Um guia completo para moldes de injeção de alumínio e sua eficiência de custo 

Devido à sua relação custo-benefício, velocidade de produção rápida e alta precisão, os moldes de injeção de alumínio se tornaram ferramentas comuns no campo da moldagem por injeção de plástico. Os moldes são feitos de ligas de alumínio de alta qualidade e são amplamente usados para prototipagem, produção de baixo a médio volume, etc., com tempos de liberação apertados. O molde de alumínio não tem um ciclo de resfriamento longo como o do molde de aço e, portanto, tem taxas de resfriamento mais rápidas, encurta o tempo de ciclo e melhora a economia de produção em relação ao molde de aço. Da mesma forma, na moldagem por injeção de alumínio, o projeto do molde e a usinagem em fresagem CNC (Controle Numérico Computadorizado) avançada e EDM (Usinagem por Descarga Elétrica) são feitos para o processo de moldagem. Depois disso, o molde está pronto para receber o plástico derretido, que é injetado sob alta pressão na cavidade. Como o alumínio tem alta condutividade térmica, o plástico pode esfriar e solidificar rapidamente, permitindo ciclos de produção mais rápidos do que os usados com moldes de aço. As peças moldadas são então cortadas e acabadas para garantir a qualidade quando forem ejetadas.

O custo inicial mais baixo dos moldes de alumínio em relação aos moldes de aço é uma das principais vantagens dos moldes de alumínio para moldagem por injeção. Isso é ideal para fabricantes que desejam pouca ou nenhuma produção sem sacrificar a qualidade, pois são projetos baratos, mas de qualidade, para produção de pequenas tiragens. No entanto, ao contrário dos moldes de aço, os moldes de alumínio exigem peças de reposição frequentes e duram apenas de 10.000 a 100.000 ciclos, dependendo da manutenção e da seleção do material. A manutenção regular é necessária para garantir que os moldes de injeção de alumínio durem o maior tempo possível. Por outro lado, a limpeza após cada ciclo, a observação de desgaste e danos e o revestimento para proteção e condições de armazenamento podem ajudar a aumentar a vida útil.

Este artigo discutirá todo o processo do alumínio molde de injeção, os benefícios, a vida útil, a manutenção e a faixa de custo.

O que é um molde de injeção de alumínio?  

Um molde de injeção de alumínio é um molde fabricado principalmente de alumínio ou ligas de alumínio para moldagem por injeção de peças plásticas. Esses moldes, comparados aos moldes de aço convencionais, teriam vantagens notáveis na velocidade de produção e no investimento inicial.

Especificamente, os moldes de alumínio são ótimos para prototipagem, produção de baixo a médio porte e em setores que necessitam de iterações rápidas de peças.

Como funcionam os moldes de injeção de alumínio

1. Projeto de molde e usinagem CNC  

A primeira etapa do processo de projeto do molde de injeção de alumínio é projetar o molde de injeção de alumínio com base nas propriedades plásticas da peça desejada. A modelagem do projeto auxiliado por computador (CAD) é feita por engenheiros para criar modelos 3D. Uma vez decidido o molde, ele é usinado em CNC a partir de um bloco de alumínio, de modo que a precisão e a exatidão sejam muito altas.

2. Preparação e configuração do molde

Em seguida, os processos de acabamento, como polimento, revestimento e pino ejetor, são aplicados ao molde após a usinagem. Eles ajudam a aumentar a durabilidade do molde e a suavizar o fluxo do plástico. Depois que o molde é montado em uma máquina de moldagem por injeção, ele está pronto para a produção.

3. Injeção de plástico e preenchimento do molde  

O equipamento de moldagem por injeção derreterá pellets de plástico (ABS, polipropileno, náilon) para criar o plástico em um estado fundido que será injetado na cavidade do molde de alumínio sob alta pressão. Além disso, o projeto do molde cria um preenchimento uniforme para evitar problemas como bolsas de ar e espessura não uniforme.

4. Resfriamento rápido e solidificação

A condutividade térmica é uma das melhores propriedades térmicas que podem ser adquiridas pelos moldes de alumínio para a moldagem por injeção. Devido ao seu recurso superior de dissipação de calor, o alumínio esfria e solidifica mais rapidamente do que o aço. Isso diminui o tempo de ciclo, reduzindo a produção.

