Stack molds – Produção de grandes volumes estimula o uso de moldes múltiplos

A crescente adoção do plástico nas mais variadas aplicações tem acentuado a necessidade de produzir volumes cada vez maiores de peças pelo setor da transformação. A demanda põe em evidência uma tecnologia não muito recente, a do stack mold – em português “molde empilhado” – que, em vez de ter uma placa com as cavidades, tem duas placas com cavidades, cujos orifícios são montados de forma espelhada.

O fato de as faces com as cavidades estarem sobrepostas permite que as forças geradas durante o preenchimento se anulem aos pares, por serem iguais e em sentido contrário. Por meio dessa técnica, é possível fabricar o dobro de peças na mesma injetora, com base em ciclos de produção com duração superior (cerca de 10% a 15%, em média) aos do molde convencional. Uma matriz normal com duas cavidades, por exemplo, pode ser substituída por um stack de quatro. Uma normal de quatro por outro de oito. Ou uma de 32 por outro de 64. E assim por diante. Alguns tipos de stack molds chegam a “empilhar” três ou quatro placas, o que triplica e até quadruplica a produção. Mas esta solução ainda é adotada de forma rara em todo o mundo, pois aumenta muito a altura da ferramenta.

Plástico Moderno, Ney Kaiser, diretor de engenharia da Delkron, Stack molds - Produção de grandes volumes estimula o uso de moldes múltiplos
Kaiser: Delkron tem tecnologia no Brasil há mais de vinte anos

Idealizados nos anos 70, os stack molds ainda são usados com parcimônia até nos países mais avançados, apesar de no exterior a procura ter se intensificado bastante nos últimos anos. “As vendas em todo o mundo têm crescido em curva exponencial”, conta Renato Pereira, gerente de área da Husky do Brasil, multinacional especializada em injeção com soluções completas sobre a técnica.

Para se ter uma idéia da evolução, a Husky comercializou, de 1973 até 2006, 1.644 conjuntos de stack molds em todo o mundo – alguns dos quais no Brasil. A média, contemplando-se todo esse período, está na casa dos 49,8 moldes por ano. No último ano avaliado, de acordo com Pereira, essa média subiu para cem. Em outras palavras, as vendas atuais estão atingindo o dobro da média histórica.

No Brasil, a tecnologia tem sido aproveitada de maneira incipiente, o número de transformadores que utilizam o método ainda é reduzido. Como a demanda é pequena, o número de ferramentarias preparadas para construir esses moldes no Brasil é ínfimo. Mesmo no mercado internacional, são poucos os fornecedores especializados. Uma das empresas nacionais que garante dominar a técnica é a Delkron, localizada em Mairiporã-SP. “Desde os anos 80, temos tecnologia para produzir moldes de múltipla face. Pena que no Brasil nós não tenhamos a cultura de usar essa técnica”, revela Ney Kaiser, diretor de engenharia da empresa.

Plástico Moderno, Gerhard Bernecker, gerente de assistência técnica da Sumitomo/Demag, Stack molds - Produção de grandes volumes estimula o uso de moldes múltiplos
Bernecker: Sumitomo/Demag ajuda os clientes interessados

Uma outra empresa capacitada para fabricar os moldes empilhados no país é a Plastek, multinacional criada nos Estados Unidos em meados do século passado. A empresa nasceu como fabricante de moldes e, nas últimas décadas, agregou a transformação aos seus serviços. “Na fábrica brasileira, temos entre onze ou doze stack molds sendo utilizados”, informa o gerente técnico, Franco Magno.

Todos foram totalmente fabricados na ferramentaria mantida na planta nacional, até mesmo as câmaras quentes. “Os projetos dos moldes foram desenvolvidos nos Estados Unidos”, esclarece o executivo.

O técnico explica que a empresa tem disponibilidade para fazer moldes de múltiplas faces para terceiros, mas até hoje não foi solicitada para prestar esse serviço. “Fabricamos aqui stacks para as unidades da Plastek instaladas no exterior, nunca fomos procurados por outros transformadores nacionais”, ressalta.

