Projeto e Fabrico de Moldes

Introdução

A Indústria de Moldes para matérias plásticas teve o seu início na década de 40, e está maioritariamente centralizada em duas zonas Marinha Grande e Oliveira de Azeméis. A indústria desenvolveu-se com a importação de tecnologia estrangeira e mais tarde deu início à sua saga exportadora que ainda hoje se mantém.

O futuro desta indústria está assegurado através do seu desenvolvimento tecnológico, do correto planeamento da produção e controle de qualidade, da modernização constante dos equipamentos em utilização e do investimento na formação profissional. A transmissão recíproca de dados relacionados com o projeto e a produção de moldes, fruto dos excelentes suportes informáticos em curso na indústria portuguesa, tem vindo a fortalecer a relação cliente/fornecedor.

O progresso e a vanguarda desta indústria deve-se, para além da sólida experiência e Know-how, ao cumprimento dos prazos de entrega, ao rigoroso controlo de qualidade, à elevada experiência, à competitividade, ao investimento em alta tecnologia, fatores que asseguram a continuidade do fornecimento de moldes portugueses aos mercados mais exigentes no mundo.

Fases do processo para fabrico de moldes

Orçamentação

O orçamento é feito baseado nas especificações do cliente. Após analise à peça, teremos que elaborar a ficha de orçamentação de maneira a preencher o custeio de todas as fases necessárias para o fabrico do molde. Também deve ser considerado para este orçamento o número de testes na máquina de injecção (normalmente serão necessários três testes), de maneira a confirmar cada fase estipulada. Cada peça tem o seu requisito a nível técnico, por vezes com alguns detalhes não são exequíveis, nestes casos deve ser comunicado ao cliente soluções para alterar a peça, de maneira a obter o molde com as melhores condições funcionamento possíveis. A garantia é dada em função da quantidade de peças a obter, após entrega do molde, é assegurado ao cliente uma garantia de correspondente à produção requerida pelo cliente. Atualmente, temos que ser cada vez mais competitivos, de maneira a assegurar encomendas contínuas de novos projetos. Para isso o orçamento deve ser facultado no menor tempo possível, evitando percas de adjudicação devido a prazos de orçamentação demasiado longos.

Um bom orçamentista deve ter um conhecimento geral de todas as fases do projeto e fabrico do molde ou ter um apoio interno que lhe permita aceder a esse conhecimento para orçamentar o molde de forma mais real possível. É uma área de trabalho muito complexa, que por mais conhecimentos que se tenha corre-se sempre o risco de falhar. A experiência diz-nos que para se obter um orçamento aproximado ao custo real, o orçamentista deve ter três anos de experiência por cada fase principal do fabrico do               molde: Desenho e Projeto, Maquinagem CNC (Fresagem, Torneamento, Erosão, Furação, etc.), Ajustamentos, Montagem, Acabamentos das partes moldantes, etc. Muitas vezes o orçamento para um molde em Portugal é feito por comparação com custos de moldes já executados, cujas peças a obter são parecidas.

Adjudicação

Apartir desta fase é demasiado importante o fabricante seguir o desenvolvimento da peça no cliente, de maneira a que esta seja exequível e o mais simples possível. Esta é a fase que define o sucesso ou não do projeto porque quanto mais simples e eficaz for a peça, mais rentável será o molde na máquina de injecção. Objetivo será sempre fazer com que molde e peça fiquem mais baratos e de melhor qualidade.

O projetista que acompanha o projeto, deverá ter grandes conhecimentos técnicos ao nível de todas as fases de construção do molde (fases mencionadas atrás), dedicando-se de forma completa com os seus conhecimentos, e evitando sempre tomar decisões precipitadas ou de forma ligeira.

Estudo preliminar

É a fase em que o fabricante inicia o pré-estudo do molde. Nesta fase tém que confirmar que a peça desenhada é exequível. Caso seja detetado algo que não funcionará nas melhores condições, então deverá propor as últimas alterações à peça, no caso de ser possível essa alteração por parte do cliente. Nesta fase é necessário o apoio por parte de um técnico de injecção, para acompanhar e analisar as simulações da injecção feitas em aplicações computacionais adequadas, como por exemplo o MoldFlow.

Este pré-estudo serve também para a encomenda de aços, sendo a qualidade dos aços muitas vezes determinada pelo tipo de material plástico a ser injetado. Por vezes poderemos ter que que recorrer a materiais especiais que podem ter um prazo de entrega mais longo. Nos tempos atuais a concorrência é elevada e a prazos demasiado curtos, não podemos perder tempo em demasia na aquisição dos materiais necessários ao fabrico do molde.

O desenhador e o projetista têm em mãos a decisão do futuro do projeto. Decisões tomadas rapidamente, muitas vezes tomadas por excesso de trabalho, ou que sejam mal estudadas, vai comprometer o sucesso do molde e a produção na injecção da peça. Isto pode implicar maior tempo de ciclo, máquina de injecção mais cara, necessidade de maior intervenção na manutenção do molde o que pode acarretar múltiplos insucessos a todos os níveis, originando falta de encomendas no futuro, pois o cliente irá  ficar insatisfeito com o desempenho do molde.