5. Ejeção da peça acabada

Quando o plástico atinge o resfriamento suficiente para se solidificar, os pinos ejetores empurram a peça para fora do molde. O produto final refinado é feito, se necessário, com pequenos cortes ou pós-processamento.

6. Repetir o processo

O molde se fecha mais uma vez e o ciclo continua para a produção em massa. Os moldes de alumínio são eficazes para ciclos rápidos e, portanto, esses tipos de moldes fazem sentido para prototipagem rápida e tiragens de produção baixa a média.

Por que os moldes de alumínio são melhores

• Uma melhor dissipação de calor que levará a tempos de ciclo mais rápidos.
• Requer menos calor (e, portanto, menos consumo de energia).
• As modificações (alterações ou aprimoramentos no projeto) são mais fáceis de fazer

O uso de moldes de injeção de alumínio permite que os fabricantes criem peças plásticas de alta qualidade a baixo custo e em pouco tempo.

Vida útil e manutenção de moldes de alumínio

Vida útil dos moldes de injeção de alumínio

A vida útil dos moldes de injeção de alumínio é determinada por várias causas, como a qualidade do material, a quantidade de produção e também o tipo de plástico. Por exemplo, os moldes de alumínio podem sustentar uma média de 10.000 a 100.000 ciclos de injeção, razão pela qual os moldes de alumínio são comumente usados para produções de baixo a médio volume.

Embora os moldes de alumínio tenham uma vida útil mais curta em comparação com os moldes de aço, que podem suportar de 500.000 a mais de um milhão de ciclos. Obviamente, sua vida útil pode ser bastante ampliada por meio de revestimento protetor, projeto adequado e manutenção.

Vários fatores afetam a vida útil dos moldes de alumínio.

1. Seleção de materiais: As ligas de alumínio de grau inferior não são tão fortes e duráveis quanto as ligas de alumínio de alto grau, como 7075 ou QC 10.

2. O ambiente de produção: Eles são expostos a altas pressões de injeção em condições de fabricação e estão em contato com materiais altamente abrasivos (como plásticos preenchidos com vidro), o que contribui para um desgaste mais rápido.

3. Isso incluiria o resfriamento e a ciclagem térmica:  o molde de alumínio esfria muito mais rápido do que um molde de aço, resultando em menos estresse térmico. Entretanto, flutuações extremas de temperatura podem causar rachaduras com o tempo.

4. Revestimentos e tratamentos de superfície: A niquelagem, a anodização ou os revestimentos duros podem ser tratamentos eficazes para evitar o desgaste e a corrosão e, portanto, aumentar a vida útil de um molde.

Embora os moldes de alumínio não sejam satisfatórios para altas produções, com projeto e cuidados adequados, eles podem durar o suficiente para atender a protótipos e produções de baixa a média escala em um nível relativamente econômico.

Manutenção de moldes de injeção de alumínio 

Para obter a vida útil máxima do molde de alumínio para moldagem por injeção e uma qualidade consistente das peças, é necessário fazer uma manutenção regular. Os moldes de alumínio, ao contrário dos moldes de aço, são mais macios e mais propensos a arranhões ou danos, portanto, é necessário fazer mais manutenção preventiva.

Procedimentos de manutenção diária

Após cada ciclo de produção, por exemplo, você deve limpar o molde para se livrar de qualquer resíduo plástico, detritos e contaminação. Agentes de limpeza não abrasivos são usados para evitar arranhões na superfície do molde. Para ajudar a evitar a aderência durante a produção, pode ser aplicado um agente desmoldante leve.

Inspeção periódica e reparos

As inspeções de rotina permitem a identificação precoce de arranhões na superfície, amassados ou pequenas rachaduras e sinais de desgaste precoce. Garantir que haja pinos ejetores suficientes, canais de resfriamento suficientes e áreas de ventilação suficientes garante que o molde continue funcionando e permaneça eficiente. Pequenos reparos, ou seja, polimento ou novo revestimento, podem ser usados para restaurar o desempenho do molde caso seja detectado desgaste.

