O que são moldes de alumínio?

Os moldes são cascas fictícias de uma peça prevista. Quando materiais como o plástico fundido são injectados na cavidade do molde e pressionados, assumem a forma da cavidade, criando o produto desejado à medida que arrefecem e solidificam. Isto permite que uma linha de produção produza em massa produtos idênticos. Quando um molde é feito com uma liga de alumínio, é designado por molde de alumínio. No entanto, os fabricantes também podem usar outros materiais para fazer moldes. O nome do material utilizado vem frequentemente antes do molde, por exemplo

• molde de aço
• molde de areia
• molde de cerâmica
• molde de gesso, etc.

O tipo de material utilizado para criar um molde dependerá normalmente da utilização pretendida. Os moldes descartáveis que utilizam areia, cerâmica e gesso são utilizados para a criação de produtos únicos ou quando o molde precisa de ser ajustado frequentemente. Consequentemente, podem ser utilizados para criar diferentes produtos ou peças de diferentes formas e tamanhos. Normalmente, também são relativamente económicos e são ideais para volumes de produção reduzidos.

Os moldes de alumínio, por outro lado, oferecem uma condutividade térmica superior e um peso mais leve e são utilizados para moldar peças de plástico de baixo a médio volume. Por vezes chamados de aço macio, os moldes de alumínio podem ser utilizados numa linha que cria 5.000 a 10.000 peças de produtos de plástico. Na maioria dos casos, servem como uma solução temporária enquanto a fábrica aguarda a conclusão dos moldes de aço para a sua linha de produção. É importante mencionar que alguns moldes de alumínio têm pegas de aço para os tornar mais resistentes. No entanto, o núcleo e a cavidade, onde o plástico fundido é injetado, são sempre feitos de alumínio.

A evolução tecnológica e o ritmo acelerado de fornecimento de produtos em certas indústrias, incluindo a eletrónica e a automóvel, levaram a um aumento da procura de linhas de produção ad hoc que fabricam produtos de precisão. Estas instalações de produção são concebidas para criar rapidamente um grande volume de produtos de nicho num curto espaço de tempo. É aqui que os moldes feitos de alumínio brilham.

As principais vantagens dos moldes de alumínio em relação aos moldes de aço

Os moldes feitos de alumínio têm várias vantagens a curto e médio prazo em comparação com os moldes de aço. São normalmente escolhidos pela sua melhor condutividade térmica e maquinabilidade, o que ajuda a acelerar o processo de moldagem. A tabela abaixo mostra como os moldes de alumínio e de aço se comparam entre si.

Uma tabela que compara as vantagens do molde de aço e do molde de alumínio

Aplicação industrial de moldes de alumínio

Os moldes feitos de alumínio estão a tornar-se cada vez mais a primeira escolha para fabricantes de diferentes sectores para a criação de protótipos de peças de plástico (particularmente aquelas com geometrias complexas) ou ciclos de produção de baixo volume. A sua relação custo-eficácia e maquinabilidade tornam-nos excelentes nestes cenários. Algumas das indústrias onde encontrará ferramentas de moldagem de alumínio em utilização incluem.

1. Fabrico de eletrónica de consumo: As capas de plástico para telemóveis, tablets e computadores portáteis são, na sua maioria, fabricadas com ferramentas de moldagem feitas de liga de alumínio. A dissipação de calor mais rápida deste material garante uma maior consistência na qualidade do produto e reduz o aparecimento de cicatrizes de queimaduras e marcas de afundamento.
2. Indústria automóvel e aeroespacial: Várias peças de um automóvel (como a consola central e o painel de instrumentos) e de um avião (como as barras e as tampas do acelerador) são fabricadas com moldes de alumínio. 
3. Indústria de equipamentos médicos: útil tanto para dispositivos médicos simples, como o monitor eletrónico de tensão arterial, como para dispositivos fixos complexos, como as máquinas de ressonância magnética. A moldagem do invólucro externo de plástico de grau médico de dispositivos médicos utilizando ferramentas de alumínio garante consistência, mesmo quando se trata de formas complexas.
4. Indústria de brinquedos para o fabrico de bonecas: As empresas utilizam a técnica de moldagem por injeção para fabricar as populares bonecas Barbie e vários outros brinquedos de plástico. O alumínio é normalmente a escolha de molde para a eficiência de custos e ciclos de produção mais rápidos. Em alguns casos, os fabricantes utilizam a técnica de moldagem por injeção para criar o corpo e a técnica de moldagem por rotação para criar os membros e as cabeças antes de os montar.

