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Como escolher o material de moldagem por injeção certo?
De acordo com estatísticas incompletas, existem atualmente 45 séries de polímeros na biblioteca de materiais, cerca de 85,000 tipos de plásticos, que podem ser divididos em duas categorias: plásticos termoendurecíveis e termoplásticos. A moldagem por injeção é um dos métodos mais comuns de fabricação de peças de alto volume, e escolher um material adequado pode parecer uma tarefa assustadora. Isso requer uma compreensão detalhada do material e deve se referir à finalidade, eficiência e custo de fabricação da peça. Certamente, certos materiais podem ser mais adequados, mas não existe um “tamanho único” quando se trata de moldagem por injeção. Ao escolher o material certo, você pode melhorar a forma, ajuste e função de suas peças. Em última análise, o material escolhido está sempre diretamente relacionado à aplicação da peça.
1. A diferença entre plásticos termoendurecíveis e termoplásticos
A principal diferença entre termofixos e termoplásticos é que eles reagem ao calor com resultados diferentes.
Plástico termofixo . Este material aumenta sua resistência quando aquecido ou exposto a altas temperaturas; por exemplo, produtos de plástico termofixo mantêm sua resistência e forma mesmo quando expostos a temperaturas elevadas. Essa característica é vantajosa na fabricação de peças e conjuntos permanentes de grande porte. Eles suportam bem múltiplos usos e condições extremas. Os termofixos também apresentam desvantagens significativas. Uma vez aquecidos, sua estrutura interna se altera e não pode ser remodelada, impossibilitando a reutilização. O alto ponto de fusão dos plásticos termofixos não é adequado para o processo de moldagem por injeção. Além disso, nem todos os termofixos possuem o mesmo ponto de fusão. Cada material reage de forma diferente ao calor, portanto, para determinados tipos de plástico termofixo, pode ser necessária uma máquina especial, que geralmente não é universal.
Termoplásticos. Os termoplásticos são materiais recicláveis que podem ser reutilizados sem alterar sua estrutura química após repetidos ciclos de aquecimento e resfriamento. Para moldagem por injeção, os termoplásticos apresentam a vantagem de possuírem um ponto de fusão relativamente baixo, o que os torna mais adequados para a fabricação em larga escala de peças plásticas.
* Os termoplásticos geralmente custam mais do que os termofixos.
2. Fatores a serem considerados ao selecionar materiais
Para encontrar o material certo para sua peça de plástico, pode ser útil pensar ao contrário. Esteja pronto para responder a estas perguntas: Para que a peça será usada? Que tipo de pressão a peça sofrerá? Eles estão trabalhando em um ambiente hostil? A montagem é complicada? Priorizar os seguintes fatores pode ajudar na seleção do material certo:
Posição de instalação : A posição de instalação das peças é um fator que deve ser considerado.
Ao sol, ao ar livre , em ambiente úmido, ou instalado dentro ou fora do módulo?
Temperatura : A peça funciona em um refrigerador frio ou em um ambiente de alta temperatura, como temperatura ambiente ou sob o capô?
Ciclo de vida: O tempo médio de funcionamento das peças é de 5 anos, 10 anos ou mais?
Garantia: Principalmente na indústria automotiva, é necessário considerar que as peças podem apresentar defeitos após alguns anos. Quanto custará o reparo?
Restrições de custo: Plásticos de uso comercial, como o polietileno de alta densidade ou o polipropileno, geralmente possuem alta densidade, baixa condutividade térmica e são relativamente baratos. Outra opção são os plásticos de engenharia, como o PEEK, o PEI e outros materiais, que são resistentes a altas temperaturas e muito rígidos, mas têm um custo relativamente alto.
Requisitos de aparência: se a peça precisa de textura, qual a qualidade do acabamento superficial necessária, se peças coloridas são mais adequadas do que peças transparentes, etc.
