Impressão 3D

Peças plásticas impressas em 3D com acabamento de injetadas

A Protolabs (Estados Unidos) anunciou a criação de um processo de acabamento para peças plásticas impressas em 3D que é capaz de melhorar a qualidade superficial, mesmo de componentes com geometria muito complexa.

O novo processo, denominado “Vapour Smoothing”, algo como “suavização a vapor”, em tradução literal, está atualmente dispo-

nível para uso em peças impressas em PA12 e em TPU. De acordo com informações divulgadas pela empresa, esse pósprocessamento permite obter uma qualidade superficial que, de outra forma, só seria alcançada via moldagem por injeção. Enquanto a manufatura aditiva se destaca pela ampla liberdade de design do produto, sendo por isso especialmente adequada para produção de baixo volume, a moldagem por injeção é conhecida principalmente por suas vantagens na produção de grandes volumes de peças bem acabadas. Uma diferença fundamental entre esses dois processos até agora era a qualidade da superfície, consideravelmente melhor quando obtida por

injeção do que no caso das peças impressas em 3D. Os componentes acabados produzidos por manufatura aditiva normalmente têm uma superfície mais áspera, em parte devido aos espaços entre as camadas de material depositadas. Essa característica é crítica no setor médico, assim como em qualquer outra aplicação em que as peças entrem em contato com fluidos ou nos casos em que a facilidade de limpeza é um fator de qualidade decisivo.

A técnica de acabamento superficial por vapor permite que peças obtidas por processos de impressão 3D como sinterização seletiva a laser (SLS) e fusão por jatos múltiplos (MultiJetFusion, MJF), ou mesmo por fusão de filamentos, tenham sua superfície suavizada e refinada. Para isso, as peças são acondicionadas em uma câmara em que recebem aquecimento e um solvente que atua alisando a superfície e vedando as lacunas entre as camadas depositadas.

Além da melhora da qualidade superficial, as características físicas das peças também são alteradas, a exemplo do aumento do índice de alongamento até a ruptura. A impermeabilização obtida pelo método confere aos componentes propriedades importantes que os tornam adequados para uso em tanques, tubos e dutos de fluidos, tampas de válvulas e reservatórios de óleo, por exemplo, usadas em setores como automotivo, médico e em inúmeras aplicações industriais.

Método de pós-processamento melhora substancialmente a qualidade superficial de peças plásticas impressas em 3D. Imagem: Protolabs

PP PP Protolabsrotolabs rotolabsrotolabs rotolabs –customerservice@protolabs.com

A Interplast, feira que acontece entre os dias 5 e 8 de abril, em Joinville (SC), será o primeiro evento presencial do setor de plásticos após um longo período de recesso imposto pela regulamentação sanitária que se estabeleceu em decorrência da Covid-19.

Aexpectativa pela realização da feira é grande, pois os participantes poderão conferir in loco equipamentos, matéria-prima, software e serviços voltados para a indústria do plástico desenvolvidos nos últimos anos, que até agora só haviam sido apresentados ao público de forma online ou em eventos fechados das próprias empresas.

A Messe Brasil, organizadora da feira que acontece desde o ano 2000, preparou para esta edição um evento com várias atividades paralelas que visam oferecer também conhecimento e oportunidades de negócios para os visitantes.

O Congresso Técnico Empresarial Cintec, que acontece no dia 7, vai reunir especialistas sobre diversos assuntos, com uma programação montada em parceria com o Instituto de Inovação Senai, abrangendo diferentes aspectos técnicos relacionados à fabricação de produtos plásticos. Confira as palestras no box da página 33. Uma apresentação especial, no dia 6, foi reservada para tratar de um assunto que tem atraído muito a atenção da indústria: o uso do grafeno em formulações poliméricas.

A palestra ficará a cargo da Zextec Nano, uma parceria entre a empresa Zextec, o UCSGrafene, da Universidade de Caxias do Sul, e o TecnoUCS. A apresentação visa esclarecer como empresas e desenvolvedores que apostam na tecnologia podem tornar a produção do material viável comercialmente e em larga escala.

Acontecerão também rodadas de negócios com a participação de importantes players do segmento, além de um workshop gratuito, em que os expositores vão divulgar suas inovações de forma detalhada para o público da feira. As empresas que farão estas apresentações são: Apta, Tecnoserv, Carbomil, Multicolor, Petropol, Simco, Milacron, Piovan, Vektor, Mold Masters, Termocolor, Neosonics, Cromex e Periféricos do Brasil.

Também será realizado o Workshop de Qualidade, Instrumentação e Medição, organizado pela CSQI, Câmara Setorial de Qualidade e Instrumentação da Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos (Abimaq), com a participação de profissionais das empresas Bass, Hexagon, Wika, Mainard, Mitutoyo, Digitrol e MTS.

Outra atração da feira será o Espaço Recicla Plástico, um ambiente montado para comportar demonstrações de máquinas, equipamentos e rotinas relacionadas à reciclagem, em especial do PS e do EPS, além de conscientizar o público sobre a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS).

Simultaneamente à Interplast acontecerá a Euromold, Feira Mundial de Construtores de Moldes e Ferramentarias, Design e Desenvolvimento de Produtos.

Serviço

Interplast – Feira e Congresso de Integração da Tecnologia do Plástico EuroMold – Feira Mundial de Construtores de Moldes e Ferramentarias, Design e Desenvolvimento de Produtos Data: 5 a 8 de abril de 2022 Horário: 13h às 20h Local: Centro de Convenções e Exposições Expoville – R. XV de Novembro, 4.315 – Glória, Joinville – SC Realização: Simpesc (Sindicato da Indústria do Material Plástico de SC) Organização: Messe Brasil

Equipamentos e serviços

A Altax7 Altax7 Altax7 Altax7 Altax7 (Rio Claro, SP) vai divulgar no evento a comercialização de máquinas, periféricos, peças de reposição e serviços como desenvolvimento de projetos, importação direta de maquinário, consultoria, instalação e implantação. Entre as máquinas comercializadas estão aglomeradores, aglutinadores, extrusoras, injetoras, micronizadores, misturadores, impressoras a laser e equipamentos para automação. A empresa também fornece fusos e cilindros para máquinas transformadoras, com possibilidade de aplicação de liga bimetálica como revestimento, o que aumenta a durabilidade e a produtividade das máquinas.