Armazenamento e proteção

Os moldes de alumínio devem ser armazenados quando não estiverem em uso em um ambiente seco e com temperatura controlada para que não ocorra corrosão. Para manter o molde em boas condições, recomenda-se a aplicação de uma camada protetora ou de um spray de proteção contra ferrugem antes do armazenamento.

Problemas e soluções comuns de manutenção

1. Arranhões na superfície: Os pontos altos podem ser reduzidos à suavidade com o uso de compostos de polimento fino ou revestimentos.

2. Mudança de temperatura (rachaduras ou deformações): Não submeta a mudanças drásticas de temperatura, utilize aquecimento e resfriamento graduais.

3. Peças moldadas: Aplique os agentes desmoldantes ao seu projeto de peça para melhorar a ejeção do molde.

4. Corrosão ou oxidação: Eles devem ser armazenados em um ambiente controlado, onde são protegidos por revestimentos.

Quando devemos optar por produzir moldes de injeção de alumínio? 

1. Quando você precisa de prototipagem rápida

Quando uma empresa precisa desenvolver um novo produto, mas necessita dos protótipos de forma rápida e econômica, os moldes de injeção de alumínio são uma solução rápida e econômica. Ao contrário dos moldes de aço, que podem levar meses, esses moldes permitem que os fabricantes façam peças de teste dias ou semanas depois. Além disso, eles permitem mudanças rápidas no projeto e ajudam a diminuir os custos de desenvolvimento antes de entrar em produção em larga escala.

2. Se seu volume de produção for baixo a médio

Para a fabricação de 10.000 a 100.000 peças plásticas, o molde de alumínio é uma alternativa ideal ao molde de aço para o benefício do fabricante. Eles são baratos no início, têm ciclos de produto mais curtos e boa vida útil longa, o que os torna perfeitos para produtos de pequena tiragem ou sazonais. Os moldes de alumínio, diferentemente dos moldes de aço, que exigem um alto investimento inicial, permitem que a empresa reduza os custos sem comprometer a qualidade.

3. Quando a velocidade e a eficiência são importantes

Como o alumínio é um material de alta condutividade térmica, o plástico injetado esfria muito mais rápido nos moldes de alumínio do que nos moldes de aço. Esse arranjo leva a tempos de ciclo mais curtos, maior eficiência de produção e menor consumo de energia. Os moldes de alumínio são preferidos por empresas que exigem um tempo de resposta rápido e que precisam de maior eficiência no fluxo de trabalho.

4. Quando você precisa de ferramentas econômicas

Devido ao alto custo de estabelecer moldes de aço para uma startup, uma pequena empresa ou para colocar um produto em teste, esse pode não ser um investimento decorativo. Além disso, os moldes de injeção de alumínio são muito mais baratos do que seus equivalentes, portanto, é uma boa ideia selecioná-los se você tiver um orçamento baixo. Para uma empresa que não sabe ao certo se seu produto exigirá muita produção de alto volume, os moldes de alumínio reduzem os riscos financeiros, mas certifique-se de que as peças sejam de alta qualidade.

5. Quando são necessários alta precisão e acabamento de superfície

Para obter alta precisão e acabamento de superfície suave, os moldes de alumínio são ideais para uso. O uso de moldes de alumínio é necessário para a produção de tolerâncias rígidas e superfícies livres de defeitos nos setores de dispositivos médicos, eletrônicos de consumo e fabricação aeroespacial. Os métodos atuais de usinagem e acabamento fazem com que os fornecedores de moldes de alumínio sejam capazes de fornecer peças de excelente qualidade e, às vezes, tornar desnecessário o processamento secundário.

6. De que forma os moldes de alumínio podem não ser adequados

Há vários benefícios associados aos moldes de injeção de alumínio, mas nem todas as situações se beneficiarão de seu uso. Os moldes de aço, entretanto, são mais adequados para volumes de produção de mais de 500.000 peças devido à sua durabilidade e longevidade. No setor de moldagem de alta pressão, os moldes de alumínio podem se desgastar mais rapidamente e, portanto, não devem ser usados em condições extremas de fabricação.

Benefícios dos moldes de injeção de alumínio

1. Tempo de produção mais rápido

Como os moldes de injeção de alumínio oferecem uma dissipação de calor muito melhor do que um molde de aço, o plástico injetado esfria muito mais rápido. Consequentemente, os ciclos de produção com esses moldes são consideravelmente mais curtos do que com os moldes de aço, o que também aumenta a eficiência.