Depois de resolver a questão inicial , você pode excluir a maior parte do material, mas ainda precisa considerar a próxima série de perguntas para restringir ainda mais o material:
Função do projeto: Considerando as propriedades mecânicas da peça, você precisa de funções como flexibilidade, compressibilidade e adesão? Ela requer resistência à tração? Quais são os requisitos de resistência ao impacto ou isolamento elétrico da peça? O material requer inserções coladas, como sobremoldagem multimaterial ou moldagem com insertos? O peso da peça também é uma consideração importante.
Fatores ambientais : A que ambiente operacional a peça será exposta? Será exposta a produtos químicos? Precisa ser resistente a chamas? Quais são os requisitos de resistência aos raios UV?
Conformidade : Para alguns setores específicos, as peças exigem limites de acesso a materiais. Sua peça precisa de certificação para contato com alimentos? Precisa estar em conformidade com as normas da FDA? Ou requer grau médico, ISO, conformidade elétrica, etc.?
Diferenças entre termofixos e termoplásticos
| Polímeros termofixos | Polímeros Termoplásticos |
| Pode ser aquecido e moldado apenas uma vez | Pode ser aquecido e moldado várias vezes |
| Endurecem durante a sua formação e não amolecem quando aquecidos | Eles amolecem quando aquecidos (às vezes liquefazem) |
| Eles não derretem. Eles podem suportar altas temperaturas. | Quando o calor é aplicado, eles ficam brancos, recuperando a dureza após o resfriamento. |
| Até 5 minutos para estabilizar | A estabilização pode ser alcançada em 10 segundos |
| Alta resistência térmica e química. | Boas propriedades mecânicas e fácil processamento. |
| Insolúvel. | Insolúvel em solventes orgânicos. |
| Exemplos: silicones, alguns tipos de poliéster e materiais fenólicos. | Exemplos: polietileno, polipropileno, poliestireno, cloreto de polivinila. |
3. Vantagens e aplicações de materiais termoplásticos comumente usados
Uma fábrica profissional de moldagem por injeção geralmente mantém em estoque dezenas de plásticos de engenharia e também deve oferecer suporte a materiais especiais solicitados pelos clientes. As vantagens e aplicações dos termoplásticos mais comuns são resumidas com base no estoque de materiais da DDPROTOTYPE, uma fornecedora de moldagem por injeção na China.
① ABS (Acrilonitrila Butadieno Estireno).
Vantagens : O ABS é um plástico resistente e com alta resistência a impactos, baixa contração, dimensões estáveis e excelente resistência a ácidos e álcalis, sendo amplamente utilizado em diversos setores. O preço desse material é relativamente baixo.
Áreas de aplicação : Incluindo, mas não se limitando a, produtos eletrônicos, controles remotos, computadores, telefones, cosméticos, dispositivos portáteis, capas, etc.
Precauções: Peças moldadas por injeção em ABS apresentarão linhas de solda e podem ter depressões e vazios em algumas áreas onde o material é mais espesso. Felizmente, o ABS pode ser misturado com PC, e o material resultante pode solucionar esses defeitos em grande parte.
②ABS/PC
Vantagens : O material híbrido ABS/PC possui a resistência e a capacidade de suportar altas temperaturas do policarbonato, além da flexibilidade e estabilidade dimensional do ABS, um material com excelentes propriedades mecânicas. Este material apresenta maior resistência ao calor do que o ABS. Em baixas temperaturas, possui maior resistência ao impacto do que o PC.
Aplicações: Esses materiais híbridos são comuns nas indústrias automotiva, eletrônica e de telecomunicações, entre outras.
Precauções: O material ABS/PC, quando moldado com um único material, maximiza os defeitos, como problemas de moldagem em peças espessas. Caso se deseje obter excelentes propriedades mecânicas e reduzir custos, este material híbrido pode ser selecionado.
③PC (policarbonato)
Vantagens: O PC é um plástico transparente com grau de transparência óptica, alta resistência, extrema resistência ao impacto, baixa contração e boa estabilidade dimensional. Além disso, o PC possui boa resistência ao calor e o acabamento superficial das peças usinadas é de altíssima qualidade.
Aplicações: Incluindo, mas não se limitando a, lentes, luzes, capas de celulares, componentes eletrônicos, equipamentos médicos, vidro à prova de balas, etc.
