar próximo dos fornecedores e isso atrapalha. Quando tentamos, não obtivemos bons resultados com prestadores de serviços externos”, diz.

Outra estratégia vitoriosa é a adoção de sistemas de padronização rígidos. Um exemplo se encontra nas trocas de moldes. Em prol da eficiência, elas seguem metodologia especialmente criada. A operação é realizada, em média, em períodos de seis a sete minutos. “É um tempo excelente para a execução da tarefa”, julga Erchemberger.

Plástico Moderno, Eduardo Vinícius Berti, Técnico de melhoria contínua da Tyco Electronics, Microinjeção - Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores
Berti: calcular número ideal de cavidades é um quebra-cabeças

Pequena escala – De origem norte-americana e presente em 45 países, a Tyco tem faturamento global de US$ 14,4 bilhões e fornece mais de meio milhão de produtos de engenharia de precisão. Entre os itens de destaque produzidos no Brasil, encontram-se conectores destinados à indústria automobilística, dotados de várias peças de porte mínimo.

A multinacional conta no Brasil com cerca de quinze moldes projetados em casa para fabricar essas peças, produzidas em quatro injetoras com 35 toneladas de força de fechamento. “Essas máquinas são superdimensionadas para essas operações. O ideal seria usar máquinas com até dez toneladas”, diz Berti. A empresa, no entanto, não pensa em adquirir equipamentos menores. “As injetoras pequenas são caras e nossa produção não justifica o investimento. Um molde desses fica na linha de produção durante um período pequeno, em média quinze dias por ano”, justifica.

A produção limita­da gera consequências indesejáveis. “As fábricas da Tyco nos países desenvolvidos trabalham com volumes muito maiores. O custo de produção de micropeças, no exterior, é bem mais competitivo”, revela. A desvantagem é minimizada quando se leva em consideração o preço dos produtos acabados, caso dos conectores. A melhoria na logística resultante da fabricação nacional é outra vantagem. Por isso, não está descartada dos planos da empresa a nacionalização de peças do gênero por ora importadas. “Sempre trabalhamos no desenvolvimento de projetos de outros moldes”, revela.

Na equipe de ferramentaria da empresa existem técnicos habituados a pensar nesses tipos de matrizes. “Na prática, alguns profissionais acabam se especializando”, diz. Eles enfrentam questões muito específicas. Uma delas é a definição do número de cavidades dos moldes. Não é fácil combinar o volume necessário de produção de peças com as características das injetoras. “Para nós, esse é um quebra-cabeça”, revela.

Os sistemas de refrigeração em ciclos muito rápidos exigem projetos engenhosos. Por se tratar de peças técnicas, em muitos casos, torna-se imprescindível a presença de gavetas, insertos e outros recursos. O uso de câmaras quentes não é adotado pela empresa. Os problemas não param por aí. A Tyco precisou investir em equipamentos de usinagem de aço bastante sofisticados. Também foi necessária a montagem de uma estrutura específica, formada, entre outros recursos, por aparelho microscópio.

Plástico Moderno, Microinjeção - Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores
Peça fabricada com molde da Digimold equipa interior de sistemas de spray de produtos cosméticos

Precisão – A Digimold, no mercado desde 1996, tem como estratégia atender o nicho de mercado de matrizes de alta precisão. Dentro dessa perspectiva, encaixa-se a fabricação de moldes para micropeças. Entre os clientes da ferramentaria, destaque para os transformadores de embalagens para cosméticos. “Um dos moldes mais complexos feitos aqui foi o de uma pequena peça montada dentro do conjunto de spray, por onde se espirra o produto cosmético”, exemplifica Barneze.

Para cumprir esse objetivo, a empresa conta com equipamentos sofisticados, entre os quais um centro de usinagem, uma máquina de eletroerosão a fio e outra de penetração, capaz de fazer de forma rápida furos com diâmetros ínfimos, de 0,3 a 1 milímetro, em placas de aço. “Nossos equipamentos são apropriados para produzir cavidades de peças pequenas”, diz. A empresa planeja fazer novos investimentos. “Estamos comprando um centro de usinagem de cinco eixos.”

A Digimold conta com profissionais especializados e experientes. Para projetar as ferramentas de micropeças, no entanto, apela para a ajuda de um profissional terceirizado. “É difícil manter um projetista especializado. É um profissional caro, voltado para pensar em soluções diferenciadas, ter em mente a necessidade de precisão na casa de centésimos de milímetros”, revela. Os operadores dos equipamentos de usinagem para esses trabalhos também são raros. “Quando contratamos alguém, não o colocamos diretamente na produção. Antes ele passa por uma fase de treinamento”, conta.