A importação é outra saída viável para os interessados na aquisição de moldes múltiplos. Para realizar a operação, contam com o precioso auxílio de representantes nacionais de marcas de injetoras bastante conhecidas. São os casos dos escritórios brasileiros da Sumitomo/Demag e da Milacron. As máquinas que elas oferecem são sofisticadas o bastante para trabalhar com esses moldes.

Plástico Moderno, Gerhard Bernecker, gerente de assistência técnica da Sumitomo/Demag, Stack molds - Produção de grandes volumes estimula o uso de moldes múltiplos
Piazzo: Milacron tem parceiros com ferramentarias de ponta

Seus técnicos têm o maior interesse em realizar a ponte entre transformadores e ferramentarias internacionais. “Não fabricamos moldes, mas podemos indicar empresas altamente capacitadas”, revela Gerhard Bernecker, gerente de assistência técnica da Sumitomo/Demag. Ele aponta a canadense Stackteck, a alemã Foboha e a austríaca KDW como alguns dos melhores nomes do mundo no ramo. A Milacron mantém parcerias com a Foboha e com a suíça AWM. “Temos patentes de ferramentas especiais voltadas para determinadas aplicações desenvolvidas em conjunto com essas empresas”, conta Hercules Piazzo, gerente-comercial do escritório comercial que a marca mantém no Brasil.

Na ponta do lápis – À primeira vista, o stack mold parece proporcionar rentabilidade para lá de positiva às linhas de produção. Mas é uma ferramenta sofisticada e cara e a relação custo/benefício do investimento precisa ser estudada com cuidado caso a caso. “Como a sua instalação na máquina exige delicada operação, a rentabilidade cresce quanto maior for o tempo dedicado por uma máquina à produção de determinada peça. A técnica é muito vantajosa nos casos de injetoras totalmente destinadas à fabricação de uma peça”, avalia Magno, com a autoridade de ser ao mesmo tempo fabricante dos stacks e transformador.

A viabilidade técnica da fabricação do molde empilhado também pode impedir sua adoção. As peças com pequena altura e com design que permite fácil extração são as mais indicadas. “As peças altas e de difícil retirada das máquinas exigem mais. A altura e/ou peso do stack mold dificultam a sua construção”, informa Magno. “Quanto menor o peso da peça, a vantagem também aumenta, uma vez que os stack nesses casos podem contar com grande número de cavidades”, exemplifica. Entre os produtos com perfil ideal às características desta tecnologia se encontram, por exemplo, a produção de componentes de embalagens, como potes e tampas de produtos alimentícios ou de higiene e limpeza, ou a fabricação de produtos descartáveis, como talheres plásticos.

Pereira, da Husky, aponta um exemplo hipotético para dar uma idéia do que a tecnologia pode proporcionar ao transformador em ganho de rentabilidade. Se considerarmos uma ferramenta de oito cavidades, que vai produzir tampas em uma injetora de 300 toneladas de força de fechamento com ciclos de cinco segundos, o custo total do sistema fica na casa dos US$ 315 mil, divididos em US$ 220 mil para a compra da máquina e US$ 95 mil para a aquisição do molde. Trabalhando com índice de eficiência de 95%, essa instalação produz 41 milhões de peças em 7,5 mil horas. Se o transformador quiser dobrar essa produção, tem a opção de utilizar outra máquina de 300 toneladas de força de fechamento, o que multiplica por dois o custo calculado anteriormente.

Outra saída pode ser a adoção de uma injetora de 600 toneladas e de um molde convencional de 16 cavidades. Nesse caso, o conjunto custaria US$ 520 mil – a injetora sai por US$ 360 mil e o molde custa US$ 160 mil. Operando com ciclos de 5,7 segundos e índice de eficiência de 94%, o equipamento produziria 71 milhões de tampas em 7,5 mil horas. Com base no capital investido, a produtividade apresenta um aumento de 5% em relação à solução anterior. O espaço físico necessário para a instalação da máquina é 20% maior do que o de uma injetora com 300 toneladas de força de
fechamento.

