A indústria moderna é inimaginável sem plásticos. Os polímeros modernos de nível industrial são fáceis de produzir e processar. São muito robustos, resistentes à corrosão e, acima de tudo, muito leves em comparação com os metais. É por isso que são tão populares entre os designers industriais. Devido a esta popularidade, as técnicas de prototipagem plástica tornaram-se muito populares nas últimas décadas. Vamos ver o que eles podem nos oferecer hoje.
Prototipagem de plástico hoje
Durante muito tempo, a produção de plástico foi domínio da produção em massa. Você precisava de um molde de injeção e de uma máquina-ferramenta que injetasse plástico no molde. Todo o sistema era muito caro e qualquer tipo de alteração no projeto de tal sistema é muito cara. É por isso que o metal foi o material de prototipagem número um por muito tempo, especialmente desde o rápido desenvolvimento de sistemas digitais e, portanto, de controles numéricos auxiliados por computador. No entanto, isso mudou com o advento dos processos de prototipagem rápida.
O desenvolvimento da prototipagem plástica rápida
A primeira dessas técnicas foi a fundição de silicone a vácuo, em que ferramentas duras foram substituídas por ferramentas macias. Os moldes de silicone são muito mais baratos e fáceis de fazer.
As próximas mudanças vieram com os inovadores processos de fabricação aditiva, que não requerem peças brutas ou ferramentas. Além disso, oferecem uma liberdade de design sem precedentes.
Eventualmente, os processos de usinagem CNC tornaram possível a moldagem por injeção de plástico rapidamente. Moldes de alumínio intercambiáveis, que são mais fáceis de fabricar em comparação com o aço para ferramentas, podem reduzir o tempo de entrega da ferramenta em até 60%. Além disso, alterar a cavidade de um molde de alumínio é muito mais fácil do que com aço tratado termicamente.
Os benefícios da implementação da prototipagem rápida de plástico
Onde os protótipos de plástico podem ajudar
As peças de protótipos de plástico são usadas para mais do que apenas utensílios de cozinha e eletrodomésticos. Eles têm muitos outros usos possíveis. Por exemplo, muitos produtos médicos são feitos de plástico porque alguns polímeros aderem bem ao tecido humano e são muito leves. Peças plásticas transparentes são frequentemente usadas na iluminação de veículos. Eles são menos frágeis que o vidro. Muitos plásticos fornecem um bom isolamento ou isolamento térmico. Portanto, se o produto possuir superfícies aquecidas ou com alta tensão, alças e invólucros plásticos garantem a segurança do usuário. Devido às suas boas propriedades de fricção, alguns polímeros são usados para fabricar rolamentos baratos e eficientes.
As 4 opções mais importantes para prototipagem plástica rápida
Com os rápidos avanços na indústria de manufatura, moldagem, impressão 3D, moldagem por injeção e usinagem CNC estão se tornando cada vez mais populares. Essas tecnologias, baseadas em ferramentas rápidas de prototipagem 3D baseadas em CAD, são frequentemente usadas para peças plásticas.
1. Técnicas de fundição para produção de protótipos plásticos
A moldagem de silicone é um ótimo processo para a produção de protótipos de plástico de pequeno volume porque requer um modelo mestre (uma amostra) para criar os moldes. Normalmente você pendura o modelo mestre sobre um tanque vazio. Depois você adiciona alguns elementos tecnológicos (geralmente também feitos de plástico) ao modelo, como o canal onde o plástico é despejado, a ventilação, etc. Depois disso, você coloca silicone líquido no tanque, espera que ele solidifique e endurecer às vezes no forno. Você divide o molde ao meio e ele está pronto para fazer até 25 peças plásticas. Nenhum investimento de capital é necessário.
2. Como usar a impressão 3D para prototipagem plástica
A fabricação aditiva ou impressão 3D, como é frequentemente chamada, é um processo comparativamente inovador para a produção de várias peças. O que define a impressão 3D é a mudança de massa. O espaço em branco geralmente é maior que a peça final. Porém, com AM é completamente diferente. A peça em branco é um pó ou um fio fino. Ele é aplicado camada por camada na placa de base da impressora e sinterizado ou curado para copiar a seção transversal atual da peça. AM percorreu um longo caminho desde a sua invenção na década de 1980. A precisão, o acabamento superficial, a seleção de materiais e o prazo de entrega da fabricação aditiva permaneceram os mesmos.
Sinterização seletiva a laser (SLS)
A sinterização seletiva a laser é o primeiro processo entre as muitas técnicas de fabricação aditiva usadas para prototipagem rápida de plástico. É o tipo mais universal de processo aditivo que pode ser usado para praticamente qualquer tipo de material. Claro, isto também inclui plásticos. Eles não requerem grande potência de laser para serem sinterizados, e a principal vantagem de borrifar pó sobre a placa de base é que ele atua, até certo ponto, como uma estrutura de suporte para elementos pendentes.