Frascos e embalagens

A japonesa AokiAoki AokiAoki Aoki, fabricante de máquinas e moldes para a produção de embalagens plásticas com subsidiária em São Paulo (SP), apresentará na feira suas tecnologias de processamento ISBM, as quais permitem a moldagem por injeçãoestiramento-sopro em estágio único sem reaquecimento da pré-forma, também chamado de método carrossel. Destaca-se a nova série AL, que busca a redução dos custos de produção em massa, bem como a economia de espaço e energia, devido à redução do tamanho da máquina. Além disso, a empresa pode realizar projetos voltados para a fabricação de frascos usando PE, PP, PSAI, PET (virgem ou reciclado), PETG, PC, PA, PPSU, PMMA, SAN, PLA, PEN, entre outros materiais.

Injetoras para produção em diferentes escalas

A Arburg Arburg Arburg Arburg Arburg (Alemanha), com filial em São Paulo (SP), vai expor suas linhas de injetoras elétricas, hidráulicas e híbridas. Uma delas é a série Golden Electric, a qual conta com máquinas elétricas que são indicadas para processos produtivos

de ciclo curto. De acordo com a empresa, as máquinas que comercializa contam com sistema de acionamento refrigerado por fluidos, o qual é fechado e assim não fica sujeito à ação de intempéries que eventualmente estejam presentes no chão de fábrica como, por exemplo, sujidades. A força de fechamento, inclusive de injetoras pertencentes às séries de modelos híbridos ou hidráulicos, é de até 6.500 kN.

Tecnologia para produção de tubos de PVC

equipamentos para produção de tubos de PVC fornecidos por fabricantes norte-americanas e europeias que são representadas no Brasil com exclusividade pela empresa. Entre os equipamentos

estão bobinadores para tubos corrugados (Sica), bombas de engrenagens, trocadores de tela e granuladores (Maag), matrizes e componentes para linhas de extrusão plana (Xaloy). Também serão fornecidas informações sobre as linhas de extrusão completas da norte-americana Davis Standard, misturadores da Plasmec, medidores de espessura da Scantech, sistemas para tratamento de superfície por chama da Essci, linhas de reciclagem da Gamma Meccanica e misturadores contínuos da Farrel Pomini (foto).

Soldagem a laser

A Cemas do Brasil Cemas do Brasil Cemas do Brasil Cemas do Brasil Cemas do Brasil (Contagem, MG) anunciou que apresentará máquinas para mostrar diferentes tecnologias e métodos, baseados em laser, ultrassom e infravermelho. Dentre elas estão uma máquina de

soldagem ultrassônica para a produção de um ioiô, uma máquina integrada com tecnologia infraStake, para a construção de um minipainel de porta, e uma máquina com tecnologia denominada nanoStake, que soldará alguns gadgets.

Plastômetro conectado

A Digitrol Digitrol Digitrol Digitrol Digitrol (São Paulo, SP) vai apresentar em primeira mão para o mercado brasileiro o plastômetro de extrusão modelo LMI 5500, desenvolvido pela norte-americana Dynisco para medição do índice de fluidez de polímeros, uma variável que determina a forma como um material deve ser processado. Atendendo a especificações e normas internacionais, o aparelho possui funções de conectividade e operação em nuvem, com base nas plataformas Dynisco Cloud Connect e Microsoft Azure, as quais permitem a visualização dos dados de ensaio em um único lugar, de fácil compartilhamento e com suporte 24/7. O aparelho possui display colorido touch screen, menu intuitivo, portas USB e encoder digital. Além disso, possui uma rotina especial de software que permite a correlação do índice de fluidez com a viscosidade intrínseca do PET.

Corte de filmes

A picotadeira modelo Hortroll 900 de três pistas para fundo plano é o lançamento que a G4 Máquinas G4 Máquinas G4 Máquinas G4 Máquinas G4 Máquinas –com unidades em Agudos e São Paulo (SP) – levará ao evento. A máquina possui 900 mm de largura e é voltada para a fabricação de bobinas picotadas, ou pré-cortadas, utilizadas em aplicações como sacos para lixo e sacos para verduras. O modelo diferencia-se pelos altos índices de velocidade de operação, funcionamento em 220V bifásico, baixo consumo de energia, rebobinamento por eixo expansível e capacidade de fazer três bobinas simultaneamente.

Desumidificador que recupera energia térmica

O Grupo PGrupo P Grupo PGrupo P Grupo Piovaniovan iovaniovan iovan (Itália), com subsidiária em São Paulo (SP), mostrará suas linhas de equipamentos para a desumidificação de resinas termoplásticas. Um dos modelos que comercializa pertence à série GenesysNext (foto), que

conta com um sistema que recupera a energia do aquecimento gerado durante a secagem de grânulos. De acordo com a empresa, o modelo é indicado para a secagem de peças plásticas fabricadas por injeção e sopro, tais como préformas de PET, por exemplo. Além disso, Além disso, ele conta com um sistema de medição da umidade residual de grânulos plásticos, denominado Moisture Minder, que realiza o monitoramento do processo e que pode operar conectado a plataformas digitais industriais.

Injetoras com algoritmos inteligentes

A Haitian Haitian Haitian Haitian Haitian (China), com subsidiária em São Roque (SP), vai divulgar as suas linhas de injetoras elétricas dotadas de sistema de algoritmos inteligentes, as quais podem operar

conectadas a ambientes digitais que integrem linhas de produção, bem como a sistemas de aprendizagem de máquina (machine learning). Algumas das características técnicas das máquinas são: força de fechamento de até 8.000 kN; velocidade de injeção de 500 mm/s; volume de injeção de até 2.354 cm3; e distância máxima da barra de pressão de 1.080 x 1.080 mm. De acordo com a empresa, elas também são preparadas para a integração com sistemas baseados em software de gerenciamento de produção.