Precauções: O PC, ao produzir peças mais espessas, pode apresentar vazios, bolhas de ar ou depressões. Além disso, a resistência química das peças de PC é relativamente baixa. O material misto ABS/PC é um bom substituto para o PC e pode solucionar alguns desses defeitos, porém as peças fabricadas são opacas.
④PA ou PPA (poliamida alifática)
Vantagens: O PA é um plástico de engenharia com excelente desempenho. Possui excelentes propriedades mecânicas, resistência à corrosão, resistência a óleos, resistência ao calor, etc., e seu reforço e modificação com retardante de chama podem melhorar significativamente suas propriedades de resistência ao calor, estabilidade e retardância à chama. O náilon apresenta-se em muitas variedades (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12, etc.). Cada material tem suas próprias vantagens. O náilon possui alta resistência e resistência a altas temperaturas, além de excelente resistência química. Por exemplo, o náilon 6/6 possui alta resistência e dureza, sendo muito resistente ao desgaste. O náilon 6 é muito rígido e resistente a baixas temperaturas. O náilon 6/12 possui melhor resistência ao impacto.
Aplicações: Incluindo, mas não se limitando a, peças com paredes finas, eixos, engrenagens e rolamentos, parafusos, bombas, guias, etc.
Precauções: O nylon deforma-se facilmente, o que é de conhecimento geral. Em alguns ambientes específicos, como dentro de uma geladeira úmida, peças de nylon devem ser evitadas. Como o nylon é um material que absorve água, isso pode causar alterações no tamanho e na estrutura da peça, danificando-a.
⑤POM (Polioximetileno)
Vantagens: Com tenacidade, rigidez, dureza e resistência, é muito duro em comparação com outros plásticos. Ao mesmo tempo, possui boa lubrificação e resistência a solventes orgânicos, além de boa elasticidade. Portanto, este plástico é muito adequado para a fabricação de superfícies de rolamento e engrenagens.
Aplicações: Incluindo, mas não se limitando a, engrenagens, bombas, impulsores, pás, correntes transportadoras, ventiladores, componentes de interruptores, botões e manípulos, etc.
Precauções: Devido à contração do POM, é necessário projetar uma espessura de parede uniforme na fabricação das peças. Devido à sua lubricidade, é difícil pintá-lo ou revesti-lo, além de ser difícil obter um efeito estético satisfatório.
⑥PMMA (Polimetil Metacrilato)
Vantagens: Também conhecido como acrílico, é um plástico transparente com boas propriedades ópticas, acabamento superficial, resistência a riscos e baixa contração.
Aplicações: Incluindo, mas não se limitando a, lentes, tubos de luz, abajures, fibras ópticas, logotipos, etc.
Precauções: O PMMA é relativamente quebradiço, rachando facilmente após a aplicação de força, e possui baixa resistência química.
⑦PP (polipropileno)
Vantagens: O PP possui boa conformabilidade, boa rigidez superficial e resistência a riscos. É um plástico de baixo custo com boa resistência ao impacto, resistência ao desgaste, alta tenacidade, boa elongação e resistência a ácidos e álcalis.
Aplicações: Incluindo, mas não se limitando a, dobradiças, ventiladores, tampas de garrafa, pipetas médicas, etc.
Precauções: O PP torna-se quebradiço a baixas temperaturas. A fabricação de peças mais espessas pode criar bolsas de ar, além de apresentar risco de encolhimento e deformação.
⑧PBT (tereftalato de polibutileno)
Vantagens: O PBT é um material de engenharia com excelente desempenho, apresentando ótima tenacidade e resistência à fadiga, resistência ao calor, boa resistência às intempéries, boas propriedades elétricas e baixa absorção de água. O reforço e a modificação com retardante de chama podem melhorar significativamente sua resistência ao calor, estabilidade dimensional e retardância à chama. É muito adequado para a indústria automotiva e proporciona boas propriedades elétricas para componentes eletrônicos. Possui resistência média a alta, é tenaz, além de apresentar boa resistência a combustíveis, óleos, gorduras e muitos solventes, e não absorve odores.
