Moldes – Simulação evita erros nas fases de produção das peças injetadas

De uso corrente nos países avançados, os programas de CAE (Computer Aided Engineering), desenvolvidos há mais de vinte anos como ferramenta para a indústria simular no computador o preenchimento dos moldes, ainda são pouco explorados pelos brasileiros, a despeito dos grandes benefícios que proporcionam e dos novos recursos a eles incorporados com o avanço acelerado da informática nos últimos anos. Graças a esses aplicativos, é possível minimizar erros de projeto, economizar tempo e reduzir custos, além de melhorar a qualidade das peças plásticas injetadas.

Quem participa dos tryouts, testes de produção de novas peças plásticas injetadas, sabe as dificuldades que este trabalho apresenta. Durante sua execução, vários quesitos precisam ser equacionados, de maneira simultânea ou não. São itens que impedem o preenchimento completo do molde ou provocam incorreções na aparência das peças, entre outros problemas.

As causas dos erros envolvem algumas variáveis. O design da peça pode se mostrar inadequado, seja pela espessura das paredes, pela posição de alguma nervura ou por um ângulo indesejado. Os moldes podem apresentar bicos de injeção em número mal dimensionado ou em posição errada, além de nem sempre contarem com sistemas de refrigeração eficientes. A matéria-prima pode não ter sido selecionada com a devida precisão. A regulagem das máquinas é um quebra-cabeça com várias peças de difícil encaixe.

A correção desses problemas exige idas e vindas e o desperdício do tempo de profissionais especializados. Não raro, as peças precisam ter seu formato alterado com o projeto em andamento. Também são constantes as correções feitas em moldes já usinados. Os prejuízos causados pelos ajustes são irrecuperáveis.

Até meados dos anos 80, a grande arma para superar as dificuldades apresentadas pelo tryout era a experiência dos profissionais envolvidos em todas as etapas da produção de uma peça. De lá para cá, a disseminação do uso dos softwares de CAE (Computer Aided Engineering) começou a revolucionar a prática.

Os aplicativos permitem a simulação virtual do preenchimento dos moldes em computadores, alternativa para lá de interessante para amenizar as dificuldades da operação. A simulação não substitui o tryout, uma vez que as condições presentes no computador nunca são as mesmas do chão de fábrica, mas permite que muitas experiências no passado feitas na prática sejam antecipadas nos computadores, o que economiza tempo, reduz o estresse dos envolvidos nos testes e privilegia a qualidade final da peça a ser injetada.

Nos primeiros anos, a utilização do CAE era bem complexa. Com o desenvolvimento impressionante da informática nos últimos anos, os softwares ficaram cada vez mais completos e fáceis de manusear. Nos países avançados, o uso do recurso é bem difundido. No Brasil, a prática começa a ser adotada por empresas de tecnologia de ponta, mais ainda é muito incipiente. Além de superar o desconhecimento dos benefícios proporcionados pelo uso da informática, os fornecedores dos softwares nacionais ainda precisam convencer os prováveis clientes sobre o retorno rápido dos alguns milhares de dólares necessários para adquirir a ferramenta.

Outro fator que inibe o uso da simulação por aqui reside na dificuldade para encontrar profissionais capazes de operar o recurso eletrônico. “Moscas brancas” no mercado, esses especialistas precisam aliar conhecimentos de informática e boas noções sobre polímeros, projetos de moldes e processos de injeção. Caso contrário, a solução deixa de trazer os resultados esperados.

Falta de cultura – O desconhecimento sobre o retorno rápido dos investimentos dificulta a expansão do uso da simulação do preenchimento de moldes no Brasil. O potencial de mercado, no entanto, é enorme e o cenário de negócios, para os fornecedores de softwares, começa a se tornar mais otimista. O entusiasmo cresce com a iniciativa de algumas empresas de grande porte ligadas à produção de peças plásticas que adotaram o expediente por aqui nos últimos tempos. O investimento vale principalmente para projetos de peças com formatos complexos ou de produção em larga escala.