Soldagem de plásticos por ultrassom

A HerrmannHerrmann HerrmannHerrmann Herrmann, com matriz na Alemanha e filial em Indaiatuba (SP), vai mostrar suas linhas de equipamentos para soldagem de termoplásticos

por ultrassom. A companhia divulgou recentemente que desenvolveu um sonotrodo com lâmina customizado, que possibilitou que a soldagem de 18 conectores-fêmea feitos de latão em uma peça de policarbonato (PC) ocorresse simultaneamente e de forma cinco vezes mais rápida em relação ao mesmo processo realizado com equipamento tradicional. Além disso, foi informado que um acessório constituído de ranhuras foi desenvolvido para a realização da operação, cuja função é fixar a peça plástica de modo a evitar inserções não uniformes dos conectores.

Aditivos para PVC

A Inbra Inbra Inbra Inbra Inbra (Diadema, SP), empresa voltada ao desenvolvimento e fabricação de aditivos, lançará no evento novos estabilizantes térmicos e plastificantes para PVC, que seguem a sua estratégia de oferecer ao mercado soluções isentas de ftalatos. De acordo com a companhia, por essa razão, os novos plastificantes para PVC são derivados de ésteres de óleos vegetais epoxidados. Os produtos da empresa, incluindo os lançamentos, são usados na produção de tubos, conexões, perfis, fios e cabos, calçados, brinquedos, entre outras aplicações, e atendem às demandas de processos como extrusão, injeção, calandragem e rotomoldagem.

Concentrados de cor e aditivos

A Kalay Kalay Kalay Kalay Kalay (Curitiba, PR) vai divulgar no evento a sua linha de concentrados de cor e aditivos para PET, PVC e plásticos de engenharia. Destaque entre os masters de cor, o O Microbatch (foto) é constituído por partículas esféricas com diâmetro entre 300 e 500 μm, com alta capacidade de homogeneização e recomendado especialmente para PET, PVC e plásticos de engenharia. Já o Microprill é um produto altamente concentrado, em formato de microbastões com diâmetros entre 1 e 1,5 mm, recomendado para a formulação de polímeros cuja aplicação demande opacidade. A linha Colorliquid é indicada para uso em pré-formas de PET e para altos volumes de produção sem necessidade de mudança de cor, enquanto o KMB é apresentado na forma de microgrânulos com alta concentração de pigmentos. Entre os aditivos modificadores oferecidos pela empresa estão agentes de purga, redutores de acetaldeído para PET, anti-UV, aditivos para formação de barreira a O2 e CO2, anti-amarelecimento, promotores de efeito matte em frascos de PET e agentes do tipo reheat para PET, que auxiliam na absorção de calor, permitindo a redução do tempo de processamento e da energia necessária durante a moldagem por sopro.

Chillers para refrigeração de linhas de produção

A Mecalor Mecalor Mecalor Mecalor Mecalor (São Paulo, SP) vai expor suas séries de equipamentos e sistemas de refrigeração indicados para linhas de processamento de resinas termoplásticas. O mix de produtos é composto por chillers que reúnem em um único equipamento recursos para a realização de refrigeração e aquecimento em linhas de produção. Um exemplo é a série de equipamentos Termochiller DUO, mostrada na imagem. Os modelos contam com gabinete compacto e fornecem dois fluxos de água independentes, cuja temperatura é controlada por um sistema específico. De acordo com a recomendação da empresa, os chillers devem operar ao lado de injetoras ou máquinas sopradoras, por exemplo. Esta linha de equipamentos só é fabricada com condensação a água.

Periféricos

A italiana MorettoMoretto MorettoMoretto Moretto, com unidade brasileira em Valinhos (SP), vai apresentar as inovações criadas pela empresa nos últimos dois anos em suas linhas de equipamentos periféricos, que incluem modelos para secagem e desumidificação, dosagem, granulação, termorregulagem, refrigeração e armazenamento. A empresa possui também um sistema de supervisão e gestão 4.0 denominado Mowis, que integra o controle de várias máquinas,

gerenciando complexos esquemas de produção. Cada unidade conectada pode ser supervisionada de forma independente, e o sistema é estruturado em rede de comunicação Modbus. Módulos customizados podem ser criados, por exemplo, para o controle e reconhecimento automático de moldes.

Termoformadora

A MTF MTF MTF MTF MTF (Mairiporã, SP) vai lançar seu modelo de termoformadora de alta produção, para o segmento de embalagens. Desenvolvidas com tecnologia 100% nacional, as máquinas são concebidas tendo em vista a operação econômica na manufatura de peças técnicas como caçambas, pallets, banheiras e bandejas a partir de chapas plásticas ou bobinas. A empresa também possui linhas destinadas à fabricação de embalagens para doces, frutas, ovos etc.

Linha de produção

A NZ Philpolymer NZ Philpolymer NZ Philpolymer NZ Philpolymer NZ Philpolymer (São Roque, SP) fornece diversos maquinários para a produção de itens plásticos, embalagens técnicas de armazenamento e transporte e equipamentos para testagem de materiais. Em seu portfólio, a ser divulgado na feira, constam big-bags, torres octagonais e sacos laminados valvulados, voltados ao armazenamento de polímeros higroscópicos, por exemplo. A empresa também fornece equipamentos para realização de testes laboratoriais como: de impacto (Charpy e Izod), de tração e flexão, mufla, plastômetro, determinador de umidade e determinador de HDT-VICAT. Além disso, disponibiliza maquinário para produção como silo, alimentador, secador, granulador, moinho, extrusoras (mono rosca e dupla rosca) e peças de reposição.

Anel de ar para extrusoras

A OctagonOctagon OctagonOctagon Octagon, de origem alemã, exibirá o anel de ar SmartLip, para instalação em extrusoras de filmes tubulares. O componente executa o controle do fluxo de ar por meio de elementos mecânicos que se posicionam automaticamente, contribuindo para a redução do volume de aparas de processo. Ao permitir a execução de ajustes finos, o uso do anel proporciona maior facilidade de regulagem da geometria, estabilidade do balão e correção da sua

espessura. A empresa conta com pessoal técnico fluente no idioma português.