Modelagem de Deposição Fundida (FDM)
FDM é o processo aditivo mais barato e simples para a produção de protótipos plásticos. Muitos amadores constroem impressoras 3D FDM em casa. A FDM utiliza matéria-prima na forma de um fio plástico, que é liquefeito e colocado na placa no formato da seção transversal atual da peça. As estruturas salientes são suportadas através da utilização de um material diferente – um tipo de plástico mais frágil que pode ser facilmente removido. No geral, o FDM é o processo mais barato que produz o pior acabamento superficial e qualidade e requer mais pós-processamento quando a estética é importante.
Estereolitografia (SLA)
SLA é considerado o pai de todos os processos de impressão 3D. É também o processo com melhor qualidade de peça. O acabamento superficial é quase perfeito e a precisão é limitada apenas pelo diâmetro da luz UV/laser. O processo é frequentemente usado para criar modelos mestres para peças fundidas e protótipos posteriores quando a estética é uma preocupação. No entanto, o SLA é o processo mais caro porque o polímero líquido é muito caro e é necessário despejar uma quantidade significativa dele no tanque. Outro problema do SLA são as estruturas de suporte. Eles só podem ser feitos com o material do modelo e devem ser removidos mecanicamente. Isso pode causar manchas na superfície que precisam ser retrabalhadas.
Impressão multijato (MJP)
A impressão multijato é uma escolha popular para protótipos de plástico porque oferece muitas das vantagens do FDM e não possui algumas das desvantagens do processo SLA. O objetivo do MJP é derreter o plástico bruto em gotas e ejetá-las do bico da impressora no contorno desejado. A vantagem do MJP é que a qualidade das peças é semelhante ao SLA, mas você não precisa encher um tanque inteiro com polímero líquido e pensar no que fazer com o resto. MJP também é o único processo multicolorido entre os mencionados.
Pós-processamento de protótipos impressos em 3D
Apesar dos sucessos no campo da fabricação aditiva, as peças plásticas geralmente requerem pós-processamento. Os métodos mais comuns são usinagem, polimento e processos químicos. A primeira técnica é relativamente simples. Você instala a peça fabricada em uma máquina-ferramenta e a usina com uma fresadora. O polimento também é um processo bem conhecido. Uma pasta especial e um dispositivo de polimento são usados para obter o acabamento superficial perfeito. Os processos químicos incluem processamento e revestimento com acetona. O primeiro método utiliza acetona gasosa para derreter a superfície da peça e torná-la mais lisa. O processo é muito eficiente, mas só é adequado para um número limitado de polímeros. O revestimento é mais universal. Basicamente cobrem a peça com tinta ou outro elemento para melhorar a qualidade da superfície.
3. Como criar um protótipo de plástico usando moldagem por injeção rápida
A moldagem por injeção rápida de plásticos é uma variante da tecnologia tradicional de moldagem por injeção. A principal diferença está nos detalhes. Por exemplo, os formulários rápidos têm mais conexões. A cavidade do molde está conectada à base. Portanto, se precisar alterar o design, basta remover a cavidade e alterá-la sem alterar outros elementos. Isso reduz a precisão, mas aumenta a flexibilidade. Além disso, são utilizadas ligas de alumínio em vez de aço endurecido, o que é adequado para milhões de iterações. Embora sejam menos duráveis, sua capacidade de fabricação é até cinco vezes melhor. Todas as modificações possibilitam o uso de moldagem por injeção de plástico mesmo para protótipos. Porém, é aconselhável utilizá-lo para trabalhos da mais alta qualidade, pois o procedimento ainda é bastante caro.
4. Ao usar usinagem CNC para produzir peças plásticas
Quando se trata de componentes usinados de plástico e metal, muitos fabricantes de protótipos de plástico usam a usinagem CNC para testes de forma, ajuste e função de peças plásticas devido às suas vantagens na área de prototipagem. Com a melhoria na seleção de materiais de nível de produção que a usinagem traz, nós da Wayken usamos prototipagem CNC para produzir protótipos de plástico e peças de metal. Isso permite que sua equipe de projeto simule com precisão a aparência final e a função do produto, ao mesmo tempo que reflete a validade do trabalho de montagem e permite tempo e espaço suficientes para modificar e otimizar o projeto.
O futuro da tecnologia de prototipagem rápida de plástico
A maioria dos especialistas assume que a manufatura aditiva ocupará uma fatia ainda maior do mercado de prototipagem no futuro. Finalmente, é perfeito para este propósito, pois são feitos desenvolvimentos adicionais para melhorar a velocidade de impressão e a qualidade das peças. A porosidade também é um problema atual. Há muita investigação a ser feita para resolver as deficiências da impressão 3D, e é provável que a AM seja a escolha perfeita para a prototipagem de plástico na próxima década, a menos que outro processo inovador seja inventado. Se desejar mais informações, você pode encontrar nossas opções de processamento de plástico.
