Moldagem por injeção de protótipos

Algumas pessoas pensam que a moldagem por injeção de plástico é apenas para a produção em massa de produtos finais; a maioria das pessoas pensa que os moldes de aço são para moldagem de alto volume de produção e os moldes de alumínio são para moldagem por injeção de baixo volume mas de produção cara. No entanto, está mais do que na hora de essas suposições serem questionadas. Assim, a moldagem por injeção, que normalmente é considerada um processo adequado para a produção de grandes volumes, também pode ser usada com eficácia na prototipagem e na produção de baixos volumes.

Sim, os moldes de injeção de protótipos têm alguns custos, mas eles não são muito altos no mundo atual. Ao contrário do que acontecia no passado, quando se dizia que a fabricação de moldes levava meses, um parceiro de fabricação competente pode agora criar moldes em semanas.

Ao falar de moldagem por injeção de protótiposPara obter um bom resultado, é preciso levar em consideração o panorama geral. Isso inclui o projeto da peça, o tipo de material a ser usado, o custo das ferramentas e o tempo gasto no processo de produção. Quando você consegue analisar o quadro geral, pode evitar tomar decisões que são caras e demoradas. Portanto, se alguém o informou que a moldagem por injeção não é adequada para prototipagem, é hora de mudar de ideia.

Explorando a moldagem por injeção de protótipos

Nos últimos anos, a tecnologia de impressão 3D mudou o significado do termo prototipagem rápida e agora é uma opção viável para a fabricação tradicional. Com o avanço da tecnologia de impressão, a sinterização do material e o processo de acabamento, além da disponibilidade de mais materiais para uso, novas oportunidades foram criadas. Um dos principais desenvolvimentos é a capacidade de usar a impressão 3D no desenvolvimento de ferramentas de protótipos moldados por injeção para prototipagem e produção de pequenas tiragens. Essa técnica está sendo gradualmente incorporada por desenvolvedores de produtos, fabricantes de ferramentas e fabricantes contratados devido aos seguintes benefícios.

Convencional protótipo de moldagem por injeção é amplamente conhecido por ser muito eficiente em execuções de produção de alto volume. Os moldes de alumínio são capazes de produzir milhares de peças, enquanto os moldes de aço oferecem a maior capacidade de produção em massa. No entanto, esses processos convencionais geralmente são burocráticos e caros, especialmente quando há erros no processo. A aplicação de ferramentas impressas em 3D na moldagem por injeção de protótipos é mais barata do que quando se tem de ir para a produção em escala total, além de reduzir as chances de ter de consertar erros nas ferramentas.

Prós da moldagem por injeção na prototipagem

A moldagem por injeção de protótipos é uma das técnicas úteis que podem ser empregadas no processo de desenvolvimento de produtos para minimizar o risco da produção em massa. Veja a seguir os benefícios que podem ser obtidos:

Prototipagem acessível

O uso da impressão 3D no desenvolvimento de protótipos de moldes de injeção podem ser de grande ajuda para reduzir o custo e o tempo gasto no processo de prototipagem. Os moldes tradicionais são feitos de alumínio ou aço; são caros e não podem ser facilmente alterados depois de feitos, o que se torna um desafio se forem necessárias alterações. No entanto, os moldes impressos em 3D são mais baratos e mais rápidos para fazer modificações, conforme destacado na comparação de custos e na análise de tempo do ferramental.

Teste funcional realista

A moldagem por injeção de protótipos também é relativamente barata e permite testar um produto com o material do qual ele será feito. Os moldes impressos em 3D são geralmente de plástico e podem ser reforçados com fibras de cerâmica; eles podem suportar a pressão de trabalhar com diferentes termoplásticos, como policarbonato, náilon 66, ABS, POM, Ultem e GF Ultem. Isso possibilita a criação de mais de vinte protótipos que são quase semelhantes ao produto final para teste e avaliação.

Ciclos de feedback rápidos

É imperativo observar que o feedback é um aspecto essencial no desenvolvimento de produtos e, portanto, deve ser o mais rápido possível. A moldagem por injeção de protótipos permite a produção de pequenas quantidades de peças que podem ser facilmente fornecidas aos testadores beta e aos departamentos de engenharia. Esse curto prazo de entrega é especialmente útil para a satisfação do cliente e para organizações com filiais ou instalações, para garantir que não fiquem sem peças de reposição.

Prevenção de problemas em estágio avançado

Não é normal atingir a perfeição na primeira tentativa de projetar. Os maiores problemas são o tempo e o dinheiro que são desperdiçados com os erros que ocorrem nas fases posteriores do projeto. Se a ideia da moldagem por injeção de protótipos for aplicada nos estágios iniciais do desenvolvimento, será possível evitar alguns problemas de produção, pois eles serão identificados e resolvidos antes que se agravem.

