O molde de fundição sob pressão e o molde de injeção de plástico são duas das ferramentas mais comuns na produção contemporânea. Seus moldes desempenham papéis fundamentais na produção em massa nos setores automotivo e aeroespacial, bem como em eletrônicos, bens de consumo e equipamentos médicos. Tanto a fundição sob pressão quanto a moldagem por injeção de plástico podem produzir componentes altamente detalhados e intrincados com altas tolerâncias, mas ambas trabalham com princípios, materiais e objetivos de aplicação final diferentes.

Embora a simples tarefa de moldar o material em um molde pareça semelhante, eles são externamente, em termos de material, condições de processo, requisitos de projeto e aspectos de desempenho, totalmente diferentes. O conhecimento dessas diferenças é inestimável e necessário para projetistas de produtos, engenheiros e especialistas em fabricação que precisam tomar decisões sobre qual é a solução mais eficaz, econômica e tecnicamente viável para uma determinada aplicação.

Este artigo compara detalhadamente os detalhes sobre moldes de fundição sob pressão e moldes de injeção de plástico, como eles operam, que tipos de materiais empregam, como são construídos e mantidos, bem como suas aplicações, benefícios e desvantagens.

O que é um molde de fundição sob pressão?

A fundição sob pressão é um processo de fundição de metal pelo qual o metal fundido sob pressão é forçado a entrar em um molde (também chamado de matriz), criando um componente de metal sólido. Normalmente, esses moldes são fabricados com aço ferramenta endurecido e estruturas para resistir a calor e pressão severos.

Os moldes de fundição sob pressão são ferramentas de precisão que são aplicadas principalmente com alumíniomagnésio e zinco, metais de baixo teor de ferro. É o processo mais adequado para a fabricação de componentes metálicos de grandes volumes com precisão nas dimensões, além de ser mecanicamente resistente.

Pontos importantes dos moldes de fundição sob pressão:

• Material: normalmente produzidos com aço H13 ou outros aços para ferramentas de alta temperatura.
• Boa durabilidade:  Os moldes são projetados para durar de milhares a centenas de milhares de ciclos de alta pressão.
• Temperaturas de operação: Muito alta; os metais fundidos podem chegar a 600 o C.
• Sistemas de resfriamento: Canais embutidos que permitem o resfriamento e a solidificação do metal dentro da cavidade em um curto período.
• Sistema de ejeção: Ele tem pinos ejetores que ajudam a expulsar ou empurrar o objeto de metal solidificado para fora do molde após a conclusão do processo de fundição.

Há dois tipos de fundição sob pressão:

• Fundição sob pressão com câmara quente: É usado quando uma liga de baixo ponto de fusão, como zinco e magnésio, deve ser fundida.
• Fundição sob pressão em câmara fria: Aplicado ao processamento de ligas de pontos de fusão mais altos, como o alumínio, como resultado do derretimento externo.

O que é um molde de injeção de plástico?

Um deles é a moldagem por injeção de plástico, um método de injeção de plástico derretido em uma cavidade do molde, onde ele endurece para formar uma peça completa. O molde de injeção de plástico geralmente é construído com aço para ferramentas ou alumínio, mas isso depende da quantidade a ser produzida e do custo. Esse processo é diferente porque não envolve metais, como no caso da fundição sob pressão, mas aplica termoplásticos ou polímeros termofixos.

Bens de consumo, equipamentos médicos, embalagens e praticamente qualquer coisa de plástico que você possa imaginar, além de muitos outros, são fabricados usando moldes de injeção. Formas complexas, natureza detalhada e intrincada e texturas em superfícies podem ser obtidas por meio desse processo.

Os recursos mais importantes dos moldes de injeção de plástico

• Material: geralmente um aço endurecido, um aço pré-endurecido, uma liga de alumínio ou uma liga de berílio-cobre.
• Durabilidade: Depende do material usado para fazer o molde; os moldes de aço podem ser usados em milhões de ciclos, enquanto os moldes de alumínio podem ser usados apenas em pequenas tiragens.
• Temperaturas de operação: Elas são mais frias em comparação com a fundição sob pressão e sempre variam dependendo do plástico (em torno de 200oC ou 300oC).
• Sistemas de resfriamento: Eles funcionam como os moldes de fundição sob pressão, mas são otimizados para operar com polímeros.
• Sistema de ejeção: As peças plásticas que foram resfriadas são removidas com a ajuda de pinos ejetores ou ar.