Compostos termoplásticos

A PlaschemPlaschem PlaschemPlaschem Plaschem (Itajaí, SC) vai divulgar no evento os seus compostos termoplásticos formulados de acordo com criteriosa avaliação em laboratório, de modo a garantir padrões de cores e de qualidade. São produzidos a partir de resinas commodities e de engenharia, podendo conter em sua composição cargas como talco, carbonato de cálcio e fibra de vidro, ou aditivos anti-UV, por exemplo, conforme a demanda do cliente.

Masterbatches com fibras naturais

A PP PP Polifibras olifibras olifibras olifibras olifibras (Farroupilha, RS) divulgará a sua linha de masterbatches compostos por fibras naturais provenientes da casca de arroz, que podem conferir a peças e utensílios plásticos um aspecto similar ao de alguns tipos de madeira. Os produtos são indicados para a fabricação de recipientes, itens para o ramo de construção civil, de cabos de ferramentas e peças para veículos. Também podem ser usados na produção de tampas para embalagens rígidas, por exemplo, além de móveis e calçados. De acordo com informações da empresa, é possível estabelecer uma coloração muito próxima à de cerejeira e imbuia.

Moinhos

A PP PP Primotécnica rimotécnica rimotécnica rimotécnica rimotécnica (Mauá, SP), fabricante de moinhos, extrusoras, aglutinadores, compactadores, trituradores e granuladores, vai

destacar no evento os moinhos da linha PTRA 600, que contam com um rotor cujo formato impede o aquecimento do material em rotação, além de lâminas inclinadas que

efetuam o corte em tesoura e peneiras intercambiáveis para regulagem do material moído. Os equipamentos podem também ser fornecidos com rotor resfriado a água.

Maquinário 4.0

A Simco Simco Simco Simco Simco (Campinas, SP) terá em seu estande máquinas que incorporam recursos típicos do ambiente da indústria 4.0. Injetoras equipadas com servomotores, periféricos, centros de usinagem, tornos CNC e convencionais, fresadoras e impressoras 3D fazem

parte do portfólio da empresa. Serviços de assistência técnica corretiva e preventiva, treinamentos e a prestação de serviços de impressão 3D para a produção de moldes, protótipos e peças de reposição também serão divulgados no evento. Revestimento

A Superfinishing Superfinishing Superfinishing Superfinishing Superfinishing (São Bernardo do Campo, SP), especializada no tratamento de superfícies metálicas, vai divulgar na feira o revestimento Niflon, que consiste em uma camada de níquel contendo micropartículas de PTFE, o que resulta em superfícies metálicas com alta resistência ao desgaste,

mas com redução expressiva do coeficiente de atrito, o que facilita a desmoldagem de peças plásticas. Em testes, as camadas de Niflon, com espessura de 12,5 a 25 micra, resistiram a até 1.000 horas de aplicação de névoa salina (salt spray), conforme a ASTM.B.117. O revestimento pode ser aplicado em ferramental de moldagem, assim como em mordentes e placas de selagem de blísteres (foto).

Injetoras

A TT TT Tedericederic edericederic ederic, fabricante de injetoras com matriz na China e unidades no Brasil, Coréia do Sul, México e Portugal, vai divulgar na feira a sua linha de máquinas injetoras para

plásticos de alto desempenho, com modelos cuja capacidade pode variar de 55 a 7.000 t, podendo ser equipadas com servomotor, duas placas e também com recursos para a moldagem bicomponente. Disponíveis em versões híbridas e totalmente elétricas, os equipamentos atendem segmentos como o de eletrodomésticos, construção civil, linha branca, embalagens, médico-hospitalar e brinquedos, entre outros.

Moinhos

A italiana TT TT Triaria riaria ria, com subsidiária em Valinhos (SP), exporá seus equipamentos desenvolvidos para o processamento e reciclagem de materiais plásticos, os quais estão adequados às normas NR-12 e NBR-15107, podendo ser utilizados para o reaproveitamento de sobras decorrentes dos processos de fabricação e acoplados dire-

tamente às linhas (in-line) ou de forma independente (off-line). Destaque para a linha XR, um granulador com velocidade de 0 a 156 m/min e controle remoto por meio de aplicativo Bluetooth. De tamanho reduzido, é voltado para linhas de extrusão rápida, com materiais de pouca espessura, dentre eles PS, PP, PLA, PET, além de formulações com aditivos escorregadios e pegajosos.

Codificação

A VV VV Vertec ertec ertec ertec ertec (Joinville, SC) levará à feira seu portfólio de tecnologias de codificadores e rastreabilidade industrial – voltadas para a marcação de datas de validade, lote e fabricação, números sequenciais, códigos de barras, QR-Codes,

logomarcas, entre outras opções –para diversos segmentos, sendo capazes de imprimir diretamente na superfície de produtos plásticos,

peças, alimentos, embalagens e outros materiais, facilitando a rastreabilidade e eliminando o uso de etiquetas. A empresa também oferece dispositivos para inspeção por imagem, sensores de visão, leitores de datamatrix e código de barras, sensores fotoelétricos e barreiras de segurança.

