Transformação – Termoformagem a vácuo une versatilidade e baixo custo

O mundo dos plásticos é povoado por processos de transformação diferentes: injeção, extrusão, sopro, rotomoldagem e vacuum forming, entre outros. Cada um deles é capaz de oferecer produtos distintos e com características específicas.

Dentre os processos citados, o vacuum forming (ou termoformagem a vácuo) está se destacando por conta de sua versatilidade e baixo custo do ferramental.

Uma das formas de entende-lo melhor é observar o mercado americano em vários aspectos:

  • Pioneirismo nesse segmento
  • Facilidades como custo acessível e agilidade na fabricação de moldes
  • Demanda diversificada dos produtos
  • Grande variedade de matérias-primas
  • Ciclo de vida do produto reduzido no mercado, pois lá a competitividade exige inovações e diferenciais de mercado constantes

Por conta destas características, os produtos de vacuum forming são bem aceitos por engenheiros, designers de produtos, projetistas e principalmente pelo mercado.

No Brasil, essa técnica de transformação ainda está engatinhando – quando comparada ao estágio atual do mercado dos EUA – e precisa ser melhor compreendida.

No mercado brasileiro, persistem falhas de projetos em moldes e escolhas equivocadas de tipos de materiais. De fato, carecemos de uma boa engenharia nesse segmento e as empresas que dominam a tecnologia são raras.

Na grande maioria das pequenas e médias empresas, tanto os empresários como a mão de obra do chão de fábrica e os processistas carecem de qualificação.

Podemos citar um case, com o diretor da empresa Brawel, fabricante de máquinas para termoformagem à vácuo, o engenheiro André Bordignon, que se deparou com um problema de um cliente do segmento de equipamentos para fitness (preparação física), no qual produzia esteiras ergométricas.

A tampa da frente das esteiras era fabricada por vacuum forming, usando resina PSAI (poliestireno de alto impacto), mas a peça apresentava problemas de quebras e trincas com elevada frequência.

Avaliando o caso, foi constatado que o problema era gerado pelas fortes vibrações do equipamento e pelas pisadas acidentais por parte dos usuários, alguns obviamente necessitando perder peso.

O cliente já estava propenso a substituir o processo de fabricação pela técnica de injeção, arcando com um custo muito mais elevado, quando se apontou como solução a simples troca do PSAI por polietileno.

Nesse cenário, a empresa resolveu iniciar a fabricação de máquinas de vacuum forming nos EUA, onde houve grande aceitação do equipamento e o grau de conhecimento da técnica pelos clientes é bem superior ao do mercado nacional, além da mão de obra qualificada e da grande variedade de resinas disponível, mostrando um mercado maduro para este processo, decorrente do conhecimento adquirido com o tempo.

Podemos citar alguns produtos técnicos interessantes e de altíssima qualidade encontrados nos EUA, fabricados por meio desse processo: piscinas, hot tubs (banheiras), front store, customização de veículos comerciais, brinquedos públicos, alimentadores para animais, carenagens de equipamentos, telhas, entre outros.

Alguns destes produtos também são fabricados no Brasil, mas não em grande escala, com um mercado ainda muito restrito.

No passado, as peças produzidas por vacuum forming necessitavam de um processo adicional, denominado operação de corte. Isto é, após moldadas, algumas peças precisavam ser “cortadas” no tamanho final em equipamentos manuais.

Robôs e Routers CNC

Atualmente, existem robôs e Routers CNC que efetuam esses trabalhos, antes manuais, mas agora podem ser realizados em grandes velocidades e com perfeição, viabilizando ainda mais a utilização desse processo.

Plástico Moderno, Router CNC usina, corta e esculpe diversos materiais
Router CNC usina, corta e esculpe diversos materiais

Com a popularização dos Routers CNC, por conta dos custos mais acessíveis, além de a máquina fazer a operação de corte, ela pode também efetuar furos, rasgos, rebaixos, roscas e outros detalhes nas peças de forma rápida e precisa, eliminando a mão de obra e trabalhos manuais. Em muitos casos a própria máquina que efetua a operação de corte, fabrica o molde.

Os moldes de vacuum forming são conhecidos por possuírem custos relativamente baixos comparados aos moldes utilizados nos demais processos de transformação de produtos plásticos, principalmente os de injeção. É comum encontrar moldes para essa técnica feitos de resinas poliéster, epóxi ou madeira MDF para lotes pequenos e, em alguns casos, até mesmo de gesso, que será usado poucas vezes, caso dos itens para o carnaval. Já para as produções em larga escala, os moldes utilizados são feitos de alumínio.