Com a adoção do stack mold, os cálculos são os seguintes. O preço do conjunto fica por US$ 435 mil – US$ 260 mil da injetora de 300 toneladas mais US$ 175 mil do molde. Com base em ciclos de 5,2 segundos, com eficiência de 94%, o sistema produz 78 milhões de peças em 7,5 mil horas. O espaço utilizado é o mesmo do sistema com molde convencional de oito cavidades e a produtividade pelo capital investido entre esses dois sistemas cresce 40%.

“Para se produzir um balde, um pote de sorvete ou uma tampa de refrigerante, os números podem ser diferentes. A economia que se obtém com a aplicação do stack mold na fabricação de uma peça não é a mesma da produção de outra”, resume Pereira. É preciso avaliar cada caso para ver se o retorno do investimento vale a pena. “Trata-se de uma decisão bastante técnica”, resume.

Sofisticação – Quem está familiarizado com a operação de injeção, sabe o quanto é difícil construir um bom molde convencional para ações de ciclos rápidos. A precisão da ferramenta se situa em tolerâncias muito rigorosas. No caso dos stack molds, o funcionamento exige matrizes produzidas com rigor ainda maior. Para começar, Pereira, da Husky, faz um lembrete: “Nos moldes múltiplos, o uso de câmaras quentes é indispensável. Não dá para pensar em um stack mold com canal frio; ele simplesmente não opera”, resume.

O funcionamento dos stacks prevê, ao se abrir a ferramenta durante a operação de injeção, o afastamento das duas placas com cavidades graças a um conjunto de pinos guias dotados com joelhos mecânicos, jogos de cremalheiras e engrenagens ou com roscas sem fim. “Cada fabricante desenvolveu diferentes tecnologias para a abertura da ferramenta”, explica Pereira.

Nos moldes comuns, a matéria-prima começa a ser enviada para as cavidades a partir do canhão da máquina. Nos empilhados, a resina sai do canhão da máquina e é transportada por um canal até a placa central. De lá, é levada para as cavidades por meio de canais de alimentação especialmente desenvolvidos. As câmaras quentes e os sistemas de refrigeração utilizados em cada placa são projetados de forma independente, e envolvem cálculos complexos.

Plástico Moderno, Stack molds - Produção de grandes volumes estimula o uso de moldes múltiplos
Stack mold da Husky: uso de mais de duas placas ainda é raro

Piazzo, da Milacron, lembra que além da sofisticação dos moldes, as injetoras também precisam estar aptas para a operação. “O comprimento e a largura dos moldes são os mesmos. O que muda é a altura, uma vez que a operação de extração das peças das duas placas do stack mold utiliza abertura mais ou menos 30% maior”, diz. O peso do stack mold também é maior, o que exige mais robustez do equipamento. Por fim, as capacidades de injeção e plastificação da injetora devem ser suficientes para suportar o regime de operação diferenciado. O executivo, no entanto, acredita que no caso das máquinas usadas em operações de ciclo rápido, a adaptação acontece sem maiores problemas. “Os transformadores que produzem peças em larga escala quase sempre contam com injetoras dotadas com esses requisitos”, explica.

As armas de cada um – Cada fabricante de stack mold conta com tecnologias próprias, que os diferenciam perante os concorrentes. No Brasil desde o ano 2000, a Plastek possui 50 injetoras e transforma de novecentas a mil toneladas de matéria-prima por mês. A fábrica brasileira é especializada na produção de embalagens de cosméticos, alimentos, produtos farmacêuticos e de limpeza. Entre seus clientes, nomes como Unilever, Pepsico e L’Oréal, além de outros gigantes fabricantes de bens de consumo. A empresa também tem cerca de 200 injetoras espalhadas por três fábricas no território norte-americano, além de manter unidades na Inglaterra (50 injetoras) e na Venezuela (30).

Plástico Moderno, Franco Magno, gerente técnico, Stack molds - Produção de grandes volumes estimula o uso de moldes múltiplos
Magno: ferramentaria da Plastek tem equipamentos hi-tech

De acordo com Magno, como a Plastek também é transformadora, na hora de projetar os stacks, a empresa consegue enxergar soluções de problemas com maior facilidade. “Sentimos na pele as dificuldades que aparecem na hora da produção de peças”, justifica. Um diferencial da empresa é o carrier, sistema criado para facilitar a montagem e desmontagem dos moldes múltiplos nas injetoras. “O sistema torna mais ágil a troca das ferramentas. Nós retiramos o molde da máquina como se fosse um convencional”, garante.