Como fazer moldes de alumínio

O processo de fabrico das ferramentas de alumínio para moldagem por injeção requer competências de precisão. Isto porque um erro de um milímetro na criação do molde produzirá produtos que não corresponderão à intenção desejada. Existem três passos fundamentais para dar vida a moldes feitos de alumínio.

Etapa #1: Confeção de moldes

Tal como o seu molde de alumínio forma o modelo para moldar produtos de plástico, precisa de outro material para ser o modelo para fazer a peça de alumínio desejada para a cavidade do molde. Espuma, madeira, cera ou plástico são normalmente a escolha do material para fazer o modelo. No passado, trabalhadores qualificados moldavam cuidadosamente os modelos. Graças à impressão 3D, os fabricantes podem agora criar modelos com precisão nanométrica, imprimindo diretamente a partir dos desenhos CAD.  

Etapa #2: Fundição

O processo de fundição pode ser efectuado em areia ou em aço. No caso da areia:

1. Colocar o modelo num frasco (uma caixa com dois lados)
2. Encha o frasco com areia de moldagem e pressione-o para baixo para apertar a areia à volta do padrão.
3. Retire cuidadosamente o molde, deixando para trás a cavidade vazia na areia
4. Verter o alumínio derretido na cavidade vazia até esta ficar cheia
5. Deixar arrefecer e solidificar
6. Abrir o frasco e retirar o alumínio moldado

Na produção em grande escala, a utilização de areia pode ser morosa. Defeitos como a distorção do molde ou a inclusão de areia podem ocorrer durante a remoção do padrão, levando a um molde de alumínio defeituoso. Em vez disso, fundição injectada A utilização do aço é mais adequada. O molde aqui é feito de aço devido ao seu elevado ponto de fusão e resistência. A injeção de alumínio liquefeito na cavidade do molde ocorre a alta pressão. Deixa-se arrefecer e o alumínio moldado é retirado.

Etapa #3: Maquinação

O produto final apresenta-se frequentemente com manchas e rugoso no exterior. Por isso, tem de ser refinado até à perfeição. O processo de refinação pode envolver a fresagem, a perfuração ou a retificação das arestas rugosas e de quaisquer restos de alumínio para obter um acabamento polido. Este é um processo muito importante no fabrico de moldes de alumínio porque quaisquer erros deixados no molde serão transferidos para o produto final.

Quando escolher moldes de alumínio

Sempre que existem duas alternativas, a pergunta que vem sempre à mente é quando é que se deve escolher uma em vez da outra. Entre moldes feitos de alumínio e aço, a resposta nem sempre é tão clara como o dia. No entanto, pode querer considerar a utilização de moldes de alumínio se:

• Está a executar uma produção de baixo volume entre 3.000 e 10.000 peças
• Está a criar um protótipo de produtos para avaliação regulamentar ou do investidor
• Necessita de flexibilidade no design, o que requer ferramentas rápidas. Saiba mais sobre ferramentas rápidas aqui.
• Tem limitações de tempo e precisa de entregar produtos rapidamente
• A produção está a decorrer com um orçamento apertado que não pode acomodar um molde de aço
• Necessita de uma solução temporária enquanto aguarda a entrega do seu molde de aço

Note-se que os moldes de alumínio têm uma vida útil mais curta e podem ter de ser substituídos após 5.000-8.000 ciclos de produção ou menos. Isto deve-se ao facto de o alumínio ter uma menor resistência ao desgaste, particularmente em condições de moldagem a alta temperatura e pressão. Os moldes de aço podem continuar a produzir produtos durante mais de 100.000 ciclos.

Assim, teria de substituir o seu molde de alumínio várias vezes antes de um molde de aço ter cumprido o seu ciclo de vida. O custo dessa substituição não tardará a aumentar. Se estiver numa produção a longo prazo em que não são necessárias modificações, um molde de aço fará mais sentido em termos económicos ao longo do tempo.