Compatibilidade de materiais

Uma das diferenças subjacentes está no material com o qual os dois processos lidam. A fundição sob pressão só pode ser aplicada a metais, enquanto a moldagem por injeção pode ser usada em plásticos. Diferentes ferramentas, parâmetros de processo e projetos de molde são necessários em cada um dos conjuntos de materiais

Aqui está a Tabela 1: Compatibilidade de materiais

Diferença na fabricação e no design

Ambos os moldes são fabricados com a maior precisão possível, mas sua fabricação é condicionada pelas características físicas dos materiais que precisam ser trabalhados. No caso dos moldes de fundição sob pressão, a resistência ao calor e a durabilidade são as preocupações mais importantes, pois a pressão de injeção é alta e o ambiente do metal fundido é severo. No caso dos moldes de injeção de plástico, a atenção está voltada para o acabamento detalhado da superfície, a tolerância apertada e as portas perfeitamente projetadas para oferecer o melhor fluxo de material.

Características do projeto do molde de fundição sob pressão:

• Mais sólido e mais pesado.
• Sistemas multifacetados de resfriamento e ventilação.
• Revestimento protetor (por exemplo, nitretação ou PVD, resistente ao desgaste).
• Precisa ter ângulos de inclinação para permitir a ejeção de peças.
• O metal espesso e de fluxo rápido foi projetado para trabalhar em portões.

Características de projeto do molde de injeção de plástico:

• Projeto e conclusão mais livres.
• É permitido um corte inferior, desde que as peças móveis (corrediças, elevadores) possam ser incluídas.
• Possibilidade de texturas de superfície detalhadas (por exemplo, grão de couro, fosco, brilhante).
• Sistemas de resfriamento otimizados para reduzir as velocidades de transferência de calor.
• Grande diversidade geográfica de tipos de portões (canais quentes, canais frios, portões de borda).

Eficiência de produção e tempo de ciclo

Ambos os processos de moldagem são importantes no desempenho detalhado do custo do tempo de ciclo e da eficiência. A fundição sob pressão quase sempre precisa de mais tempo no ciclo, pois são necessários mais aquecimento e resfriamento, mas as peças são mais resistentes e capazes de suportar muito calor. A moldagem por injeção pode usar um tempo de ciclo mais curto, portanto, é adequada para a produção de uma grande quantidade de peças plásticas.

Aqui está a Tabela 2: Eficiência de produção e tempo de ciclo

Considerações sobre custos

O molde usado na fundição sob pressão geralmente é considerado mais caro devido aos requisitos de material e à resistência térmica. No entanto, o custo unitário é econômico no caso de uma grande quantidade de produção de peças metálicas. Os moldes de injeção têm preços muito variáveis, com base na complexidade e no tipo de material (aço ou alumínio), mas tendem a ser mais econômicos em séries curtas e médias.

 Aqui está a Tabela 3: Considerações sobre custos

Aplicações industriais

A fundição sob pressão e a moldagem por injeção de plástico são duas das especialidades mais versáteis e podem ser usadas em uma ampla gama de setores, mas ainda assim diferem em suas áreas de aplicação devido às propriedades do material e às especificações de desempenho.

Aplicações da fundição sob pressão

A fundição sob pressão é amplamente utilizada das seguintes maneiras, pois permite a fabricação de componentes metálicos fortes, resistentes ao calor e à temperatura e com dimensões exatas:

• Automotivo: Os blocos do motor, caixas de transmissão, carcaças, suportes, dissipadores de calor
• Aeroespacial: Acessórios, peças estruturais, gabinetes de instrumentos
• Eletrônicos de consumo: telefones celulares, capas de laptops, conectores e estruturas são projetados com metal
• Eletrodomésticos: Caixas de engrenagens, gabinetes de motores e pás de ventiladores
• industriais: Pneumática, peças de bombas, peças de robôs

Os componentes fundidos sob pressão têm cada aplicação em que a resistência mecânica, a estabilidade dimensional e a resistência térmica são fatores importantes.

Aplicações da moldagem por injeção de plástico

A moldagem por injeção de plástico se encaixa perfeitamente no peso e na relação custo-benefício, bem como no uso de grandes quantidades de seus componentes:

• Dispositivos médicos: Seringas e invólucros, equipamento cirúrgico
• Bens de consumo: Brinquedos, utensílios de cozinha, pratos cosméticos e capas de celular
• Eletrônicos: Conectores, carcaças, interruptores, suportes de circuito
• Embalagem: Tampas, frascos, tampas, dispensadores
• Automático (interior/exterior): Painéis, guarnições, tampas de luzes e reservatórios de fluidos

 Liberdade de design A moldagem por injeção de plástico oferece uma liberdade de design inigualável e é eficiente na produção em larga escala de componentes plásticos precisos de geometria muito complexa e com vários acabamentos.