Aplicação: Não se limita a rolamentos deslizantes, engrenagens, esmerilhadeiras, aspiradores de pó; botões, etc.
Precauções: A resina PBT deforma-se facilmente e é difícil de processar em peças de paredes finas.
⑨PPSU (Polifenilsulfona)
Vantagens: O PPSU possui características de alta tenacidade e resistência ao calor, sendo um material resistente a altas temperaturas e dimensionalmente estável. Apresenta também resistência à radiação e certa resistência a ácidos e álcalis.
Aplicações: Não se limitando a componentes de dispositivos médicos, bandejas de esterilização, acessórios para água quente, tomadas e conectores, etc.
Precauções: Em peças mais espessas, o PPSU pode apresentar vazios e bolhas de ar. Solventes orgânicos e hidrocarbonetos causam corrosão em materiais de PPSU. Corantes geralmente não podem ser adicionados à resina de PPSU.
⑩PEEK (poliéter éter cetona)
Vantagens: O PEEK é um material resistente a altas temperaturas, com boa resistência química, retardante de chamas, excelente resistência mecânica e dimensionalmente estável, sendo comumente utilizado nas indústrias médica, aeroespacial e automotiva.
Aplicação: Não se limita a rolamentos, peças de pistão e bombas, fios isolados, etc.
Observação: O PEEK é um material de alto desempenho, por isso o custo é muito elevado.
⓫PEI (Polieterimida)
Vantagens: Semelhante ao PEEK, o PEI é um material com resistência ao calor e retardamento de chamas, excelente resistência mecânica e estabilidade dimensional, além de boa resistência química. É comumente utilizado nas indústrias médica, aeroespacial e automotiva.
Aplicações: não se limitam a instrumentos médicos e químicos; condicionadores de ar, tubulações, etc.
Observação: O PEI também é um material com alta rotatividade, mas é mais barato que o PEEK.
Os 11 materiais acima são comumente usados em moldagem por injeção. Outras opções de plástico também estão incluídas na memória DDPROTOTYPE, como PPS, TPE, TPU, LCP, HDPE, LDPE e PSU, e essas resinas também podem melhorar o desempenho adicionando vidro e fibra de carbono.
4. Materiais típicos para moldagem por injeção médica
Há muito tempo se considera que os plásticos têm vantagens sobre os metais para aplicações médicas. Porque, quando em contato com o corpo humano, o metal pode reagir quimicamente com a solução salina no corpo humano. No processo de moldagem por injeção, a indústria médica tem o mais alto nível de exigência e está em grande demanda. A qualidade das peças moldadas por injeção médica está relacionada à saúde humana e até ameaça a vida humana. Ao trabalhar com fabricantes de moldagem por injeção médica, é muito importante que eles entendam completamente as características dos termoplásticos mais comumente usados em moldagem por injeção médica, que é uma das manifestações de se o fabricante adere a padrões rígidos de fabricação. Abaixo, apresentamos os materiais e aplicações comuns de peças de moldagem por injeção médica. Normalmente, esses materiais médicos não são usados como materiais de estoque de reposição, mas precisam ser usados na produção após testes rigorosos antes da fabricação.
Polietileno (DPE)
O polietileno, de longe o plástico mais amplamente utilizado no mundo, é um material de grau médico econômico que não é absorvente, não biodegradável e resistente à cor, tornando-o ideal para dispositivos e componentes médicos sensíveis. O polietileno não retém facilmente bactérias perigosas e pode resistir a agentes de limpeza agressivos. É comumente usado em recipientes, garrafas e cachimbos, etc., mas é suscetível à radiação UV e é inflamável. Tem uma resistência à tração de 4,000 psi.
Polipropileno – um termoplástico comumente usado para moldagem por injeção de dispositivos médicos.
O polipropileno é um material termoplástico com excelentes propriedades mecânicas e resistência química. O polipropileno é relativamente forte e durável, com uma resistência à tração muito alta de 4,800 psi, e é usado em aplicações que vão desde pára-choques automotivos até ferramentas médicas. O polipropileno é comumente utilizado na fabricação de seringas descartáveis, conectores, próteses articulares, suturas inabsorvíveis, recipientes, frascos e bolsas transparentes, entre outros.