Em alternativa aos processos convencionais existem processos no mercado, que de uma forma rápida permitem visualizar, testar e validar a peça final. Através da prototipagem rápida (FDM, SLA, Polyjet), é possível replicar as peças em polímeros iguais ao do produto final. Podemos também recorrer a estes novos processos de fabrico para criar um molde protótipo, para produção de um baixo número de peças para ensaio. A prototipagem rápida, através da tecnologia PolyJet, apresenta-se como uma solução eficaz, conseguindo reduzir o tempo até 50% e os custos até 40%. Com isto poderemos a reduzir consideravelmente o time to market, que hoje é essencial para conquistar o mercado. Para além disso pode fornecer aos projetistas e clientes uma forma rápida de estudo, e validação, sendo que qualquer alteração que seja necessária efectuar, faz-se de uma forma muito mais rápida e económica.

Aprovação do estudo preliminar

O desenho preliminar é enviado para o cliente para aprovação final. Esta é uma fase muito problemática. Se o cliente tém condições internas para comentar o estudo preliminar, então estão reunidas todas as condições para melhorar o projeto através dos seus comentários e sugestões. Se, pelo contrário, o cliente, que aqui é o comprador do molde, que vai executar as peças plásticas, não possuir essas condições internas para comentar o estudo preliminar, então vai dizer que a responsabilidade é do fabricante do molde. Por aqui se depreende, que estes dois tipos de clientes estão em patamares completamente distintos. O primeiro aposta no futuro, de maneira a se envolver em grandes projetos, dando garantias ao seu cliente, que aqui é o comprador da peça plástica. O segundo, como não tem recursos técnicos, acaba por arrastar consigo os pequenos fabricantes de moldes para o insucesso. Ambos não conseguem sobreviver neste mercado competitivo, devido à falta interna de conhecimentos.

Desenvolvimento do desenho final

Após aprovação do estudo preliminar, o desenhador finaliza todo o projeto e faz a lista de todos os materiais necessários para o fabrico do molde. Mais uma vez, a verificação interna do fabricante é fundamental, antes de enviar para aprovação final do cliente, pois este mesmo cliente poderá não têr as condições técnicas ideais para ajudar.

Planeamento industrial

Nesta fase é definido o plano de fabrico e encomenda dos materiais para a construção do molde. Cada fase de fabrico deverá ser verificada semanalmente, com o objectivo de tomar as acções correctivas necessárias para compensar eventuais atrasos em alguma fase prevista no plano de fabrico. Isto deverá ser impreterivelmente feito até à conclusão final do fabrico do molde. Durante o fabrico do molde, vai haver diversos atrasos em várias fases porque não é possível definir com precisão o plano de fabrico, somente com a execução real do trabalho se chega a conclusões precisas. É importante nesta fase ser capaz de arranjar recursos adicionais ao plano de fabrico de maneira a compensar os eventuais atrasos. Um atraso máximo de uma semana deveria ser compreendido e tolerada pelo cliente, devido à complexidade que é o fabrico de um molde, pois cada molde é praticamente um modelo único e de elevado custo.

Fabrico das primeiras peças

Com a conclusão do fabrico do molde, entra-se na fase de injecção das primeiras peças. É nesta fase, que se verifica a qualidade do molde executado e do produto obtido após a injecção. Usando, como referência inicial, os parâmetros da simulação de enchimento das aplicações informáticas, por exemplo do MoldFlow, o afinador dará início ao processo de injecção. Os parâmetros obtidos na simulação servem como ponto de partida, mas será o afinador, que com a sua experiência, definirá os parâmetros finais de forma a obter o melhor compromisso possível na injeção. Este primeiro teste vai clarificar a necessidade de eventuais melhorias da ferramenta, de maneira a reduzir o ciclo da peça pois isso permitirá reduzir os seus custos. Por vezes os fabricantes cometem erros graves devido à pressão provocada pelos curtos prazos impostos, executam o molde sem grandes cuidados técnicos, sobretudo ao nível dos acabamentos, e isso vai comprometer fatalmente a qualidade final do molde, mesmo que se tente mitigar estes erros gastando e compensando com mais tempo nas correcções após o ensaio da injecção. Um exemplo deste erros poderá ser um ajustamento mal feito que vai dar origem a rebarbas, o que implica falta de aço, solução: ou se solda, o que não é bom (antes de soldar tem que se aquecer o aço. Depois de soldado o aço tém que ir ao forno para retirar tensões e uniformizar a dureza. Após estas operações há sempre empenos o que provoca a necessidade de rever o ajustamento. Na operação de ajustamento retira-se aço o que vai tirar a peça das medidas. Apesar de todo este esforço e operações verifica-se no final que o aço não tém o aspecto original e o cliente vai ficar a saber facilmente que o molde foi soldado), ou se revê todo o ajustamento, até eliminar a rebarba o que poderá alterar as dimensões finais das peças a obter.

Em alternativa poderemos já utilizar a prototipagem rápida, que como referimos anteriormente, reduz os riscos, tempos e custos no processo de estudo e validação do produto e do molde.