Como selecionar uma boa fábrica de fabrico de moldes de alumínio

Há um ditado popular que diz: "É por aquilo que pagas que recebes". Isto vai para além do dinheiro que sai do seu bolso. Se escolher um fabricante de moldes de alumínio ao acaso, pode acabar por se arrepender. Não tem a certeza do que deve procurar quando procura um parceiro? Aqui estão as caixas importantes que o fabricante certo deve verificar.

1. Experiência: O fabricante deve ter uma equipa com vasta experiência em fundição de alumínio utilizando técnicas como a fundição em areia e a fundição sob pressão.
2. Experiência: O nível de experiência deve ser comprovado através de um catálogo de entregas bem sucedidas.
3. Tecnologia: Os fabricantes que adoptam os avanços tecnológicos na sua área, como a utilização de impressão 3D e técnicas CAD/CAM, reduzirão o tempo de execução e fornecerão moldes de alumínio com maior precisão.
4. Controlo de qualidade: A empresa deve ter um processo de controlo de qualidade sólido que garanta uma produção e um desempenho precisos e consistentes. Informe-se sobre os seus procedimentos de ensaio e certificações (incluindo a ISO 9001).
5. Comunicação: Escolha um fabricante que lhe dê actualizações constantes ao longo da duração do projeto. Isto ajuda a resolver quaisquer preocupações que possam surgir ao longo do processo.
6. Relação qualidade-preço: O fabricante de moldes de alumínio mais caro pode não ser o melhor, e vice-versa. Os fabricantes que aconselham sobre o melhor material para o seu molde com base nas suas necessidades de produção, são transparentes nos prazos de entrega e oferecem apoio pós-venda serão mais valiosos a longo prazo do que aqueles que o abandonam à sua sorte.

O futuro do molde de alumínio

Atualmente, os moldes feitos de alumínio não são sustentáveis para ciclos de produção de grandes volumes a longo prazo. Os investigadores estão continuamente a inovar em formas de tornar a produção e a aplicação de moldes de alumínio mais sustentáveis e eficientes. A adoção da tecnologia de impressão 3D para o fabrico de ferramentas de alumínio é uma das formas pelas quais os investigadores estão a superar as probabilidades. 

A utilização da tecnologia de impressão 3D reduzirá rapidamente os prazos de entrega e ajudará os fabricantes a criar moldes com geometrias ultra-complexas para além das capacidades de maquinagem convencionais, tais como canais de arrefecimento conformes internos. Os fabricantes conseguem a impressão 3D de moldes de alumínio através dos seguintes passos:

1. Conceção de um modelo CAD 3D inverso do molde utilizando um software especial
2. Impressão 3D do seu desenho utilizando estereolitografia ou modelação por deposição fundida (FDM)
3. Retirar as estruturas de suporte adicionadas pela impressora durante o processo de impressão.

Digitalização e engenharia de superfícies

Há também uma tendência crescente para a digitalização e a automatização. A digitalização de todo o processo de moldagem reduzirá o tempo de ciclo e melhorará a precisão. A utilização de ferramentas digitais para a conceção e o controlo eliminará o erro humano e garantirá uma produção mais consistente.

Os fabricantes também têm feito esforços para tornar o alumínio mais resistente ao desgaste através do tratamento da superfície. Por exemplo, o tratamento de superfície de moldes de alumínio utilizando deposição física de vapor (PVD) ou anodização é eficaz para melhorar a sua vida útil.

Alguns dos revestimentos PVD mais populares são o carbono tipo diamante (DLC), o nitreto de titânio e alumínio (TiAIN) e o nitreto de titânio (TiN). Os fabricantes cobrem a superfície do molde com o material preferido utilizando PVD para criar uma camada dura que é resistente à água. Isto protege a superfície do molde das forças abrasivas durante o processo de moldagem por injeção.

A anodização, por outro lado, é um processo eletroquímico que cria uma camada de peróxido na superfície do molde de alumínio. Este material aumenta a dureza da superfície e melhora a capacidade da ferramenta de resistir à corrosão. Estes tratamentos ajudam o fabricante a usufruir de todos os benefícios do molde de alumínio com a vantagem adicional de exceder a vida útil de 10.000 ciclos de produção.