O processo de termoformagem pode ser dividido em alguns tipos:

  • Vacuum forming industrial (moldagem por vácuo)
  • Press molding (moldagem por compressão de ar)
  • Vacuum casting (molde com macho e fêmea)

Detalharemos cada uma dessas variações na nossa próxima coluna: Diferentes processos podem ser aplicados na termoformagem

Existem também os produtos constituídos por peças de processos diferentes (injeção, sopro e extrusão) que podem ser soldadas ou encaixadas em outra peça produzida por vacuum forming, denominados Mult Process.

Por exemplo: dispensers de vending machines (máquinas de venda automática de itens como lanches, bebidas, etc), cujas partes mais delicadas, como as engrenagens, que têm características próprias inerentes ao projeto, são provenientes do processo de injeção, enquanto as carenagens e contentores são fabricados por vacuum forming, sendo essas partes mais costumizáveis ao cliente, de forma a reduzir os custos de produção e manter a qualidade do produto final.

Em relação ao custo dos equipamentos, as máquinas de vacuum forming possuem valores bem mais atrativos do que as máquinas injetoras e de rotomoldagem.

Um dos componentes mais importantes da máquina de termoformagem é o forno, que tem a função de amolecer a chapa ou o laminado plástico do qual será obtido o produto final. A questão central reside em transformar cada centavo gasto em eletricidade em energia térmica para o material a ser moldado.

Existem, basicamente, três tipos de aquecimento utilizado nos fornos:

  • resistências elétricas de cerâmica
  • resistências de quartzo
  • resistências cartucho

As resistências de quartzo, que também são conhecidas como resistência infra-vermelho, possuem melhor eficiência térmica em relação às de cerâmica, todavia a produção de fornos de quartzo é um desafio e poucas empresas no Brasil dominam essa tecnologia. Por sua vez, as resistências de cerâmica são mais fáceis para se fabricar fornos com custos reduzidos, apesar de não apresentarem a melhor propriedade de transferência de calor. Já as resistências cartuchos estão presentes em máquinas antigas, porém possuem baixo rendimento, tornando inviável sua utilização.

O infravermelho é usado na indústria de diversas formas, por exemplo, em televisores, controles remotos, sensores de movimento, iluminação passiva para câmeras noturnas, câmeras térmicas, e em aquecedores domésticos e industriais. Na medicina, também encontramos o uso do infravermelho nos tratamentos para fisioterapia, acne, complicações pulmonares, tratamentos capilares, em controles biológicos, entre outras centenas de aplicações.

Plástico Moderno, Infravermelho torna forno mais eficiente
Infravermelho torna forno mais eficiente

De forma geral, todo corpo pode emitir e receber infravermelho, porém, somente o notamos quando se encontra próximo da faixa visível, entre o quase branco, passando pelo rosado e finalmente vermelho.

Para melhor entendimento devemos definir temperatura como a grandeza física que nos possibilita entender as sensações de quente e frio. Temperatura está associada ao estado de agitação das moléculas de um corpo. O fluxo desta energia térmica se denomina calor.

O infravermelho tem a vantagem de penetrar com mais facilidade no material plástico e, assim, agitar suas moléculas, além de contar com o “benefício indireto” de aproveitar a própria massa térmica de ar do forno para aquecer o material.

Por se tratar o forno de máquina que converte energia elétrica em térmica, é presumível que, para que o usuário do equipamento tenha competitividade no mercado, seja de suma importância que ele opere com o melhor rendimento possível.

Dentre as três maneiras de se controlar a temperatura dos fornos, a mais eficiente é por infravermelho. Considerando o fato de que é o transformador quem paga a conta de luz, os fabricantes de máquinas não se preocupam em passar essas informações aos clientes e, por isso, muitos preferem trabalhar com resistências bem menos eficientes do que as de quartzo, para gerar custos bem menores.

Plástico Moderno, Espectro eletromagnético
Espectro Eletromagnético

Além disso, para se utilizar fornos com essa tecnologia, os mesmos devem ser refletivos e inoxidáveis, características que os tornam menos competitivos em relação ao preço dos equipamentos, mas essas características devem ser observadas na compra da máquina.

Nos EUA, quase todas as empresas que fabricam máquinas de vacuum forming usam a tecnologia de quartzo por infravermelho. Culturalmente assimilados até mesmo em fogões elétricos e aquecedores, sob intensa pressão comercial para obter redução de custos no consumo energético, neste segmento o consumo de energia por lá é determinante até para a implantação das empresas, pois cada estado possui legislação e características próprias quanto ao uso de energia.

