Microinjeção – Processo abre campo às resinas em mercado de peças altamente complexas

Tecnologias disponíveis tanto em processos quanto em insumos tornaram realidade a moldagem de peças com peso na faixa de miligramas e a inclusão dos plásticos em mercados extremamente técnicos. Das microengrenagens para relógios aos suportes de lentes para leitores de DVD até os implantes auditivos e subcutâneos, as resinas substituem ligas metálicas, dentre outros materiais, ou, simplesmente, ocupam uma lacuna inédita nas indústrias médico-hospitalar, eletrônica, de comunicação e outras.

No Brasil, a microinjeção ainda não alcançou a escala dos mercados europeu, americano ou asiático. Porém, o País, com seus 90 milhões de celulares, sinaliza demandas futuras em diversos segmentos. Além das telecomunicações, as áreas de mecânica de precisão (engrenagens em geral), de eletroeletrônicos (conectores) e de produtos médico-hospitalares, que exigem produção em sala limpa, chamam a atenção dos fabricantes de injetoras.

Precisão e repetibilidade são fatores fundamentais para a microinjeção de resinas plásticas. Por isso, a dosagem do material e o controle da temperatura estão entre os parâmetros críticos do processo, segundo especialistas do setor. “Os movimentos de abertura e fechamento podem ser hidráulicos, porém é imprescindível que a injeção seja elétrica”, afirma o diretor-presidente da HDB, de Cotia, Herbert Buschle. A empresa representa a austríaca Engel com exclusividade no Brasil.

Existem diversos sistemas dedicados à microinjeção, cujas tecnologias patenteadas estão à disposição dos moldadores nacionais. A Engel desenvolveu um sistema de injeção por compressão, denominado X-Melt, que permite velocidades de injeção de até 1.200 mm por segundo e converte a injetora em uma máquina acumuladora de alta precisão para a produção de peças de parede fina e peso reduzido.

Compressão – De acordo com Buschle, a injeção ocorre com a rosca parada. “O sistema de compressão garante volume de injeção extremamente preciso, assim como a repetibilidade do processo.” Após plastificação, o movimento axial da rosca promove a compressão da resina. Os bicos valvulados, que podem estar na máquina ou no molde de câmara quente, se abrem simultaneamente. O sistema proporciona ainda o acesso rápido do material nas cavidades, sem sobrecarregar as mesmas.
O material comprime na rosca e expande no molde. “Na injeção de alta velocidade, o mais importante não é a aceleração da rosca, mas a precisão com que esta pára, sempre no mesmo ponto”, alega Buschle.

Conforme informações do fabricante, o sistema atende à injeção de peças com pesos variados. Em geral, itens acima de 0,1 grama, com paredes de 0,1 mm a 1 mm. “É possível injetar itens muito reduzidos”, diz Buschle. Já a produção de peças de pequeno porte, acima de 50 gramas, pode ser executada em máquinas 100% elétricas, híbridas e até hidráulicas sem o sistema X-Melt.

A Engel, tradicional fabricante de injetoras sem colunas, possui vasta linha de máquinas desde 28 toneladas até 5.500 t de força de fechamento. No Brasil, o principal volume de vendas fica por conta dos modelos sem colunas até 300 t de força de fechamento e os de duas placas e grande porte até 2.700 t, principalmente para o setor automotivo.

Para o mercado de embalagens e peças de ciclo rápido e parede fina, a empresa apresentou o modelo Speed, na última edição da feira K, em 2005, em Düsseldorf, na Alemanha. “Essa linha abriu campo para a Engel no segmento de embalagens.” Segundo Buschle, a empresa vai mostrar neste ano duas novas capacidades, 500 e 650 t de força de fechamento, além de ampliar a linha de elétricas com o modelo de 380 t.

Plástico Moderno, Herbert Buschle, diretor-presidente da HDB, Microinjeção - Processo abre campo às resinas em mercado de peças altamente complexas
Buschle oferece sistema de injeção por compressão

Elétricas – O gerente-comercial da Milacron do Brasil, Hercules Piazzo, defende a superioridade das injetoras elétricas para a moldagem de micropeças plásticas. Há trinta anos atuando nesse mercado, a empresa recomenda os modelos de 5, 15, 30, 50 e 100 toneladas de força de fechamento da série Roboshot S2000iB. A linha conta com máquinas até 350 t, o modelo mais vendido pela empresa no Brasil. “Também fabricamos injetoras hidráulicas de pequeno porte, porém as 100% elétricas são superiores para esse tipo de produção.”