A Digimold procura se concentrar apenas na produção das cavidades e utilizar o máximo possível de componentes de moldes padronizados. “Eles são mais econômicos”, justifica. No caso dos porta-moldes, a vantagem persiste mesmo quando as medidas estão fora dos padrões oferecidos pelos fornecedores. “Em determinados casos, as empresas os constroem sob encomenda.” Outras peças, como lâminas extratoras, por exemplo, nem sempre são encontradas. “Quando determinado item não existe no mercado, fabricamos internamente.”

Ateliê – Há trinta anos no mercado, a Jawar tem elevado grau de especialização em ferramentas de menor porte. “Trabalhamos com moldes de uma tonelada para baixo, em média de 600 kg. O peso das peças dificilmente passa dos cinco gramas”, revela Tirolla. A empresa tem como principais clientes representantes da indústria automobilística e fornecedores de produtos usados pela medicina.

O know-how do pequeno “ateliê” envolve praticamente todas as etapas do projeto. “O nosso serviço é focalizado para as micropeças, levamos em conta todos os detalhes, como o desenho da peça, o número de cavidades mais adequado, as tolerâncias exigidas, a matéria-prima utilizada”, diz. A atenção atinge até a injetora onde a peça será produzida. “Dependendo da máquina, eu recuso o projeto. Trabalho só para transformadores que possuem equipamentos de ponta, como os da austríaca Engel ou os da alemã Arburg”, esclarece.

A empresa possui apenas três funcionários. Tirolla, no entanto, garante possuir boa estrutura em termos de equipamentos de usinagem. “Temos máquina de eletroerosão a fio e eletroerosão orbital”, exemplifica. Muitos componentes utilizados são padronizados. A empresa importa alguns componentes da Europa, caso dos pinos extratores suíços.

Outros serviços são terceirizados. É o que ocorre com os tratamentos térmicos sofisticados. “Existem moldes com superfícies espelhadas, que requerem superfícies com acabamento de níquel ou teflon”, diz. O prazo para a construção de um molde fica na casa dos 45 dias, em média. Ele pode ser maior ou menor, de acordo com as operações terceirizadas. “Alguns tratamentos térmicos levam dias para ser feitos”, justifica.

As dificuldades de execução dos projetos que envolvem as micropeças são descritas pelo proprietário da Jawar de forma similar às dos demais envolvidos no ramo. A cada encomenda, os clientes parecem desafiar a quem cabe a tarefa. Desafiar, segundo o Aurélio, instigar, estimular, provocar.

[toggle_simple title=”Injetoras de capacidade pequena são importadas” width=”Width of toggle box”]

São poucos os fornecedores de injetoras muito pequenas, com força de fechamento de até 25 toneladas. Entre os fabricantes nacionais de equipamentos, nenhum trabalha nesse nicho de mercado. Resta aos interessados na compra importar as máquinas ou, se for o caso, usar aquelas com forças de fechamento entre 35 e 50 toneladas, quase sempre superdimensionadas para a injeção de micropeças. Nesses casos, muitas vezes são necessárias algumas adaptações, como a adoção de unidades de plastificação adequadas à linha de produção desejada.

Plástico Moderno, Microinjeção - Exigência de precisão desafia os projetistas de ferramentas e os transformadores
Marca alemã Dr. Boy é representada pela Sunnyvale

Por aqui, uma das empresas a trabalhar nesse mercado é a Sunnyvale, representante no Brasil da marca alemã Dr. Boy. A linha é formada por modelos com força de fechamento de 12 a 90 toneladas, com estruturas horizontais, verticais ou, ainda, nas versões horizontais/verticais, com dupla unidade de injeção.

Totalmente hidráulicas, as máquinas têm atributos bastante adequados a esse mercado, como alta velocidade, ciclos rápidos e unidades de plastificação reduzidas, adequadas para a transformação de pequenos volumes. Nos modelos menores, as roscas têm 12 milímetros de diâmetro. Além de plástico, elas transformam cerâmicas, materiais metálicos e silicones.

“A Dr. Boy acaba de lançar uma nova versão de suas injetoras na Fukuma”, revela Theogil Dias, diretor de vendas da Sunnyvale, referindo-se à feira realizada na Alemanha no final do anopassado. O executivo destaca a excelência do sistema hidráulico das máquinas, capaz de transformar o equipamento “tão econômico quanto os elétricos”. Ele também ressalta a sofisticação dos comandos eletrônicos, dotados com tecnologia touch screen. “Nossos principais clientes são as empresas fornecedoras das áreas médica, ortodôntica e eletrônica”, informa.

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