2. Custos iniciais mais baixos

Os moldes de alumínio são muito mais baratos de produzir do que os moldes de aço usados na moldagem por injeção. Isso os torna uma excelente opção para startups, fabricantes de pequenos lotes e empresas que estão trabalhando no desenvolvimento de protótipos.

3. Usinagem e modificações mais fáceis

A fabricação de moldes é mais rápida e menos dispendiosa devido ao fato de o alumínio ser mais fácil de cortar e moldar do que o aço. Além disso, a flexibilidade do projeto pode ser alcançada com menos esforço para fazer modificações e ajustes.

4. Acabamento de superfície de alta qualidade

Os moldes de alumínio proporcionam leveza e bom acabamento das peças, sem a necessidade de pós-processamento. Os moldes de injeção de alumínio são usados por muitos setores para criar peças com um design suave e detalhado, feitas com alta precisão.

5. Favorável ao meio ambiente

Os moldes de injeção de alumínio são uma opção sustentável em comparação com as alternativas de aço, pois esse é um material reciclável.

Moldes de injeção de alumínio vs. moldes de aço 

Dois recursos vitais na produção de moldes são os moldes de injeção de alumínio e os moldes de aço.

• O custo inicial dos moldes de injeção de alumínio permanece mais baixo, enquanto os moldes de aço continuam tendo despesas mais altas.
• A velocidade de produção entre os moldes de injeção de alumínio e os moldes de aço varia, pois os moldes de alumínio passam por um resfriamento mais rápido, mantendo ciclos mais curtos, ao contrário dos moldes de aço, que operam com ciclos de produção mais longos.
• Os moldes de aço duram mais do que os moldes de injeção de alumínio devido à sua faixa operacional de 100.000 a mais de 100.000 ciclos, enquanto os moldes de alumínio têm uma vida útil de 10.000 a 100.000 ciclos.
• Os moldes de alumínio oferecem melhor usinabilidade do que os moldes de aço, mas os moldes de aço apresentam maiores desafios de modificação para o usuário.
• O acabamento da superfície demonstra alta qualidade, além de exigir acabamento adicional por meio de polimento.
• Os moldes de alumínio são mais econômicos do que os moldes de aço para a fabricação de produtos em ambientes de produção de curto a médio prazo, pois estendem menos ciclos de produção.

Aplicações dos moldes de injeção de alumínio

1. Prototipagem e desenvolvimento de produtos

As empresas de prototipagem rápida escolhem os moldes de injeção de alumínio tanto pelo preço acessível quanto pela capacidade de executar modificações rápidas no projeto.

2. Produção de baixo a médio volume

A combinação de preço acessível e entrega de qualidade torna os moldes de injeção de alumínio adequados para a fabricação de 10.000 a 100.000 peças sem efeitos negativos.

3. Bens médicos e de consumo

Os moldes de alumínio atendem a vários setores dedicados a dispositivos médicos, bem como à fabricação de produtos de consumo, porque essas aplicações precisam de componentes precisos feitos com eficiência.

4. Componentes aeroespaciais e automotivos

Os efeitos positivos dos moldes de alumínio incluem a fabricação de componentes leves que criam estruturas vitais de alto desempenho para veículos aeroespaciais e setores de transporte automotivo.

Custo do molde de injeção de alumínio

• Os moldes de injeção de alumínio mais caros resultam da combinação de três fatores principais, que são o tamanho, a complexidade e o volume de produção.
• Diversas variáveis determinam o custo total da fabricação de moldes de injeção de alumínio.
• Os custos aumentam devido às necessidades incrementais de material, juntamente com o aumento das despesas com mão de obra na produção de moldes de alumínio complexos ou grandes.
• Os fabricantes reforçam os moldes de injeção de alumínio por meio da adição de revestimentos protetores quando se planeja uma produção de alto volume, pois essas modificações aumentam a vida útil do molde.
• O custo aumenta quando se usam moldes de múltiplas cavidades que criam simultaneamente várias peças.
• As alterações implementadas após o início da produção gerarão custos adicionais.