Plástico Moderno, Mario Carneiro, gerente de produto da SmarTech, Moldes - Simulação evita erros nas fases de produção das peças injetadas
Carneiro: Moldflow é sinônimo de software de simulação

Participante do mercado com esse pensamento, Mario Carneiro, gerente de produto da SmarTech, há oito anos representante no Brasil da Moldflow, companhia norte-americana líder mundial em softwares de simulação, calcula que cerca de 80% dos aplicativos do gênero vendidos em todo mundo são produzidos pela empresa que representa. “Os softwares de simulação são chamados de Moldflow, a marca virou sinônimo do produto”, justifica.

De acordo com Carneiro, a Moldflow domina amplamente o mercado brasileiro. “Até o ano passado, detínhamos 99,9% de participação nacional. Neste ano chegaram alguns concorrentes, mas ainda devemos ter no mínimo 98%”, garante. O gerente estima ter vendido a ferramenta para cerca de 50 empresas no território nacional, das quais 30 continuam clientes ativos. “Os compradores podem pagar uma taxa anual de manutenção, que dá direito a atualizações dos programas, pelo menos uma vez por ano, e suporte técnico”, diz.

A SmarTech concorre no Brasil na venda de uma das linhas da Moldflow com a multinacional PTC, empresa cujo carro-chefe são as soluções de CAD/CAM e que tem acordo tecnológico internacional com a Moldflow para o desenvolvimento da série de softwares MPA. “Essa parceria permite que nós possamos ser representantes comerciais desse produto”, explica Hélio Samora, diretor para a América Latina da PTC. A linha MPA é formada pelos softwares menos sofisticados da marca. A mais complexa é a MPI, com mais recursos tecnológicos. A SmarTech comercializa as duas linhas.

Prestação de serviços – Além da venda de aplicativos, a SmarTech também atua como prestadora de serviços de simulação para empresas que pretendem realizar algum trabalho mas não têm interesse em investir na aquisição do produto. Hoje, a empresa realiza em torno de 60 análises para terceiros e vende cerca de dez softwares por ano. Em termos de receitas, os programas correspondem a 70% do faturamento da SmarTech, contra 30% obtidos com a prestação de serviços.

“Para os clientes que desenvolvem em torno de cinco projetos por ano, a compra de serviços pode atender à sua necessidade. Já para as empresas que estão envolvidas no lançamento de pelo menos dez novos projetos por ano, a compra dos softwares se mostra vantajosa”, compara. A prestação de serviços tem sido valiosa para a empresa expandir as operações de CAE. Por meio desse expediente, os usuários conhecem melhor a ferramenta e as vantagens proporcionadas. “É uma forma de trabalharmos para o amadurecimento do mercado”, avalia Carneiro.

Outra estratégia da SmarTech tem sido a de procurar empresas conhecidas pela excelência de seus produtos e, por isso, definidas como formadoras de opinião. Primeira cliente brasileira, a Whirpool, detentora das marcas de eletrodomésticos de linha branca Brastemp e Consul, comprova os resultados.

A SmarTech também partiu para disseminar a prática no setor automobilístico. “Há quatro anos começamos um trabalho de formiguinha com as indústrias automobilísticas, em especial a General Motors e a Volkswagen”, conta. Muitos técnicos das montadoras tinham ouvido falar do CAE, mas não sabiam detalhes. “Ao conhecer suas vantagens, passaram a exigir de alguns de seus fornecedores a adoção da simulação”, emenda.

Outras marcas – O potencial de CAE no mercado brasileiro é grande e começa a atrair outras empresas. Entre elas, a NCS, representante no País do Visi-Flow, produzido pelo grupo multinacional Visi. Outro exemplo é a VirtualCAE, representante brasileira dos softwares franceses Simpoe-Mold, que chegaram ao mercado nacional há alguns meses.