Portanto, com a aplicação da moldagem por injeção de protótipos, os desenvolvedores de produtos estão em condições de criar uma maneira melhor e mais eficiente de desenvolver o produto que ajudará a preencher a lacuna entre o conceito e a produção real do produto.

Comparação entre a moldagem de protótipos e a moldagem em massa

A classificação da moldagem por injeção de plástico é feita principalmente em relação ao número de peças que estão sendo fabricadas; isso é feito entre a produção de protótipos e a produção de peças de uso final. Embora os dois métodos sejam semelhantes nas técnicas usadas para produzir a peça, ambos são projetados para serem econômicos, funcionais e mecanicamente fortes para a peça específica. A principal diferença está no tipo de molde empregado.

Na moldagem de protótipos, o processo envolve o uso de um molde usinado por CNC para injetar termoplástico derretido e depois resfriá-lo. O que torna esse processo único é o fato de serem usados moldes de alumínio em vez dos moldes de aço convencionais. Os moldes de alumínio não só aumentam a taxa de fabricação, mas também reduzem o custo de fabricação e, portanto, são apropriados para a fabricação de peças adequadas para uso.

Podem ser usados diferentes tipos de materiais plásticos de engenharia, o que oferece uma ampla gama de opções, mesmo que o molde seja feito de um único material. O principal objetivo da moldagem de protótipos é reduzir o tempo necessário para a fabricação e o custo total da fabricação.

Quando optar pela moldagem por injeção de protótipos?

A seguir estão alguns dos fatores que ajudam a determinar quando usar a moldagem de protótipos. Em primeiro lugar, ela é eficaz durante o estágio de projeto e ao testar os materiais, pois oferece uma abordagem realista para a análise de custos e possibilidades. Em segundo lugar, ao verificar a funcionalidade de peças que serão produzidas em grande quantidade, a moldagem de protótipos oferece uma excelente oportunidade de testar as peças antes de passar para a produção em larga escala.

Além disso, a moldagem de protótipos pode aumentar a eficiência de P&D e reduzir o tempo de lançamento no mercado, razão pela qual é popular entre as empresas que se esforçam para entrar no mercado rapidamente. Outro fator que precisa ser levado em conta é a moldagem de protótipos, que é adequada quando a produção deve ser de cerca de 10.000 unidades, e o custo da moldagem é relativamente alto.

Por outro lado, a moldagem para produção em massa implica o uso de moldes feitos de materiais de aço para uso a longo prazo na fabricação de um grande número de peças. Esses moldes também são capazes de acomodar geometrias de peças mais complexas e são projetados para suportar longos ciclos de produção. Os custos de fabricação de moldes de produção em massa são relativamente mais altos do que os de moldes de protótipo devido ao uso de aço de alta qualidade e processos demorados; no entanto, o custo por peça é relativamente baixo para grandes quantidades. No entanto, os moldes de produção em massa levam mais tempo para serem fabricados e exigem mais dinheiro no início, mas são mais baratos por peça e são ideais para grandes tiragens de produção.

Vantagens da moldagem por injeção de plástico

Moldagem por injeção rápida de peças plásticas por meio de prototipagem tem inúmeros benefícios que são muito importantes no desenvolvimento de produtos. Esse método não apenas permite que engenheiros e projetistas confirmem a qualidade das peças, mas também que usem peças reais para testes de mercado antes de finalizar os projetos. Além da verificação do projeto e da validação estrutural, a moldagem por injeção de protótipos rápidos ajuda a otimizar os projetos de ferramentas para as execuções de produção.

Ele se mostra mais útil para produtos com altos padrões estéticos e de desempenho durante os estágios iniciais do ciclo de vida do produto. É aconselhável consultar a MSI Mold para obter uma cotação de moldagem por injeção de protótipo rápido antes de investir em ferramentas de produção caras. Aqui estão alguns outros benefícios significativos da prototipagem de peças plásticas antes da fabricação em escala total:

1. Lançamento acelerado e confiável de produtos: A prototipagem e os testes de mercado podem ajudar a superar uma série de problemas que são a causa principal de muitos fracassos de produtos, incluindo estimativas de custo imprecisas e compreensão inadequada do mercado. Essa abordagem torna o processo de levar um produto ao mercado menos problemático e mais eficaz.
2. Funcionalidade e aparência aprimoradas do produto: É mais fácil avaliar o desempenho e a aparência das amostras do protótipo no mundo real do que avaliar o mesmo a partir dos desenhos de engenharia ou até mesmo das visualizações.
3. Processo de design simplificado: A prototipagem é útil para reduzir o tempo total gasto na engenharia e na revisão do projeto, pois oferece uma prova física da viabilidade de um produto. Isso ocorre porque, quando se tem um protótipo de peça de moldagem por injeção de plástico em mãos, é mais fácil convencer as partes interessadas.
4. Economia de custos com ferramentas: A moldagem por injeção de protótipos rápidos é útil para revelar quaisquer problemas que possam estar presentes antes de serem incorporados ao ferramental de produção, minimizando assim as chances de ter que refazer o ferramental. Essa abordagem é proativa e resulta em muita economia a longo prazo, em comparação com a abordagem reativa.