Prós e contras

Então, qual processo de moldagem tem quais vantagens comparativas e desvantagens? Vamos descobrir:

Os benefícios do molde de fundição sob pressão:

• Grande precisão dimensional e repetibilidade
• Excelentes características mecânicas, especialmente resistência e dureza
• É adequado para geometrias complexas com paredes finas
• Melhor acabamento de superfície do que outras técnicas de fundição de metal
• Adequado para uma produção de alto volume com uso intensivo de metal

A desvantagem do molde de fundição sob pressão:

• Custo de ferramental caro, alto custo inicial de ferramental
• Taxas de tempos de ciclo mais lentas em comparação com a moldagem por injeção de plástico
• Restrito a metais não ferrosos (alumínio, zinco, magnésio)
• Necessita de processamento secundário em alguns acabamentos ou tolerâncias da superfície
• O aumento da abrasão do metal causa o desgaste real do molde e o aquecimento elevado

Prós do molde de injeção de plástico:

• O custo por peça na produção de alto volume é baixo
• Detalhamento de superfície, alta precisão Alta precisão e detalhamento de superfície
• Ciclo curto desligado, especialmente em sistemas de câmara quente
• Fácil escolha do material (flexível, rígido, transparente, colorido)
• Peças variáveis que sejam leves e, portanto, transportáveis e ergonômicas.

Desvantagens do molde de injeção de plástico:

• Isso é menor do que a força e a resistência térmica dos metais
• Uma carga que induz a deformação plástica ou uma deformação plástica induzida pela temperatura é um risco
• A complexidade de qualquer projeto de molde aumenta à medida que a geometria da peça aumenta alterações desfavoráveis nas superfícies e nos caminhos projetados alterações desfavoráveis nas superfícies e nos caminhos projetados alterações desfavoráveis nas superfícies e nos caminhos projetados alterações desfavoráveis nas superfícies e nos caminhos projetados alterações desfavoráveis nas superfícies e nos caminhos projetados.
• Efeitos dos resíduos plásticos no meio ambiente (com base no polímero usado)
• Falhas subconscientes de fluxo, como empenamento, encolhimento e marcas de afundamento

Considerações ambientais

Ambas as técnicas de moldagem podem ser criticadas e questionadas à medida que a sustentabilidade ganha destaque em todos os setores em que os fabricantes operam. Por outro lado, há oportunidades para tornar a produção mais responsável.

Efeito ambiental da fundição sob pressão: 

• Intensivo em energia: A fusão do metal consome muita energia.
• Reciclabilidade: Reciclagem: Os metais fundidos (alumínio, zinco, magnésio) podem ser reciclados, com pouca perda de qualidade.
• Resíduos: O metal flash (e o sprue) pode ser reutilizado no processo.
• Longa vida útil: Os componentes são de longa duração e, em muitos casos, têm uma vida útil longa.

Impacto ambiental da moldagem por injeção de plástico:

• Preocupações materiais: Os plásticos derivados de petróleo também são uma fonte potencial de poluição quando reciclados de forma inadequada.
• Reciclagem: A maioria dos termoplásticos pode ser reciclada por meio da retificação.
• Bioplásticos e polímeros reciclados: A crescente demanda para usar menos plástico virgem.
• Eficiência: Para derreter e moldar o plástico, é usada metade da energia utilizada para derreter o metal.

O controle inteligente de processos e os projetos de moldes de alta qualidade em ambos os processos podem permitir a redução da quantidade de uso de material, do consumo de energia e do tempo médio de ciclo para facilitar uma melhor sustentabilidade.

Tendências e inovações futuras

Com o desenvolvimento do setor de manufatura, a fundição sob pressão e a moldagem por injeção de plástico contribuíram com a integração digital, as inovações em materiais e a sustentabilidade.

Inovação em fundição sob pressão:

• Fundição sob pressão a vácuo de alta pressão (HPVDC): Ajuda a diminuir a porosidade e a melhorar a excelência da peça.
• Automação e monitoramento de IoT: Aumenta a consistência e a rastreabilidade.
• Novas ligas: Carro e avião leves e de alta resistência.
• Fabricação híbrida: A fundição é combinada com a manufatura aditiva ou CNC.