Plástico Moderno, Thiago Guerra, diretor técnico da VirtualCAE, Moldes - Simulação evita erros nas fases de produção das peças injetadas
Guerra: chegada da concorrência acaba com o monopólio

A entrada de outras empresas no setor torna o mercado mais acirrado. Na opinião de Carneiro, da Moldflow, a nova realidade traz aspectos distintos, que precisam ser avaliados com cuidado. O aspecto positivo, para ele, constitui-se no fato de que, com um maior número de participantes, fica mais fácil disseminar a prática da utilização da ferramenta. O lado negativo é a possibilidade de venda de produtos de qualidade duvidosa, e a não prestação de serviços adequados de treinamento e manutenção, o que pode decepcionar os usuários e os deixar refratários aos investimentos em CAE. “Há o perigo de as empresas entenderem ou utilizarem mal os programas. Os bons softwares exigem profissionais com perfis adequados, bons técnicos, ou engenheiros mecânicos ou de materiais”, adverte o gerente.

Os concorrentes da Moldflow, é claro, têm opiniões divergentes. Thiago Guerra, diretor técnico da VirtualCAE, garante a qualidade dos softwares que comercializa e aproveita para cutucar sua principal adversária do mercado. “Com a chegada da concorrência, deixa de existir monopólio e os usuários terão o benefício de adquirir produtos com preços bem mais acessíveis do que os da Moldflow. Nós vamos trabalhar bastante em cima do preço dos nossos produtos”, provoca.

A resposta vem de Carneiro: “Qual a referência que deve se tomar para se dizer que os softwares da Moldflow são caros?” Para ele, os concorrentes estão vendendo softwares de CAE usando o recurso de marketing de compará-los aos softwares de CAD. “Comparar CAE com CAD é uma covardia, os softwares de CAE têm muito mais know-how agregado”, defende. De qualquer forma, ele garante que a Moldflow está atenta ao fator preço. “A empresa tem se preocupado em lançar linhas diferenciadas, alternativas menos sofisticadas que resolvam os problemas dos clientes”, diz.

Perfil dos clientes – Em uma coisa todos os fornecedores concordam. Dentro do processo de desenvolvimento de uma peça plástica injetada, quanto antes os profissionais envolvidos utilizarem tecnologia de simulação maior será a economia de tempo e dinheiro. “O principal objetivo da simulação de injeção é prever problemas de fabricação ainda na fase de projeto do produto. O custo das correções necessárias aumenta de forma exponencial, conforme a etapa do projeto”, afirma Guerra.

Carneiro lembra das três etapas principais de desenvolvimento de um componente plástico injetado. A primeira é a que define o design da peça e a matéria-prima a ser utilizada. A segunda envolve o projeto e a construção do molde. Finalmente, precisam ser definidos os parâmetros da transformação, fase na qual se define a máquina mais apropriada e suas regulagens.

No caso do desenvolvimento do design da peça, a simulação pode corrigir itens como a espessura adequada das paredes. O ideal é descobrir a espessura mais delgada possível, que não comprometa o preenchimento do molde e o futuro uso da peça. Vale lembrar que uma pequena redução na espessura pode significar economia respeitável de matéria-prima. Também podem ser avaliados aspectos como a melhor localização das nervuras, os efeitos da presença de insertos e outros.

Em relação aos moldes, a definição do número correto e da localização dos pontos de injeção e dos canais de resfriamento são exemplos de como os softwares podem ser úteis. Ninguém duvida de que é muito mais fácil e barato corrigir o funcionamento de uma matriz enquanto ela ainda está na fase do projeto do que depois de pronta. “Conforme o molde, a necessidade de se inserir um ponto de injeção a mais pode agregar um valor de R$ 50 mil no projeto”, exemplifica o gerente da Moldflow.

Mais do que economia nos tryouts, escolher a máquina adequada para a operação e encontrar os pontos de ajuste representam a possibilidade de se chegar com maior facilidade às condições de processo que executem ciclos mais rápidos na linha de produção. “Para os transformadores, isso também significa a oportunidade de apresentar orçamentos mais realistas”, ressalta Carneiro.

Nesse aspecto, as simulações podem testar, entre outros parâmetros, força de fechamento e pressão de injeção, ou ainda, pedir para o sistema apontar a máquina ideal para a operação. “Eu não gosto de limitar a análise, prefiro que o software me informe os recursos mínimos da máquina para injetar bem determinada peça”, informa Carneiro.