Por ser elétrica, a Roboshot S2000iB não utiliza óleo. Dentre as principais características, Piazzo cita os recursos batizados de inteligência artificial que se aplicam à pressão de injeção, plastificação, segurança do molde e extração. Com relação à pressão de injeção, os recursos eliminam variações de processo ocasionadas pelo desgaste do conjunto de anel de bloqueio (ponta de rosca).

De acordo com Piazzo, após a edição da curva de pressão de injeção, a máquina salva o parâmetro e o segue sempre, mesmo quando ocorre o desgaste mecânico do conjunto de ponta da rosca, ou seja, dispensa reajustes. “Desta forma a máquina acompanha a curva, evitando refugos e acertos de regulagem do processo.”
Os recursos adotados na plastificação evitam variações de peso. “Caso ocorra qualquer variação na granulometria ou na densidade da resina durante a produção, a máquina automaticamente aumenta ou diminui a rotação da rosca para que seja plastificada e compactada a mesma massa de material dentro do cilindro de injeção em todos os ciclos. Dessa forma, sempre será injetado o mesmo volume de material na cavidade do molde.”

Essa economia pode ser extremamente representativa, pelas contas de Piazzo. Considerando-se uma peça de 1,5 g, cuja variação do processo alcance em torno de 5%, o desperdício de material pode superar 345 kg por mês ou mais de 4 t em um ano. Para chegar a esse volume, os cálculos consideram um ciclo de 5 segundos, em molde de 10 cavidades e produção de 7.200 peças por hora em um período de 600 horas mensais.

O terceiro recurso de inteligência artificial se encontra na fase de proteção do molde, quando a máquina gera uma curva de torque no servomotor do fechamento. “A máquina permite a edição de uma faixa de segurança sobre esta curva, ponto a ponto, durante toda a fase de proteção do molde.” A curva de segurança pode ser de 0,2% acima da curva de torque do servomotor. “Por menor que seja o esforço adicional, a máquina pára imediatamente, evitando qualquer dano ao ferramental.”
De acordo com Piazzo, trata-se de recurso importante na microinjeção, cujos moldes são delicados e não podem sofrer esforços. A tolerância é determinada na regulagem da máquina, e a faixa de segurança pode ser dividida em três fases, para moldes com gavetas mecânicas etc.

Na extração, com base na geração de valor máximo de torque do servomotor, é possível detectar a produção de peça com rebarba ou a existência de problemas com algum pino extrator. Nesses casos, haverá um esforço maior no momento da extração, facilmente detectável.

O registro da falha pára o extrator imediatamente, evitando que a peça refugada entre em contato com as demais, ou que problemas com pinos extratores danifiquem o molde. O recurso permite ainda, segundo o fabricante, que a máquina trabalhe com número menor de batidas do extrator, reduzindo o tempo total de ciclo e aumentando a produtividade.
De acordo com Piazzo, a série Roboshot S2000iB tem sistema de pré-injeção. “Possibilita a retirada dos gases de dentro da cavidade do molde durante a injeção, reduzindo o tempo total de ciclo na ordem de 0,3 a 0,6 segundos.” Entre as características, cita ainda a simultaneidade de movimentos, como precisão de mais ou menos 0,01 mm, independentemente da velocidade programada. Na média, a velocidade de injeção alcança 330 mm por segundo, podendo chegar a 500 mm/s. “Garante baixíssimo índice de manutenção e de ruído.”

A linha da Milacron é composta por injetoras 100% elétricas, de 5 a 1.000 t de força de fechamento, importadas do Japão e Estados Unidos, e hidráulicas e híbridas até 6.000 t (mono ou multicomponente), fabricadas na Alemanha e Estados Unidos.

Célula de produção – A Battenfeld também possui sistema dedicado à microinjeção de peças plásticas. Trata-se da injetora Microsystem de 5 t de força de fechamento. “É considerada uma célula de fabricação, com automação altamente desenvolvida, incluindo inspeção ótica de qualidade, sala limpa e produção de embalagens blisters sem nenhum contato manual e sem contaminação”, explica o engenheiro de vendas da filial brasileira, Marcos Cardenal. Produz peças com peso inferior a um grama. “Atende à produção de itens desde 0,001 g até o 1,1 g.”

O controle da dosagem é um dos principais parâmetros, segundo Cardenal. “A Battenfeld utiliza um sistema especial de injeção de três fases.” Na primeira, a rosca de 14 mm de diâmetro plastifica o material. Na seqüência, ocorre a dosagem controlada por pistão e, por fim, ocorre a injeção. “A precisão na dosagem fica na casa de 0,001 g.”