Célula de produção modelo 4.0

O grupo WW WW Wittmann Battenfeld ittmann Battenfeld ittmann Battenfeld ittmann Battenfeld ittmann Battenfeld, com sede na Áustria e filial em Vinhedo (SP), vai expor o seu modelo de célula de produção configurada conforme os conceitos da indústria 4.0 (foto). A unidade é composta por uma injetora e por um robô, além de equipamentos que executam processos complementares à transformação de plásticos, e foi criada para exemplificar um espaço fabril configurado para a realização de operações integradas no chão de fábrica. De acordo com a empresa,

esse modelo de célula de produção foi desenvolvido para processos de transformação de resinas termoplásticas por injeção, ao qual podem ser integrados sistemas de monitoramento de equipamentos e de dados em tempo real, por exemplo. Grafeno e plásticos

A Zextec Nano Zextec Nano Zextec Nano Zextec Nano Zextec Nano, divisão da Zextec que resultou da parceria entre a empresa e o UCS Graphene (laboratório de grafeno da Universidade de Caxias do Sul, RS), vai

apresentar em primeira mão a tecnologia de aplicação de grafeno na formulação de polímeros com propriedades modificadas. A adição do nanomaterial permite obter melhorias relacionadas à resistência mecânica, redução de peso, atribuição de efeito bactericida e também o aumento do tempo de prateleira de produtos, quando o composto é aplicado na fabricação de embalagens. A Zextec Nano vai realizar também um seminário a respeito do uso de grafeno em polímeros, no dia 6 de abril.

No dia 7 de abril de 2022 será realizado simultaneamente à Interplast o Congresso Plásticos, evento que contará com palestras sobre diversos temas relacionados ao setor. As apresentações acontecerão na Sala Bromélia nº 4 do auditório do Expoville (Joinville, SC), com início previsto para as 14 horas e duração até as 17:30 horas.

A programação do congresso é mostrada a seguir. Realização: Senai/IST.

14h00 Abertura – Manufatura aditiva aplicada Luis Gonzaga Trabassos, Phd – ISI – Sistema de manufatura e processamento a laser 14h10 Educação 4.0 – Manufatura preditiva Alex Kühnen – Senai SC

14h40 Indústria 4.0 aplicada à manutenção preditiva Israel Furtado – Cargo – Krona 15h10 Materiais poliméricos aplicados na área da saúde Palova S. Balzer – Univille 16h00 Microfabricação de peças aplicada à bioengenharia Águedo Aragones – Nowad Biomateriais 16h30 Uso de recursos da biomassa na produção de materiais plásticos Vinicius Oliveira – ISI Polímeros

17h00 Tendência de cores para 2023 Fabio Fazolim – Avient

17h30 Encerramento e coffee Luis Gonzaga Trabasso – ISI – Sistema de manufatura e processamento a laser

Os robôs colaborativos, também chamados de cobots (neologismo criado a partir das palavras em inglês collaborative robots), são autômatos destinados à interação com seres humanos em tarefas repetitivas, mas que não envolvem grande risco, tendo em vista dividirem o mesmo espaço operacional. Para isso, são concebidos com mecanismos de segurança como a parada imediata ao menor sinal de contato com operadores.

As principais características dos cobots são baixo peso e pequenas dimensões, facilidade de programação e baixo consumo de energia, além da limitação de potência e força diante de situações anormais. Por isso sua aplicação vem crescendo nas operações repetitivas de montagem, alimentação de máquinas, carga e descarga de máquinas CNC, tarefas auxiliares à moldagem por injeção, inspeção, encaixotamento e paletização, entre outras.

Outros tipos de robôs produzidos pela empresa

Empresa

Cloos

Comau

Elite Robots(*)

Fanuc

HMPC Telefone E-mail

gustavo@tecsold.com

(11) 3563-1500 comercial@comau.com

info@elibot.com Fabricante/país

Alemanha

EUA Modelos

Graus de liberdade Capacidade de carga (kg) Alcance máximo (mm) Repetibilidade (±mm)

1 6 10 1.300 0,1 Diâmetro da base (mm) Peso total (kg) Velocidade máxima (m/s) Articulado (6 eixos) Scara Hexapode Cartesiano Montado no teto Móveis autônomos Humanóide Dois braços

33 1 • •

Racer-5 Cobot, Aura 6 5 a 170 809 a 2.800 0,03 a 0,1 230 34 a 1.615 0,5 •• ••

3 6 3 a 12 624 a 1.304 0,03 13 a 33 2 a 3,2 •

(11) 3619-0599 vendas.robo@fanucamerica.com Fanuc, Japão 8 6 4 a 35 550 a 1.813 0,01 a 0,03 190 a 600 25 a 200 500 a 2.000 ••• •

(11) 2229-9499 vendas@hmpc.com.br Hanwha, Coréia do Sul 3 1 a 6 3 a 12 630 a 1.300 0,05 a 0,07 630 a 1.300 13 a 53 1 a 1,5 • ••

Kuka (11) 4942-8299 vendas.br@kuka.com 1, LBR iiwa 7 7 a 14 800 a 820 0,1 a 0,15 216 22,3 a 29,5 1,5 ••• •

Nachi (11) 4793-8813 robotica@nachi.com.br Nachi Fujikoshi, Japão CZ10-01-CCZ-000 6 10 1.300 0,1 219 x 213 61 3,14 rad/s •• •

Omron (11) 98669-9556 n edicley.machado@omron.com 5 3 a 6 3 a 1.500 350 a 1.300 0,1 a 0,015 (180°/s)

10 ••• ••

PR2 Group (15) 99619-4287 n contato@pr2.com.br Han’s Robot, China 12 6 3 a 15 590 a 1.300 0,03 a 0,1 156 a 272 18 a 60 2 • •••• •

ST Robotics sales@strobotics.com EUA 4 3 a 6 0,5 a 5 500 a 750 0,1 a 0,2 300 12 a 22 80 a 200 •••••

Stäubli (11) 2348 7400 staublibr@staubl.com

Universal Robots (11) 93034-9635 n salessupport@universal-robots.com

Yaskawa Motoman (11) 99516-7463 n rodrigo.costa@motoman.com.br 5 6 4,5 a 7 670 a 1.450 0,02 a 0,04 52 a 119 8,4 a 11,6 ••• ••

4 6 3 a 16 500 a 1.300 0,03 a 0,05 128 a 190 11,2 a 33,1 1 •

HC10 e 20 6 10 a 20 1.200 a 1.700 0,1 e 0,05 200 47 a 140 2 ••• • •

Nota: A empresa procura por representante no Brasil. Obs.: Os dados constantes deste guia foram fornecidos pelas próprias empresas que dele participam, de um total de 52 empresas pesquisadas. Fonte: Revista Plástico Industrial, março de 2022. Este e muitos outros Guias de PI estão disponíveis on-line, para consulta. Acesse www.arandanet.com.br/revista/pi e confira. Também é possível incluir a sua empresa na versão on-line de todos estes guias.