Diante de tais possibilidades, o conselho dos fornecedores de softwares é para que todos os envolvidos no processo usem a simulação de forma sinérgica. Para os especialistas, nas empresas que dominam as três etapas, a proposta é aceita com maior facilidade. Já nos projetos envolvendo duas ou três empresas, a falta de diálogo atrapalha e está enraizada no mercado. “Esse é outro diferencial de quem usa o CAE. Em um mercado no qual os participantes não gostam de se comprometer, quem tem o software agrega valor ao seu trabalho, pode se destacar passando informações para as outras partes”, defende Carneiro.

O quadro impulsiona as vendas de equipamentos de CAE, com maior freqüência, entre as empresas verticalizadas. As projetistas das peças e também responsáveis pela transformação são clientes com bom potencial. “As ferramentarias são menos dispostas a investir, apesar dos grandes benefícios que os softwares proporcionam para elas”, destaca o gerente da Moldflow. As empresas mais difíceis de serem convencidas são as que só operam as máquinas de injeção. “Elas já pegam os moldes prontos, não precisam assumir tanta responsabilidade pelo sucesso do trabalho”, acrescenta.

Manuseio
 – Operar os softwares de CAE requer bastante conhecimento. Sua execução apresenta alguns aspectos que precisam ser contornados para a obtenção de resultados satisfatórios. Não à toa, os fornecedores garantem oferecer toda assistência técnica e treinamento para auxiliar na formação de profissionais especializados na técnica.

Um dos pontos críticos do processo é a transformação do design da peça, que pode ser capturado dos softwares de CAD, nas chamadas malhas de elementos finitos. “Não existe computador capaz de calcular o preenchimento do molde de uma figura inteira, ‘sólida’. Temos que fazer os cálculos em cima de modelo matemático que represente o formato da peça”, explica Guerra.

De acordo com as características da peça, chegar à malha de elementos finitos ideal torna-se uma operação bem complexa. É uma boa hora para contar com o apoio dos fornecedores, que garantem colaborar bastante com os clientes neste momento difícil. “No passado era bem pior, hoje existem softwares que ajudam a gerar as malhas com maior facilidade”, diz Carneiro. Guerra aproveita para divulgar o software Medina, que também comercializa e é específico para o desenvolvimento das malhas. “Caso haja interesse do cliente, podemos ajudar na operação a um custo interessante para os dois lados”, sugere.

A inserção no software das propriedades das matérias-primas a serem usadas para confeccionar as peças é outra característica que requer cuidado. Cada software conta com bancos de dados detalhados com as principais características das resinas mais utilizadas pelo mercado. Mas não é raro o projeto utilizar uma resina ou compósito com características que não se enquadram entre as disponíveis nas “bibliotecas”. “Um polipropileno de determinado fabricante apresenta características diferenciadas de um polipropileno de outro fabricante. Se as características da matéria-prima não forem colocadas corretamente no software, a simulação terá resultados comprometidos”, exemplifica Carneiro.

Entre as informações carregadas no computador que permitem verificar o comportamento exato da resina dentro do molde se encontram viscosidade, calor específico, condutividade térmica, coeficiente de expansão térmica e outras obtidas em testes de laboratório com equipamentos sofisticados, difíceis de serem encontrados no Brasil.

“Nosso banco de dados conta com 8,5 mil grades de materiais, mas o surgimento de resinas ou compostos com características diferenciadas não pára nunca”, explica Carneiro. Se houver interesse do cliente, as empresas fornecedoras de serviços de CAE orientam a realização dos testes. “Nós podemos fazer os ensaios necessários para encontrar as características dos materiais que não estejam inseridos nos nossos softwares”, informa. O importante, para o executivo, é que a inclusão dos dados nos moldes seja feita pela SmarTech. “Caso o proprietário do software resolva ele mesmo inserir os dados há o perigo de ocorrerem erros que comprometam seu funcionamento”, adverte.