Outro fator interessante é o uso de alumínio nas estruturas das máquinas. Às vezes, são utilizadas volumosas vigas com geometrias diferenciadas que concedem resistência e peso reduzido em até 70% aos equipamentos. No Brasil, isso requer uma análise mais profunda, mesmo porque não se encontra esse tipo de perfil no mercado nacional.

No projeto clássico das máquinas de vacuum forming, sua cinemática de movimentação inclui elementos pneumáticos e mecânicos, todavia com a modernização e automação das máquinas, faz-se necessário o uso de servo motores para determinados acionamentos e movimentos.

Assim como em todos os processos de transformação, existe a carência da mão de obra qualificada.

Talvez isso seja muito mais evidente por aqui, devido à falta de cursos específicos sobre o assunto, demonstrando o funcionamento e características dos equipamentos, comportamento do material, detalhes dos moldes e do processo, além da identificação de defeitos e como corrigi-los.

 

Plástico Moderno, Transformação: Termoformagem a vácuo une versatilidade e baixo custo
Alexandre Farhan
Para isso, a Escola LF está criando um curso inovador e inédito para atender esse mercado carente de profissionais qualificados.

Alexandre Farhan é administrador de empresas e técnico em plásticos pelo Senai-SP, com 30 anos de atuação no setor. Atualmente, é diretor da Escola LF, especializada na formação de profissionais para a indústria de transformação plástica pelos processos de injeção, sopro e extrusão.

www.escolalf.com.br

alexandre@escolalf.com.br

2 Comentários

  1. Olá, estou entrando agora nesta área , é muito confuso para quem esta gatinhando neste ramo de produção, estava pronto para negociar uma maquina de vacuum forming , em valor bem atrativo R$ 19.000.00 área de trabalho 600mm x 500mm mais depois desta matéria vou perguntar como é processo de aquecimento , cheguei a ver outros modelos de outras empresa mais além de caro , não é compatível para o micro empreendedor , para uma.maquina que faz 1 ou 2 moldes nas medidas 60×60 no máximo produzindo peças de 2 a 3 minutos de cada vez custando R$ 42.000.00 ! Como o micro empreendedor vai conseguir ter competitividade com empresas que tem uma larga escala de produção ? Só compra uma maquina destas que não faz uma pesquisa aprofundada , a coisa é tão ilusório , que através de uma matéria falando de tal produto , se o comprador não ficar em alerta ele não vai notar que esta sendo a induzido a comprar o produto do esclarecedor de qual maquina é a melhor , quem esta engatinhando é for compulsivo compra a maquina de olhos fechados , no final que acaba trabalhando para maquina é o investidor, agora eu estou pensado para quem vou ter que trabalhar para uma maquina que produz 2 formas de 2 a 5 minutos que não tem o infra vermelho que no final do ano vou entender que trabalho para empresa que fabrica a maquina e para o conta de luz ou para uma maquina que produz no mesmo tempo que a primeira mais gasta pouco a luz mais que no final das contas o valor da maquina vai da o mesmo valor de luz que vou pagar no final do ano ? Eu quero alertar o micro empreendedor, pesquisem bem , antes de sair comprando maquinas de produção fictícia ,Pôr que no final das contas os únicos que vão ganhar dinheiro são os fabricantes das maquinas , você paga um valor alto para produzir 2 pecas a cada 2a3 minutos para vender um peças R$ 18.80 para consumidor final sendo que R$ 8.00 da matéria prima , e R$ 00.50 do conta de luz , para no final final você empreendedor perceber que a mesma empresa que te vende a matéria prima produz o mesmo produto que você , e vende a R$ 4.00 com um custo bem.mais baixo que o seu , porque as maquinas de produção produzem em alta escala , Brasil continua sendo o Brasil .

  2. Boa noite. Interessante a matéria porém discordo de muitos pontos com relação ao conhecimento dessa tecnologia no Brasil. Infelizmente dou certo credito a essa opinião pois aqui tudo é fruto de exploração, o conhecimento tem um preço que, no Brasil, é utópico e acaba por limitar o conhecimento. Por outro lado, seja por estudos ou tentativas e erros práticos que muitos profissionais acabam pó deter fontes únicas de conhecimentos. Obrigado. Fabrico peças artesanais em vacum forminh e por muitos anos fui processista em industrias aeronáuticas.

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