O núcleo “Internet da Produção” da Universidade Técnica RWTH Aachen é um departamento que atua em pesquisas sobre a otimização de processos de produção pelo uso de dados, visando ao desenvolvimento de sistemas para o ramo do plástico. O Centro de Inovações do Plástico 4.0, em particular, serve como uma plataforma de demonstração para aproximar pesquisas e soluções industriais.

P. Bibow, C. Hopmann e M. Schmitz

Onúcleo de excelência “Internet da Produção” da Universidade Técnica RWTH Aachen, na Alemanha, é um projeto interdisciplinar de pesquisa financiado pela Associação Alemã de Pesquisa (Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG). Desde o mês de janeiro de 2019, 25 unidades e institutos de pesquisa da universidade estão

Pascal Bibow (pascal.bibow@ikv.rwth-aachen.de) trabalha em sistemas inteligentes de produção no Instituto para Transformação de Plásticos (Institut für Kunststoffverarbeitung, IKV) da Universidade Técnica RWTH Aachen, na Alemanha. É também diretoradministrativo do Centro de Inovação em Plásticos 4.0 (Plastics Innovation Center 4.0). Christian Hopmann é titular da Cátedra de Transformação de Plásticos como presidente do IKV. Mauritius Schmitz é diretor científico para digitalização e indústria 4.0 na mesma instituição, bem como coordenador de pesquisa no núcleo “Internet da Produção”. Este artigo foi publicado originalmente na edição de fevereiro de 2021 da revista alemã Kunststoffe. Copyright by Carl Hanser Verlag. Direitos para o português adquiridos por Plástico Industrial. Tradução e adaptação de Antonio Augusto Gorni. colaborando para descrever e otimizar procedimentos complexos de tecnologia de produção usando abordagens orientadas para dados, bem como descobrir correlações entre modelos físicos básicos.

A consistente integração da tecnologia de informação com a dos processos de produção tem como objetivo aperfeiçoar os modelos científicos básicos usando análise sistemática de dados. Além disso,

a aplicação de abordagens científicas na produção pode ser simplificada pelo intercâmbio de dados de áreas interdisciplinares. Portanto, pode-se conseguir, em tempo real, uma otimização consolidada do desempenho econômico do sistema de produção (“cientificação” da produção).

O Instituto para Transformação de Plásticos (Institut für Kunststoff verarbeitung, IKV) também atua em pesquisas sobre infraestrutura para a combinação de abordagens físicas e orientadas a dados (por exemplo, inteligência artificial).

As pesquisas realizadas pelo núcleo Internet da Produção frequentemente têm como tema abordagens cuja aplicação industrial abrangente ainda se encontra no futuro. Entretanto, muitas empresas parceiras gostariam de ver tais abordagens testadas e integradas às atividades do chão de fábrica.

O Centro de Inovações em Plásticos 4.0 (PIC 4.0) estabeleceu uma plataforma para isso e fará parte de um laboratório com abrangência mundial chamado World Wide Lab, instaurado no Campus Melaten, em Aachen, Alemanha (figura no início do artigo).

O conceito central da pesquisa do núcleo Internet da Produção é a sombra digital, que constitui um rastro contextualizado de dados que descreve um processo real. Em contraste com o termo “gêmeo digital”, que é considerado como uma representação digital completa de um sistema real, a sombra digital contém apenas um subconjunto de dados disponíveis que corresponde a um problema específico (figura 1).

O núcleo está investigando os fundamentos conceituais e estruturas de dados para sombras digitais, de forma que eles possam ser usados de forma interdisciplinar e semanticamente consistente na indústria. Já no PIC 4.0, o foco está em aplicações concretas e nos desafios a serem enfrentados por uma infraestrutura digital atuando em áreas de transformação de plásticos. Já foram estabelecidos muitos modelos virtuais para tecnologias de transformação de plásticos como parte deste projeto(1). O potencial de aplicação da sombra digital pode então ser avaliado e, posteriormente, os requisitos do sistema para uso industrial serem testados com base nas aplicações do PIC 4.0 (2) . Teste no banco de provas para diferentes máquinas

A base para a obtenção de sombras digitais e sua aplicação na monitoração e otimização de processos produtivos está em uma

ampla disponibilidade de dados. Para isso, há uma infraestrutura digital a partir de software no IKV, a qual foi compilada a partir de programas digitais com acesso aberto, podendo ser aplicada e expandida em escala industrial. Com a ajuda dessa infraestrutura, uma variedade de máquinas e sistemas pode ser conectada à rede do instituto, sendo então registrados os dados provenientes de processos. Com base no desenvolvimento de padrões de comunicação como o OPC-UA (Open Platform Communications Unified Architecture ou Arquitetura unificada para plataforma aberta de comunicações, em tradução livre), bem como especificações de tecnologia para o processamento de plásticos constantes na Euromap 77 (intercâmbio de dados entre injetoras e o sistema do computador central) (3) e Euromap 84 (intercâmbio de dados entre extrusoras e o sistema do computador central)(4), interfaces de dados exclusivas também são usadas para integrar máquinas mais antigas à rede do IKV. Fig. 1 – O rastro de dados gerado pela moldagem por injeção representa, por exemplo, o comportamento do material durante o processo (IKV; Gráfico: Hanser) Até o momento, quatro injetoras da Arburg fabricadas em 2007 (Allrounder 520 A1500-400), 2010 (Allrounder 370 A600-170/170), 2014 (Allrounder 270 A350-70) e 2016 (Allrounder 520 A1500-800) já se encontram alimentando a base de dados do IKV por meio da interface OPC-UA. Além disso, há comunicação direta, via interface Euromap 77 baseada no protocolo OPC-UA, para uma injetora IntElect2 100/470-250, fabricada pela Sumitomo (SHI) Demag, e para uma modelo e-motion 440/160 TWP, fabricada pela Engel, ambas