Os softwares de cada um – Os interessados em adquirir produtos de CAE encontram alternativas no mercado nacional. Os produtos da marca Moldflow são divididos em duas linhas principais: a MPA, menos sofisticada, revendida pela SmarTech e pela PTC, e a MPI. A primeira possibilita análises de preenchimento, recalque, refrigeração e empenamento. “Essa linha permite número limitado de resultados externados, serve mais de norte para especialistas. Não dá respostas tão detalhadas”, explica Carneiro. Esses softwares, no entanto, eliminam a necessidade do cálculo das malhas de elementos finitos. Basta aos usuários incluir a imagem do design da peça obtida no CAD para a simulação do preenchimento. “O desenvolvimento dessa técnica da eliminação de cálculo da malha foi realizado pela Moldflow em conjunto com a PTC. Por isso, somos autorizados a revender a linha MPA”, informa Samora, da PTC.

Plástico Moderno, Luciano Assis Santana, técnico da NCS, Moldes - Simulação evita erros nas fases de produção das peças injetadas
Santana: Visi-Flow permite análise total no computador

A linha MPI é bastante complexa. Ela efetua todas as simulações obtidas pela série MPA com respostas muito mais minuciosas, além de avaliar operações de injeção a gás, de peças com insertos metálicos, e de peças cujos moldes são dotados de válvulas para o preenchimento seqüencial das cavidades. “No caso de peças que apresentam empenamento acima dos limites dimensionais, o programa permite calcular de que forma o projeto do molde precisa ser corrigido para que a peça saia perfeita”, diz Carneiro.

De acordo com o gerente da SmarTech, a empresa faz uma análise completa das necessidades dos clientes antes de recomendar o produto mais adequado. “Às vezes, os recursos oferecidos pelos softwares MPA são suficientes para atender às expectativas dos clientes”, garante.

“Os softwares da Simpoe-Mold têm desempenho similar aos da Moldflow. Existem alguns resultados que os deles oferecem e os nossos não e outros que os nossos oferecem e os deles não”, afirma Guerra, da VirtualCAE. O executivo também garante total apoio para os usuários eliminarem eventuais dúvidas durante o uso do CAE.

Luciano Assis Santana, técnico da NCS, faz declarações na mesma toada. “O software Visi-Flow permite a análise no computador de todas as fases de produção de peças termoplásticas”, assegura. O Visi-Flow possibilita, por exemplo, a análise da fusão termofluidodinâmica para assegurar as melhores condições de preenchimento e o cálculo de contração e empenamento determinados pelo equilíbrio das tensões internas causadas pelo processo de injeção.

O número de usuários dos recursos proporcionados pelo CAE ainda é bastante restrito no País. O software, por enquanto, vem sendo utilizado apenas por algumas empresas reconhecidas pelo mercado por adotar recursos de tecnologia de ponta. Entre elas, se encontram a fabricante de moldes Belga, de Caxias do Sul-RS e a transformadora de plásticos paulistana Mueller.

No mercado há 28 anos, a Belga tem capacidade produtiva de 20 mil horas/mês e estrutura para fabricar moldes com até 40 toneladas. A empresa começou a adotar o recurso em 2003, quando adquiriu o primeiro software MPA, produzido pela norte-americana Moldflow. De lá para cá, adquiriu outros módulos da mesma linha e também da MPI, que contempla os produtos mais sofisticados da mesma fabricante de aplicativos.

De acordo com Alberto Vebber, diretor de engenharia e qualidade da ferramentaria gaúcha, o uso dos recursos proporcionados pelas soluções de CAE tem sido bastante positivo para a empresa. “Nós fabricamos basicamente moldes de médios a grandes portes, todos equipados com sistemas de câmaras quentes. O uso de CAE nos ajuda a calcular o posicionamento e a quantidade dos bicos de injeção. Um erro nesses cálculos nos causa grandes prejuízos”, justifica.

Vebber explica que, mesmo antes de adquirir os softwares, a empresa já contratava prestadores de serviços para efetuar a simulação dos moldes que projeta. “Como a quantidade de moldes que fabricamos é grande, valeu a pena investir na compra”, revela. A Belga utiliza a simulação em 95% dos moldes projetados. “Nós praticamente só produzimos ferramentas de peças complexas”, justifica. O engenheiro diz que o CAE hoje é encarado pelos projetistas da empresa como um “colega” de trabalho. “Ele se tornou muito importante, facilita muito o trabalho. Eu diria que com a simulação obtemos de 80% a 90% de acerto nos projetos que desenvolvemos”, afirma.