A inovação na moldagem por injeção de plástico:

• Canais de resfriamento conformacionais (impressos em 3D): melhorar o resfriamento, melhorar o tempo de ciclo.
• Moldagem por microinjeção: Cria peças extremamente pequenas com ultraprecisão no campo da eletrônica e da medicina.
• Polímeros reforçados: Incorporação de fibra de carbono ou fibra de vidro na peça plástica para torná-la estruturalmente utilizável.
• Moldes inteligentes: Controle de qualidade por sensores e Inteligência Artificial em tempo real. 

Os dois setores estão se unindo em termos de manufatura digital e orientada por dados, com consciência ambiental, em que a otimização de ferramentas, materiais e processos será um fator importante de competitividade.

Tabela de resumo: Comparação entre fundição sob pressão e moldagem por injeção de plástico

Aqui está a Tabela 4: Tabela de resumo que compara a fundição sob pressão com a moldagem por injeção de plástico.

Qual deles você deve tomar?

Dependendo de vários aspectos importantes, deve-se decidir entre usar a fundição sob pressão ou a moldagem por injeção de plástico:

• Materiais necessários: Fundição sob pressão para obter força e resistência ao calor, e moldagem por injeção para proporcionar leveza e flexibilidade.
• Quantidade de saída: Ambas são ótimas quando se trata de grandes séries de produção, mas a moldagem por injeção pode custar apenas mais quando se trata de séries médias ao utilizar ferramentas de alumínio.
• Complexidade do projeto: A moldagem por injeção permite maior liberdade em projetos complicados, enquanto a fundição sob pressão apresenta excelentes resultados de propriedades mecânicas.
• Orçamento e cronograma: Os moldes de plástico podem proporcionar um retorno mais rápido e um custo menor para protótipos e pequenas tiragens. 

Em resumo:

A fundição sob pressão será a melhor opção quando você precisar de peças de metal boas e duras que tenham tolerâncias rígidas.
Escolha plásticos de moldagem por injeção se você quiser componentes plásticos leves, complexos e em grande quantidade a um custo reduzido por componente.

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Conclusão

Também é importante compreender as principais distinções entre os processos de fundição sob pressão e a moldagem por injeção de plástico para que você possa escolher o processo de fabricação mais adequado para produzir seu produto. Ambos exigem moldes de alta pressão para fabricar peças complexas e de grande volume, mas diferem bastante em termos de material, projeto do molde, condições de operação e peça final.

A fundição sob pressão é adequada apenas para peças metálicas fortes e resistentes ao calor, que são muito comuns nos setores automotivo, aeroespacial e de serviços pesados. Ela tem grande estabilidade dimensional e qualidade de superfície, mas também acarreta maior custo e uso de energia nas ferramentas. A moldagem por injeção de plástico, por outro lado, pode produzir peças plásticas leves e complexas que não são tóxicas, são altamente versáteis, econômicas e rápidas em todos os principais setores, como o médico, o de bens de consumo, o eletrônico, entre outros.

Para decidir entre os dois, analise questões como as propriedades necessárias do material, a quantidade de produção, a complexidade dos projetos, as limitações de custo e o efeito sobre o meio ambiente. Em certas ocasiões, uma combinação dos dois métodos pode produzir os melhores resultados em montagens híbridas.

Perguntas mais comuns (FAQs)

1. Os moldes de injeção de plástico são adequados para a fundição de metal?

Não. As altas temperaturas do metal fundido aquecerão os moldes de injeção de plástico, fazendo com que eles derretam.

2. Para produção de alto volume, qual é o mais econômico?

Em geral, a moldagem por injeção de plástico tem uma peça mais barata por unidade em ciclos baixos, e o custo por peça em comparação com a moldagem por injeção de plástico é menor.

3. Quais são os materiais comuns de fundição sob pressão?

 Esses metais comuns são as ligas de alumínio, zinco e magnésio.

4. As peças fundidas sob pressão são melhores e mais resistentes do que as peças injetadas?

Sim. Os componentes de metal fundido são mais potentes, mais duros e têm melhor resistência ao calor do que as peças de plástico.

5. Ambas as formas são capazes de gerar geometrias complexas?

Sim, no entanto, a moldagem por injeção de plástico tem mais flexibilidade em relação ao projeto devido ao seu comportamento de fluxo de plástico fundido.