fabricadas em 2020. As sucessivas expansões de aquisições de dados então se estenderam para as outras máquinas, as quais somente podem ser acessadas pela antiga interface Euromap 63, tais como uma SmartPower 240/1330 Unilog B8, fabricada pela Wittmann Battenfeld em 2017, ou uma da KraussMaffei 160-1000 CX de 2008. Além disso, um sistema Ergotech 800/420-130 da Demag, de 1999, continua a fazer parte do parque de máquinas. Entretanto, a conectividade de dados não se limita a injetoras,

sendo também usada em processos de extrusão e fabricação de borracha. No centro de tecnologia de extrusão do IKV também são analisados sistemas para produção de filmes tubulares ou planos, assim como de perfis e espumas, sistemas para produção por moldagem por estiramento e sopro, termoformação e processamento de elastômeros e poliuretanos.

Os desafios relacionados a esse parque de máquinas dizem respeito à digitalização sistemática por meio de módulos adicionais compatíveis para que as complexas estratégias para controle de processos possam ser registradas e analisadas digitalmente.

Dispositivos periféricos e sistemas para garantia da qualidade

Atualmente, estão disponíveis dados provenientes de uma linha de extrusão de espumas, a qual conta com extrusoras fabricadas pela Gneuss Kunststofftechnik, Windmöller e Hölscher, assim como Oerlikon Textile. Além disso, uma linha de

extrusão de borracha, fabricada pela TSM, e um misturador interno, fabricado pela Harburg-Freudenberger Maschinenbau, se encontram integrados à rede. O sistema de controle também é acessado diretamente para registrar, por exemplo, sinais de sensores analógicos ou para ler dados provenientes de sensores de temperatura e umidade, via sistemas de gravação separados, para determinar as condições do ambiente.

Entretanto, além de máquinas para processamento de plásticos, há a necessidade de incluir equipamentos auxiliares. Particularmente, os

Fig. 2 – Visão geral dos sistemas distribuídos de geração de dados do IKV, os quais são integrados à rede por meio da topografia do sistema (IKV)

secadores e as unidades para controle de temperatura ainda se comunicam usando interfaces seriais, tais como RS-232 ou RS-485, e precisam ser conectados às máquinas ou diretamente a outro dispositivo para leitura de sinais, de forma a possibilitar a inclusão dos respectivos dados constantes na sombra digital do processo.

A mesma situação se aplica aos sistemas de garantia da qualidade, tais como dispositivos para aquisição de dados ou de sinais de sensores. Em particular, a sincronização dos correspondentes fluxos de dados em um sistema global de informações, com dados provenientes de máquinas sendo fornecidos em uma base contínua ou de ciclo-a-ciclo, constitui um desafio adicional quando se dispõe de um parque de máquinas heterogêneo (figura 2). Partilha de experiências do processamento de dados

Em muitos casos, os trabalhos e pesquisas anteriores sobre sistemas para aquisição, armazenamento e sincronização de dados elevaram os requisitos para a estruturação do sistema de informação que opera em segundo plano. Assim, as questões sobre a pertinência de atualizações de interfaces podem ser respondidas, e analisados os investimentos necessários. Experiências e métodos de avaliação, bem como recomendações de ação e armadilhas na digitalização por etapas rumo à fabricação inteligente, serão desenvolvidos e preparados para a indústria em um ambiente real de demonstração. Assim fica assegurado que os métodos do núcleo Internet de Produção também possam passar por uma rápida transferência de tecnologia e, assim, dar suporte à indústria de transformação de plásticos para que ela possa enfrentar a competição.

Agradecimentos

A implantação do Centro de Inovação em Plásticos 4.0 foi financiada pelo Estado da Renânia do NorteVestfália (Alemanha) e pelo Fundo Europeu para Desenvolvimento Regional (European Regional Development Fund, ERDF) (Projeto ID-390621612).

Referências bibliográficas

Uma lista das referências bibliográficas relativas a este trabalho pode ser encontrada no seguinte endereço da Internet: www. kunststoffe.de/onlinearchiv.

E. Bürkle e T. Schwachulla

As partículas de espuma vêm recebendo atenção da indústria de plásticos nos últimos anos, o que se deve, em grande parte, à intensificação das atividades ligadas à eletromobilidade. Esta classe especial de materiais desperta interesse devido ao seu grande potencial de aplicação na área de construção leve, incluindo a obtenção de superfícies e/ou camadas de cobertura adequadas, bem como integração de funções. No entanto, ainda há muito a ser feito para superar os inúmeros obstáculos existentes ao seu uso.

Erwin Bürkle é mentor de inovações e trabalha como free lancer para várias empresas na área de plásticos. Thomas Schwachulla é jornalista free lancer especializado em tecnologia de plásticos. Este artigo foi publicado originalmente na edição de fevereiro de 2019 da revista alemã Kunststoffe. Copyright by Carl Hanser Verlag. Direitos para o português adquiridos por Plástico Industrial. Tradução e adaptação de Antonio Augusto Gorni. As pérolas ou partículas de espuma, conhecidas como EPS, EPP, EPE ou E-PU, são feitas com resinas termoplásticas que têm densidade entre 15 e 250 kg/m³, sendo constituídas por mais de 90% de ar, e é por isso que têm enorme potencial para a construção leve. Entretanto, na prática, muitas vezes isso não é reconhecido devido ao, por exemplo, aspecto não muito atraente apresentado por superfícies de peças moldadas obtidas a partir da aplicação de partículas desse tipo, e também, do ponto de vista de transformadores que usam a moldagem por injeção, por causa dos tempos de ciclo, às vezes muito longos, e à geração excessiva de vapor, fatores típicos do seu processamento.