Assim, o uso da moldagem por injeção de protótipos rápidos para a produção de peças plásticas não só garante a qualidade do produto e sua comercialização, mas também ajuda a melhorar o processo de desenvolvimento do produto em termos de tempo e custo.

Considerações sobre a seleção de materiais na moldagem por injeção

A seleção do material correto é muito importante tanto na moldagem por injeção de protótipos quanto na moldagem por injeção de produção. No entanto, eles podem usar os mesmos plásticos, desde que atendam a alguns fatores. Por exemplo, o material de náilon com enchimento de vidro é bom para a produção, mas desgasta os moldes de injeção de protótipos mais rapidamente porque é abrasivo. No entanto, quando se trata da prototipagem de um conjunto de aproximadamente 100 peças, o desgaste não é tão crítico quanto na fabricação de 10.000 peças.

Há uma diferença entre o que é conhecido como plásticos de commodities e plásticos de engenharia em termos do material usado. Os plásticos de commodities são mais baratos do que os plásticos de engenharia, mas podem não ter as mesmas características mecânicas. Por exemplo, Moldagem por injeção de PEEKO plástico de engenharia, usado em dispositivos médicos, é relativamente caro e pode estar disponível em baixos MOQs, especialmente se for comprado em grandes quantidades.

Se você quiser fazer um protótipo que funcione como um protótipo real, poderá usar um material mais barato, como a polifenilsulfona (PPSU). Entretanto, vale a pena mencionar que PPSU pode ser suficiente, mas pode não desafiar a moldabilidade de sua peça na medida em que o material de produção pretendido é o PEEK. Outra opção poderia ser a aplicação do método de manufatura aditiva com a ajuda de filamentos de impressão 3D de materiais como PPSU ou PEEK. Esse método pode ser útil para reduzir os custos de ferramental e permite o uso do material plástico preferido.

Portanto, a seleção do material é um dos fatores mais importantes que determinam o sucesso dos processos de moldagem por injeção do protótipo e da produção e o custo das peças finais, atendendo aos requisitos mecânicos e de moldabilidade.

Comparando os recursos de moldes de injeção para protótipos e produção: Aço Vs. Alumínio

A diferença entre os moldes de injeção para protótipo e para produção não se limita apenas à seleção do metal. Ambos podem ser feitos de alumínio ou aço, mas diferem em uma série de parâmetros significativos. Um deles é a classe de molde da SPI (Society of Plastics Industry), sendo a Classe 105 projetada para a produção de protótipos, que geralmente não ultrapassa 500 peças. Esse sistema de classificação define os padrões de acabamento do molde que são fundamentais para o desempenho do molde e a qualidade da peça.

Na moldagem por injeção de protótipos, a ênfase é colocada na qualidade da peça e não na durabilidade da ferramenta. Isso é particularmente importante durante os FAIs para verificar se as peças têm as características necessárias ou não. Enquanto os moldes de injeção de produção se concentram no tempo de ciclo e na vida útil da ferramenta, os moldes de protótipo se concentram em obter a melhor qualidade da peça, mesmo que isso signifique perder alguma otimização do tempo de ciclo.

Por outro lado, o projeto e a construção dos moldes de injeção de produção se concentram em aspectos como tempo de ciclo, qualidade das peças e vida útil das ferramentas (ciclos). Esses moldes são projetados para serem usados em produção de alto volume com peças de alta qualidade e pouca ou nenhuma necessidade de substituição frequente.

A decisão sobre qual molde de injeção usar, protótipo ou produção, depende de vários fatores, como a aplicação, a quantidade de peças necessárias e a qualidade. Cada tipo de molde tem seus pontos fortes e fracos, e é importante entender essas diferenças ao escolher um molde para moldagem por injeção.

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Se estiver buscando serviços profissionais de moldagem por injeção de protótipos, você pode recorrer à Sinceretech. Eles têm parceiros de fabricação confiáveis em todo o mundo que se concentram na moldagem por injeção e fornecem serviços desde o conceito até a produção. A Sinceretech oferece muitos serviços, como Impressão 3D e moldagem por injeção, para que você possa selecionar o processo adequado, dependendo da fase de desenvolvimento. Essa abordagem integrada leva à eficiência no processo de produção, pois pode ser usada para criar peças complexas, por exemplo, protótipos, com muita velocidade.