Poliestireno
O poliestireno é um dos plásticos mais utilizados. É um plástico vítreo, transparente e rígido, relativamente barato, mas com uma barreira fraca ao oxigênio e ao vapor d'água e um ponto de fusão relativamente baixo. O poliestireno é comumente usado na fabricação de tubos de ensaio, placas de Petri, bandejas, talheres de plástico descartáveis, etc.
Acrílico
O PMMA tem uma transmissão quase perfeita da luz visível e tem a propriedade incomum de manter os feixes de luz refletidos em sua superfície, por isso é frequentemente usado para fabricar fibras ópticas. É frequentemente usado em dispositivos médicos para fazer dentes artificiais, implantes dentários, materiais para dentaduras, obturações dentárias, lentes intraoculares e membranas para diálise.
Cloreto De Polivinila
O cloreto de polivinila (PVC) é um dos polímeros termoplásticos mais comumente usados no mundo. É mais comumente usado em indústrias de construção, como pisos, tubulações e revestimentos em laboratórios estéreis hospitalares. Também é usado como substituto da borracha em alguns casos e também é comumente usado na fabricação de dispositivos de hemodiálise ou hemoperfusão, tubos de sangue, bolsas de sangue e materiais protéticos.
Policarbonato - um termoplástico comumente usado para moldagem por injeção de dispositivos médicos
Os policarbonatos são um grupo de polímeros termoplásticos naturalmente transparentes à luz visível e resistentes aos raios UV. Eles são comumente usados em lentes de óculos e são considerados um bom substituto para o vidro. O policarbonato é um material muito forte que não é quebradiço e é comumente usado em dispositivos médicos. As peças fabricadas em policarbonato podem ser esterilizadas usando métodos de vapor a 120°C, radiação gama ou óxido de etileno (Eto).
5. Encontre um fabricante confiável de moldagem por injeção
Quando você confia seu projeto de moldagem por injeção a um fabricante, espera que ele atenda consistentemente às suas expectativas e agregue valor ao seu projeto. Então, você precisa saber como procurar em um fabricante de moldagem por injeção.
Certificação de moldagem por injeção apropriada.
A indústria de moldagem por injeção tem diretrizes rígidas, especialmente para indústrias especiais, como a médica.
Qualificação de projeto e fabricação:
É muito importante que o equipamento do fabricante atenda aos padrões de qualidade para validação do processo IQ/OQ/PQ. Além disso, o uso de software de projeto, como o SolidWorks CAD, é um desempenho importante na determinação de sua capacidade de prototipagem.
Certificação de Controle e Avaliação de Qualidade
Para os fabricantes, a ISO 9001:2015 é uma certificação importante, pois implica um sistema de gestão de qualidade adequado.
Certificação de segurança de materiais e compras
Especialmente na área médica, a rastreabilidade é muito importante. Certifique-se de que os registros de produção do fabricante estejam em total conformidade com as restrições legais e éticas relevantes.
Nível de controle de qualidade do fabricante
A moldagem por injeção requer uma estabilidade extremamente alta, portanto, certifique-se de que seu fornecedor implemente medidas de controle de qualidade e segurança durante todo o processo de produção. Confira sua fábrica para obter uma solução prática para a fabricação de uma variedade de peças termoplásticas. É sábio ouvi-los descrever exemplos específicos de prática.
Equipamentos de fabricação própria e mecânicos profissionais
Equipamentos e maquinistas de fabricação avançada internos são uma base importante para fornecer alta qualidade e atender às expectativas de produção. Uma máquina-ferramenta CNC de 5 eixos, um instrumento de medição de três coordenadas, etc. são uma condição necessária. Claro, mecânicos experientes terão que acompanhar toda a etapa de desenvolvimento.
Caso tenha alguma dúvida na escolha dos materiais para moldagem por injeção, não hesite em contatar a DDPROTOTYPE imediatamente. Eles lhe oferecerão consultoria gratuita, baseada em seus mais de 20 anos de experiência.