Outro motivo de orgulho do executivo se encontra na estrutura da ferramentaria mantida pela Plastek no Brasil. “Contamos aqui com máquinas de usinagem muito modernas, as mesmas usadas pelas ferramentarias que a Plastek mantém nos Estados Unidos”, informa. A coincidência não é por acaso. “Nas horas ociosas, usamos a estrutura nacional para fabricar moldes usados pela Plastek em outros países”, revela Magno.

A Delkron é uma empresa de pequeno porte cuja especialidade é oferecer componentes para moldes de injeção. Os carros-chefe da empresa são os sistemas de câmara quente. Os stacks, por causa da pequena procura, não representam grande peso no faturamento da empresa.

Plástico Moderno, Stack molds - Produção de grandes volumes estimula o uso de moldes múltiplosDe qualquer forma, o diretor Ney Kaiser tem a intenção de divulgar essa tecnologia e dá uma notícia alvissareira para os interessados em adotá-la: “Em 90% dos casos, é possível adaptar um molde já existente em um stack mold. Nesse caso, ocorre uma grande economia na elaboração da ferramenta”, afirma. Para exemplificar, ele cita um molde projetado para um cliente, fabricante de colheres descartáveis, cujo nome prefere preservar. Ele tinha um molde convencional com 48 cavidades e sem câmara quente em uma injetora com 300 toneladas de força de fechamento. Nela, obtinha ciclos de doze segundos. Ao instalar uma câmara quente no molde, o ciclo caiu para cinco segundos. “Ao adaptá-lo para um stack mold, com 96 cavidades, passou a operar em ciclos que ficaram próximos dos 6,5 segundos”, conta.

Entre os importadores, a Husky também conta com suas armas. A multinacional, de origem canadense, foi criada há quinze anos e seu negócio original era o de produzir células completas de equipamentos para a transformação de embalagens PET. Com o passar do tempo, diversificou sua linha. Entre suas especialidades, são bastante conhecidas no Brasil as máquinas injetoras e as câmaras quentes da marca. Além da fábrica nacional, inaugurada em 1999 em Jundiaí, no interior paulista, a empresa também conta com duas unidades na China e plantas industriais nos Estados Unidos e em Luxemburgo. Ao todo, são 44 escritórios em todo o mundo, onde são atendidos pedidos de cerca de cem países.

Plástico Moderno, Renato Pereira, gerente de área da Husky do Brasil, Stack molds - Produção de grandes volumes estimula o uso de moldes múltiplos
Pereira: joelho mecânico elimina o desgaste das cremalheiras

A pequena demanda não incentiva a Husky a produzir stack molds por aqui. “O preço desse molde é alto e assusta os transformadores. Nosso mercado se resume aos grandes fabricantes de embalagens”, revela o gerente Pereira. Não por acaso, as vendas de stack molds realizadas no Brasil foram casadas. “Vendemos sistemas completos, que incluíram injetoras e moldes”, completa.

Um dos trunfos da empresa nesse mercado, de acordo com o executivo, é o fato de ela ser especializada na produção de injetoras e de câmaras quentes. “Nos stack molds, o fluxo do material é complicado e as câmaras quentes precisam ser muito bem dimensionadas”, ressalta. Outro diferencial se encontra no sistema mecânico desenvolvido para abrir o molde múltiplo durante a operação. Os demais fabricantes utilizam sistemas de cremalheiras e engrenagens ou roscas sem fim. A empresa desenvolveu um sistema diferenciado, baseado em um joelho mecânico. “Antes, usávamos engrenagens e cremalheiras, e notamos que os dentes das cremalheiras sofriam desgaste com o tempo. Isso fazia um lado começar a se movimentar antes do outro, gerando problemas na operação de injeção. Com o joelho, eliminamos esse problema”, justifica Pereira.

 

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