Plástico Moderno, Hercules Piazzo, gerente-comercial da Milacron do Brasil, Microinjeção - Processo abre campo às resinas em mercado de peças altamente complexas
Piazzo vê mais vantagens nas máquinas elétricas

O controle da temperatura, cujo sistema se denomina PIDD (sigla para Proporcional, Integral e Duplo Derivativo), garante precisão de mais ou menos 1ºC, segundo o fabricante. A velocidade de injeção fica em torno de 950 mm por segundo. A Microsystem possui ainda movimentos simultâneos, assim como as injetoras elétricas da linha EM, com 30, 50 e 75 toneladas de força de fechamento.

Conta também com sistema de monitoramento de qualidade que apresenta imagens da produção em tempo real. “Três câmaras controlam tridimensionalmente as peças injetadas, ou seja, 100% de controle dimensional.” Para outros modelos de injetoras, o recurso é opcional.

Ainda fazem parte da linha de máquinas outros modelos para a produção de peças de pequeno porte: a série Plus, de 25 e 35 toneladas de força de fechamento; e a HM, com modelos de 40, 60, 80 e 100 t, todas hidráulicas. A TM, com fechamento por alavancas, é composta por três capacidades, 50, 75 e 100 t. “Garante excelente custo/benefício”, diz Cardenal. Nesses modelos, movimentos simultâneos são oferecidos como opcionais.

Para evitar o uso de grão de plástico em tamanho especial e, conseqüentemente mais caro, a Battenfeld desenvolveu o sistema de plastificação Micromelt, com rosca de 14 mm de diâmetro. Segundo estudos realizados pela empresa, este é o menor diâmetro para uma rosca convencional plastificar grãos de plásticos de tamanho padrão.
Nos cálculos de Cardenal, peças acima de dois gramas podem ser injetadas em máquinas elétricas convencionais. Porém, o uso de sistemas específicos de injeção garante maior precisão e melhora a relação custo/benefício, embora reduza a flexibilidade da fábrica.

A linha completa da empresa parte de 5 t até 5.500 t de força de fechamento. O modelo HM de 100 t se destina a aplicações técnicas, principalmente para o setor eletroeletrônico para autopeças, e está entre os mais vendidos pela empresa no Brasil.
“A área de microinjeção tem crescido muito, principalmente na Europa, onde se produz peças com peso na casa de 0,001 g.”

Plástico Moderno, Microinjeção - Processo abre campo às resinas em mercado de peças altamente complexas
Cardenal chama a atenção para o controle de dosagem na injeção

Na última edição da feira K, a Battenfeld apresentou um modelo com 5 toneladas de força de fechamento e acionamento totalmente elétrico. “A máquina opera com o ar filtrado na área de moldagem, injetando peças de aplicação médica.” Porém, entre os processos especiais de moldagem, Cardenal cita o avanço da injeção auxiliada por gás, principalmente para o segmento automotivo.

Ressalta também o desempenho das máquinas com mesa rotativa para a produção de peças com insertos. “Na área de multicomponentes existe muita consulta, porém poucos projetos são concretizados atualmente, salvo quando já vêm prontos de outros países, ou seja, quando as matrizes enviam o molde.”

Bons resultados – De acordo com Cardenal, a filial brasileira comemora os bons resultados comerciais do primeiro semestre. “Para a Battenfeld, o desempenho foi muito favorável, até mesmo com a venda de um pacote composto por 32 injetoras de configuração técnica destinada à moldagem de autopeças”, diz.

Com atuação cada vez mais consolidada no segmento de injeção técnica e de precisão, a empresa não é tão afetada pelas importações asiáticas, em sua maioria de máquinas convencionais. As importações, tanto de injetoras quanto de produtos manufaturados de plásticos, preocupam o setor nacional e exercem forte pressão sobre os resultados comerciais principalmente dos fabricantes brasileiros.
Conforme o balanço divulgado pela Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos (Abimaq), o faturamento do setor de bens de capital mecânico cresceu 10% no primeiro semestre em relação ao mesmo período de 2006. O segmento de máquinas para plástico ficou abaixo dessa média. Cresceu apenas 4%. Para a entidade, as importações de injetoras e de bens manufaturados influenciaram diretamente esse resultado.