Fundição injetada

Por comparação, na fundição injectada deveremos têr outros cuidados, em particular atenção à temperatura e pressão de injecção, por isso os moldes têm que ser temperados, de maneira a resistir à variação de temperaturas em cada ciclo injecção/refrigeração, para evitar variações dimensionais e estados de acabamento superficiais defeituosos das peças. Para isso deveremos têr em atenção as ventilações do molde e respectivas bolsas de limpeza ”masselotes” (que são pequenos alojamentos de material logo após às partes moldantes), com o objetivo de alojar o primeiro material injectado, possibilitando assim o preenchimento completo da peça evitando poros provocados pelos gases. Estas bolsas servem também para receber os extractores, evitando marcas nas peças. No ensaio é importante que o molde se encontre à temperatura de funcionamento. É importante que nas gavetas dos moldes, que levam núcleos das mais variadas formas, possam ser substituídos, sempre que necessário, devido ao desgaste que possam sofrer motivados pelas altas pressões e temperaturas a que estão sujeitos na injecção. O profissional que irá fazer este tipo de substituições tem que ter a noção correta das dimensões da peça e das respectivas saídas confirmando o seu ajustamento para que não dê origem a rebarbas nas peças. Para evitar rebarbas todos os ajustamentos das gavetas devem ser cónicos.

Correções e alterações

Com as primeiras amostras da peça, o cliente vai proceder a montagens com os outros componentes e verificar o seu controle dimensional. Se estiver em conformidade manda finalizar o molde dando inicio a trabalhos finais de polimentos, texturas ou outros. Caso o cliente tenha necessidade de executar pequenas alterações, então tem que acordar com o fabricante, preço e prazo relativo às novas alterações. Por outro lado o fabricante tém que rever a melhoria do molde, para corrigir eventuais defeitos encontrados na injecção. Após as correcções e finalização das possíveis alterações, devem ser executados os polimentos e aplicação das possíveis texturas. O ideal para reduzir custos, seria não haver correções, partindo do princípio que o fabricante tinha executado tudo bem na concepção do molde.

Fabrico das segundas peças plásticas

A injecção das segundas peças, serve para confirmar e validar a execução das correções, alterações, polimentos ou texturas. Poderá ser necessário haver mais um ensaio, no máximo, para confirmar pequenos detalhes que não estavam previstos de acontecer. Mais uma vez, e para reduzir custos, a aprovação do molde da parte do cliente, não deverá ultrapassar os três ensaios, porque normalmente a partir daí será considerado prejuízo.

Aprovação e envio para o cliente

Após aprovação do molde por parte do cliente, o fabricante deverá preparar o molde segundo o caderno de encargos do cliente. Durante a vigência da garantia do molde (quantidade de peças, estipulado no contrato), e segundo as necessidades do cliente (após ultrapassar quantidade de peças do contrato), o fabricante do molde deve dar o apoio necessário para que o cliente se sinta confortável durante a produção de fabrico. Mais uma vez uma boa parceria entre cliente e fornecedor, será fundamental de maneira a serem ultrapassados alguns obstáculos.

Conclusão

Portugal tém uma grande tradição na qualidade de fabrico de moldes. No entanto temos que estar atentos à concorrência dos países de mão-de-obra barata, casos da China, Índia, Países de Leste, etc. Estes países normalmente aceitam tudo, e depois claro, a qualidade final do molde reflecte o preço. Exemplo dessa menor qualidade são partes moldantes fabricadas em “ferro” e ainda com marcas de fresagem, são depois cromados, o que não é bom, só para apresentarem brilho. No entanto estes países acabam por ser fortes concorrentes diretos devido aos baixos custos praticados.

A nossa indústria tém que se afirmar pela sua qualidade e rapidez para minimizar os custos dos seus moldes. Para isso teremos que formar profissionais, o que poderá ser muito difícil nas próximas gerações, devido ao pouco interesse nesta área, das novas gerações comparativamente com as gerações anteriores. É muito importante cativar as novas gerações para continuarmos na vanguarda no fabrico dos moldes dispondo de excelentes profissionais, marcando a diferença para com os nossos concorrentes e continuarmos a cativar novos clientes.

Como complemento deve ser referido que a utilização das novas tecnologias de prototipagem rápida, representam uma mais-valia que a indústria de moldes deverá começar a ter em consideração, pois é uma forma rápida de ter o produto no mercado, por vezes fornecer mais garantias ao cliente de que as peças obtidas por molde irá, seja pela impressão direta da peça final, seja pela produção de moldes protótipo, em que a redução dos tempos e custos são evidentes. Através, por exemplo, da tecnologia PolyJet conseguimos simular polímeros, com as mesmas características técnicas da peça final. Consegue-se imprimir partes moldantes que podem ser utilizadas na montagem do molde protótipo e testar o seu funcionamento numa máquina de injeção com os mesmos parâmetros do molde produção final.

Artigo de:
Joaquim Rainha
Técnico especialista na área do Projeto de Moldes e Impressão 3D