A moldagem por injeção é um processo de fabricação amplamente usado para produzir itens de brinquedos e bugigangas de plástico a painéis de carrocerias de automóveis, garrafas de água e caixas de telefones celulares. Um plástico líquido é forçado a moldar e curar - parece simples, mas é um processo complexo. Os líquidos utilizados variam de vidro quente a uma variedade de plásticos - termoendurecível e termoplástico.
História
A primeira máquina de moldagem por injeção foi patenteada em 1872 e a celulóide foi usada para produzir itens simples do dia a dia, como pentes de cabelo.
Logo após a Segunda Guerra Mundial, um processo de moldagem por injeção muito aprimorado - 'injeção por parafuso' foi desenvolvido e é a técnica mais usada atualmente. Seu inventor, James Watson Hendry, desenvolveu mais tarde 'moldagem por sopro', que é usada, por exemplo, para produzir garrafas plásticas modernas.
Tipos de plástico
Os plásticos usados na moldagem por injeção são polímeros - produtos químicos - termoendurecíveis ou termoplásticos. Os plásticos termoendurecíveis são fixados pela aplicação de calor ou por meio de uma reação catalítica. Uma vez curados, eles não podem ser transformados e reutilizados - o processo de cura é químico e irreversível. Os termoplásticos, no entanto, podem ser aquecidos, derretidos e reutilizados.
Os plásticos termoendurecíveis incluem epóxi, resinas poliéster e fenólicas, enquanto os termoplásticos incluem nylon e polietileno. Existem quase vinte mil compostos plásticos disponíveis para moldagem por injeção, o que significa que existe uma solução perfeita para quase todos os requisitos de moldagem.
O vidro não é um polímero e, portanto, não se enquadra na definição aceita de termoplástico - embora possa ser derretido e reciclado.
O molde
A fabricação de moldes tem sido historicamente um ofício altamente qualificado ('fabricação de moldes'). Um molde é geralmente em dois conjuntos principais presos juntos em uma prensa. Fazer um molde geralmente requer um design complexo, várias operações da máquina e um alto grau de habilidade.
A ferramenta geralmente é de aço ou cobre-berílio, usada na fabricação de moldes, requer tratamento térmico para endurecê-la. Alumínio é mais barato e mais fácil de usinar e pode ser usado para produção de produção mais curta. Atualmente, as técnicas de fresamento controlado por computador e erosão por faísca ('EDM') permitiram um alto grau de automação do processo de fabricação de moldes.
Alguns moldes são projetados para produzir várias peças relacionadas - por exemplo, um kit de aeromodelo - e são conhecidas como moldes de família. Outros desenhos de moldes podem ter várias cópias ('impressões') do mesmo artigo, produzidas em uma 'injeção' - ou seja, uma injeção de plástico no molde.
Como funciona a moldagem por injeção
Existem três unidades principais que compõem uma máquina de moldagem por injeção - a tremonha de alimentação, o barril do aquecedor e o aríete. O plástico na tremonha é granular ou em pó, embora alguns materiais, como borracha de silicone, possam ser líquidos e não necessitem de aquecimento.
Uma vez na forma de líquido quente, o aríete ('parafuso') força o líquido no molde firmemente preso e o líquido endurece. Plásticos derretidos mais viscosos requerem pressões mais altas (e cargas de prensagem mais altas) para forçar o plástico a todas as fendas e cantos. O plástico esfria quando o molde de metal conduz o calor para longe e, em seguida, a prensa é alternada para remover a moldagem.
No entanto, para plásticos termoendurecíveis, o molde será aquecido para fixar o plástico.
Vantagens da moldagem por injeção
A moldagem por injeção permite a fabricação de formas complexas, algumas das quais quase impossíveis de produzir economicamente por qualquer outro meio.
A ampla gama de materiais permite a correspondência quase exata das propriedades físicas exigidas pelo artigo, e a moldagem multicamada permite adaptar propriedades mecânicas e aparência visual atraente - mesmo em escova de dente
Em volume, é um processo de baixo custo, sem dúvida com um impacto ambiental mínimo. Há pouco refugo criado nesse processo, e refugo que é produzido, e é retificado e reutilizado.
Desvantagens da Moldagem por Injeção
O investimento em ferramentas - fabricação de moldes - normalmente requer alto volume de produção para recuperar o investimento, embora isso dependa do artigo específico.
A produção das ferramentas leva tempo de desenvolvimento e algumas peças não se prestam prontamente a um projeto prático de molde.
A Economia da Moldagem por Injeção
Um molde de alta qualidade, embora de custo relativamente alto, será capaz de produzir centenas de milhares de 'impressões'.
O plástico em si é bastante barato e, apesar da energia necessária para aquecer o plástico e dar um ciclo pressione (para remover cada impressão), o processo pode ser econômico até para os itens mais básicos, como garrafas cápsulas.
A moldagem por injeção barata levou finalmente a descartabilidade - por exemplo, de barbeadores e canetas esferográficas.
Com várias centenas de novos compostos plásticos sendo desenvolvidos a cada ano e técnicas modernas de fabricação de moldes, a moldagem por injeção certamente continuará aumentando em uso nos próximos cinquenta anos. Embora os plásticos termoendurecíveis não possam ser reciclados, seu uso, principalmente para componentes de alta precisão, também deve crescer.