De acordo com Buschle, da HDB, as importações chinesas estão absorvendo boa parte da demanda de injetoras convencionais e para a produção de pré-formas de polietileno tereftalato (PET). “Fica difícil competir”, diz. Porém, ressalta a crescente recuperação do mercado. “Muitas indústrias de transformação estão com as capacidades tomadas ou necessitam substituir equipamentos obsoletos”, diz.

Na avaliação de Buschle, parte desses investimentos não aconteceu em 2006 por falta de confiança dos empresários na recuperação do mercado e nos rumos da economia. “Porém muitos projetos estão em andamento neste ano. Nossas vendas aumentaram 40% no primeiro semestre”, informa. A previsão é de manter esse índice nos próximos seis meses. Para o diretor-presidente da HDB, não se trata de um fenômeno nacional. “As vendas na Europa também estão aquecidas, ampliando os prazos de entrega, que hoje, lamentavelmente, estão entre 12 e 16 semanas.”

O primeiro semestre foi considerado pela Milacron do Brasil um dos melhores desde 1997, quando a empresa iniciou sua história no mercado brasileiro. De acordo com Piazzo, a Milacron do Brasil obteve bons resultados com a venda de injetoras para multicomponentes. “Conseguimos quebrar paradigmas em clientes tradicionais de outros fornecedores.”

Plástico Moderno, Microinjeção - Processo abre campo às resinas em mercado de peças altamente complexas
Dias (esq.) e Nagel destacam a fabricação especializada da Boy

Outro fator favorável se refere ao aumento da demanda por máquinas elétricas e para multicomponentes, impulsionado principalmente pelo segmento de embalagens. “Acredito que nos próximos anos este será um nicho muito interessante e importante para a Milacron, pioneira em injetoras elétricas.”

Só pequenas – Especializada em injetoras de pequeno porte, a alemã Dr. Boy está no mercado há mais de 35 anos. No Brasil, é representada pela Sunnyvale, de São Paulo. A linha é composta por modelos horizontais e verticais, de 12, 22, 35, 55 e 90 t de força de fechamento. “Possuem duas placas, sendo uma fixa e outra móvel, de acionamento totalmente hidráulico”, explica Osvald Nagel, da área de vendas de máquinas especiais da Sunnyvale.

Entre as características, cita ainda o painel de controle modelo Procan CT do tipo touch screen. A capacidade de plastificação varia de 0,55 g/s na injetora de 12 t, até 45,4 g/s na máquina de 90 t, com distâncias entre colunas de 430 mm x 360 mm. Já os diâmetros de rosca têm relação L/D de 18/20, 17,5/20, 16,3/20, 16,3/22,7 e 15/23, em cada modelo respectivamente. “Existe a possibilidade de execução de movimentos simultâneos com aplicação de bomba auxiliar ou servomotor”, diz Theogil Dias, também da área de vendas de máquinas especiais.

A especialização em injetoras pequenas é uma vantagem competitiva, na avaliação dos profissionais da Sunnyvale. “A grande maioria dos concorrentes produz toda a faixa de injetoras, desde pequenas até grandes. Não são especialistas nos modelos de pequeno porte. Esse é um grande diferencial da Dr. Boy, que desenvolve tecnologias e faz pesquisas visando ao aperfeiçoamento de suas máquinas, tornando-as compactas, velozes, precisas e ultra-econômicas”, afirma Nagel.

A Boy produz em média 1.500 máquinas/ano, sendo a microinjeção uma das principais áreas de atuação da empresa. Mercado que, segundo a Sunnyvale, ainda é embrionário no Brasil, mas tem potencial na produção de peças para as áreas eletrônica e médica, principalmente. Enquanto a demanda não avança, Dias e Nagel observam outras tendências e possibilidades para as injetoras de pequeno porte, em especial no mercado automotivo.

Segundo eles, a indústria de autopeças passou a demandar injetoras de pequeno porte a fim de reduzir custos e prazos de entrega. “Moldes com menor número de cavidades têm sido utilizados, diminuindo o investimento total no projeto e os custos operacionais do transformador, já que as montadoras, em geral, não arcam com o valor das ferramentas.” Com isso, o uso de moldes menores ajuda a impulsionar as vendas de injetoras de menor porte.

De acordo com Nagel, o mercado está mais aquecido. Além do aumento das vendas, a empresa registrou considerável elevação no número de consultas com boas possibilidades de geração de novos negócios no segundo semestre. A Sunnyvale também vende no Brasil as injetoras elétricas da Sumitomo e os manipuladores da Harmo, ambos do Japão.

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