2. O custo de produção de moldes entre os tipos de alumínio e aço merece ser examinado

A tabela a seguir fornece uma análise de custo e velocidade de diferentes tipos de moldes de injeção de plástico durante a produção:

Como escolher o fabricante certo de moldes de injeção de alumínio

Ao escolher um fabricante de moldes de alumínio para moldagem por injeção, leve em consideração:

• Reputação e experiência com fabricantes: Trabalhe com fabricantes que tenham uma excelente reputação e experiência em fabricação de moldes de alta qualidade.
• Garantia de algum recurso de configuração: Não deve ser difícil para o fabricante configurar as peças.
• Maior durabilidade e longevidade: A qualidade do alumínio usado é de alto grau, o que aumenta a vida útil do laptop.
• Tempo de entrega do molde: Qualquer bom fabricante entregará os moldes rapidamente sem comprometer a qualidade.
• Manutenção e reparo: Opte por empresas que ofereçam suporte pós-venda.

Conclusão 

Os moldes de injeção de alumínio são uma maneira eficiente, econômica e rápida de fabricar peças plásticas. Eles são usados para prototipagem rápida, como produção de baixa a média, bem como em setores que exigem alta precisão. Isso garante que os tempos de resfriamento sejam reduzidos a frações do tempo do molde de aço convencional e que os ciclos de produção sejam mais rápidos. Embora os moldes de alumínio tenham um custo inicial mais baixo e uma fabricação mais rápida, o desgaste do aço contra a superfície do metal é maior e não durará tanto tempo. Apesar disso, se a lubrificação, os revestimentos protetores e a limpeza regular forem mantidos, os fabricantes podem estender sua capacidade de uso em até 100.000 ciclos. Dependendo dos volumes de produção, do orçamento e de outros requisitos de um projeto específico, a decisão pode ser tomada entre moldes de alumínio e de aço. 

Os moldes de injeção de alumínio são um substituto ideal para os dispendiosos moldes de aço para projetos de curta duração, protótipos e aplicações sensíveis ao custo. Por outro lado, os moldes de aço são mais apropriados para extrema durabilidade quando é necessário um alto grau de volume de produção. Com conhecimento sobre o processo, os benefícios e a manutenção dos moldes de injeção de alumínio, as empresas podem equilibrar custo, qualidade e eficiência de produção. Independentemente de os moldes de plástico serem usados para produção de pequenos lotes ou para testar novos projetos de produtos, eles são considerados um ativo importante na fabricação moderna de plásticos.

Perguntas frequentes (FAQs)

1. Por que os moldes de injeção de alumínio são usados?

Para a produção de peças plásticas, uma aplicação comum dos moldes de injeção de alumínio é a prototipagem rápida, a produção de baixo a médio volume e os setores que precisam urgentemente de um retorno rápido. Os setores de fabricação de produtos médicos, automotivos, aeroespaciais e de consumo os utilizam com frequência.

2. Quanto tempo duram os moldes de injeção de alumínio?

O Delta D oferece aos clientes uma vida útil longa e altamente eficiente para fins de trabalho com metais, mas a vida útil dos moldes de alumínio depende da qualidade do material, da manutenção e das condições de produção. Eles têm, em média, entre 10.000 e 100.000 ciclos, o que os torna adequados para produção de protótipos e de pequenas tiragens.

3. Os moldes de injeção de alumínio são mais baratos do que os moldes de aço?

A moldagem por injeção de alumínio custa muito menos do que a moldagem de aço. Para velocidades de produção mais rápidas e menos tempo de usinagem, menor custo inicial, eles são econômicos para a fabricação de pequenas tiragens.

4. Quais são os limites dos moldes de alumínio quando submetidos à moldagem por injeção de alta pressão?

Embora os moldes de alumínio sejam capazes de lidar com moldagem por injeção de pressão moderadamente alta, eles não são tão duráveis quanto os moldes de aço para aplicações de pressão de trabalho muito pesada e de alto volume. No entanto, eles podem ser reforçados por revestimentos e reforços de proteção.

5. Quais são os setores mais beneficiados pelos moldes de injeção de alumínio?

Por esse motivo, os moldes de injeção de alumínio são muito úteis para setores como dispositivos médicos, eletrônicos de consumo, prototipagem automotiva e até mesmo aeroespacial.