Na condição de profissional de ferramentaria, o diretor da Belga lamenta o fato de a adoção do recurso ainda não estar muito disseminada entre os clientes que projetam o design das peças a serem injetadas. “Às vezes detectamos problemas no formato das peças, mas não temos como cobrar a correção dos clientes por falta de tempo”, conta. Nesses casos, os problemas detectados são reportados para o cliente, que pode começar a pensar na correção do problema até a realização do tryout.

Um dos problemas mais sérios enfrentados pela Belga para implantar os softwares se concentrou na contratação de mão-de-obra. “É muito difícil encontrar profissionais que saibam como utilizar o CAE e tenham conhecimento em polímeros, projetos de molde e processo de transformação. A saída foi investir na formação dessas pessoas”, resume.

Mueller – No mercado desde 1935, a Plásticos Mueller é uma das transformadoras de plástico mais conhecidas do País. A empresa conta com três fábricas e mais de 160 máquinas injetoras, desde 25 até 30 mil toneladas de força de fechamento. “A adoção da simulação começou há cerca de dois anos, quando adquirimos um módulo MPA, da Moldflow. Usamos esse módulo para começar a aprender a cultura e também para formar pessoas nessa área”, conta Paulo Rodi, gerente do centro tecnológico da empresa.

Plástico Moderno, Paulo Rodi, gerente do centro tecnológico, Moldes - Simulação evita erros nas fases de produção das peças injetadas
Rodi: gostaria de simular todo tipo de peça que produzimos

No segundo semestre do ano passado, a transformadora resolveu intensificar os investimentos em CAE. “Fizemos uma peregrinação no mercado, consultamos alguns fornecedores e adquirimos da VirtualCAE um software Simpoe-Mold”, explica. O novo software começou a ser usado pela empresa em março e os resultados têm sido positivos. “Estamos bastante satisfeitos”, conta o gerente da Mueller.

Rodi é um entusiasta do uso da simulação. “Gostaria de simular todo tipo de peça. Por uma questão de capacidade de nosso centro de tecnologia, priorizamos as peças grandes, de parede fina, as difíceis de serem fabricadas. Também usamos o CAE para projetar peças que desenvolvemos por conta própria para oferecer aos clientes”, explica.

A colaboração do CAE ocorre, na opinião do técnico, em todas as fases do projeto, até para elaborar o orçamento de um trabalho. “Ajuda muito a calcular o tipo de máquina que vamos utilizar e o tempo dos ciclos”, revela. O gerente lembra de uma peça que seria transformada na fábrica da empresa em São Paulo em uma injetora com capacidade inferior à necessária. “Pela simulação, descobrimos que a peça só poderia ser fabricada em uma máquina maior, e ela acabou sendo fabricada pela nossa planta industrial de Minas Gerais. Caso tivéssemos orçado o serviço na máquina menor teríamos tido prejuízo”, conta.

Outro exemplo da utilidade da ferramenta ocorreu com uma peça encomendada pela montadora Honda. A peça seria injetada na cor preta e, por meio da simulação, a equipe da Mueller conseguiu detectar uma “linha de emenda” que prejudicaria sua aparência. “Conseguimos corrigir o defeito antes”, diz. A redução no tempo dos tryouts também é valorizada. “Em um teste de 30 a 32 horas de duração, conseguimos reduzir seis horas e minimizar bastante o estresse dos profissionais envolvidos”, ressalta.

Uma das dificuldades que Rodi aponta no uso do CAE se encontra no cálculo da malha de elementos finitos de determinadas peças. “Às vezes essa é uma operação altamente complexa”, diz. Outra dificuldade fica por conta da realização dos testes que determinam as características das matérias-primas que precisam ser incorporadas aos moldes. “No Brasil, não existem laboratórios com os equipamentos necessários para realizar os testes. Para fazer esse serviço, enviamos os materiais para laboratórios alemães.”

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