Frequentemente, as espumas de partículas são consideradas meros agentes auxiliares para a fabricação de embalagens. Mas suas pérolas passaram a ser usadas na fabricação de peças

para veículos, inseridas atrás de painéis ou acondicionadas no interior de para-sóis, por exemplo, além de triângulos de segurança, porta-ferramentas, componentes de assentos ou amortecedores de colisão instalados atrás de para-choques. No entanto, especialistas sabem que as espumas de partículas, na forma de “machos perdidos”, apresentam vida útil particularmente curta ao serem utilizadas na produção de peças fundidas como, por exemplo, cabeçotes de cilindros.

A gama de aplicações desse grupo de materiais é muito diversificada devido às suas boas propriedades, tais como resistência dinâmica e estática ao impacto, enorme capacidade de recuperação (figura 1), baixo peso e excelentes propriedades de isolamento térmico. Tais características despertam ideias para a construção leve, mas isso se torna problemático caso as condições fundamentais especiais estejam associadas aos requisitos correspondentes. Isso ocorre porque os usuários em potencial, sobretudo a indústria automobilística, fazem exigências que, até o momento, o segmento de espumas de partículas só tem confrontado de maneira marginal. Alguns fatores-chave são:

• simulação; • temperatura sob serviço contínuo ou resistência à temperatura; • resistência ao fogo; • funcionalização; • tecnologia de processos e transformação; • qualidade garantida e reprodutível; • revestimento; • padronização. mercado considerável, e agora a evolução se encontra em pleno andamento. Os objetivos atualmente são: desenvolver espumas de partículas adequadas às aplicações existentes, incluindo os processos de transformação e, inversamente, encontrar novas aplicações adequadas.

Fig. 1 – Em vez de uma câmara, o pneu sem ar (airless) Schwalbe possui sob sua capa um núcleo de espuma de células fechadas feito de E-TPU, o qual simula uma pressão de ar “aparente” de cerca de 3,5 bar (Schwalbe)

Construção leve e gestão de energia

O foco das considerações situase na fabricação de componentes híbridos para aplicações de construção leve. Juntamente com a indústria aeronáutica, isso diz respeito principalmente à mobilidade elétrica, por razões óbvias. Por exemplo, para alcançar os níveis de desempenho prometidos, os veículos devem se tornar mais leves (figura 2).

Atualmente, os projetos se concentram sobre componentes exteriores, tais como defletores (spoilers) das bordas do teto ou da porta traseira. Essas peças são subdivididas em duas metades com pequena espessura, moldadas por injeção, sendo a metade superior a parte visível e a inferior um elemento de suporte. O objetivo é substituir a parte inferior por partículas de espuma e, adicionalmente, integrar sensores. Assim, a espessura de parede da parte superior pode ser significativamente reduzida. As espumas de partícula também podem ser usadas no interior de veículos para poupar peso (figura 3). Isolar baterias do compartimento de passageiros também é uma opção.

Estudos mostram que dispositivos de sistemas de aquecimento e de ar-condicionado reduzem aproximadamente pela metade a autonomia de veículos movidos a eletricidade, o que leva a outro requisito importante que é a combinação de espumas de partículas com tecnologia híbrida visando à produção econômica de componentes em larga escala. Para isso, é necessário substituir a aplicação de vapor às pérolas de espuma no processo de manufatura.

Fig. 3 – Peças para painéis interiores de portas. Pode ser observada a estruturação a laser que foi aplicada no componente negro, enquanto o componente azul foi contra-expandido sobre uma folha de alumínio (T. Michel)

Fig. 4 – Micrografia de pérolas de espuma de EPP sinterizadas, obtida por microscopia eletrônica de transmissão. As células microscópicas e as interfaces entre as pérolas de espuma encontram-se claramente visíveis (NMB)

Simulação focada no preenchimento de pérolas

O caminho da caracterização mecânica de materiais até a virtual requer a realização de métodos de simulação adequados, tendo em vista que para o caso das espumas de partículas, embora seu desenvolvimento esteja em curso, os especialistas acreditam que isso demandará muito tempo. A Associação de Inovação para Sistemas Avançados de Produção na Indústria Automotiva (Innovations gemeinschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeug industrie mbH, Inpro), na Alemanha, está trabalhando em um software de simulação do processo de preenchimento e posicionamento de injetores no molde. Isso se faz necessário porque, atualmente, a posição ideal dos injetores se baseia em suposições de fabricantes de ferramental, o que significa que só após a sua construção é que poderá ser constatado ou não se ele pode ser suficientemente preenchido e se as pérolas podem se unir entre si uniformemente.

O desafio da simulação está no processo de preenchimento propriamente dito e no formato das pérolas e da cavidade. As pérolas são introduzidas na ferramenta com auxílio de um jato de ar. Portanto, uma simulação “normal” de partículas não é suficiente, sendo necessária uma simulação de fluxo adicional. Fatores adicionais de influência incluem o atrito entre as partículas e o seu carregamento eletrostático ou comportamento cinemático após o impacto sobre a parede do ferramental. Provavelmente levará tempo até que se disponha de um software que permita a simulação técnica de preenchimento até mesmo de contornos complexos.

Simulação de componentes do nível micro ao macro

O Instituto alemão de Estruturas Leves e Tecnologia de Plásticos da Universidade Técnica de Dresden (Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik, ILK der Technischen Universität Dresden) está desenvolvendo um conceito para a simulação de componentes. Para efetuar uma simulação realista é necessária uma descrição detalhada do comportamento do material, que é incluída na análise pelo método de elementos finitos no seu mapeamento. Assim, é necessário que suas características e as informações de sua microestrutura sejam determinadas e processadas experimentalmente. O pré-requisito para isso é o conhecimento das relações entre o processo de fabricação, a estrutura das espumas de partículas e as propriedades daí resultantes. As características específicas do material devem ser consideradas.

As peças moldadas com espuma de partículas geralmente apresentam uma evolução de densidade que diminui de fora para dentro. Isso decorre de flutuações nas pérolas ainda não processadas, bem como de desvios locais durante o preenchimento e aplicação de vapor. Devido às diferenças de densidade, as propriedades mecânicas efetivas de um componente variam de local para local. Além disso, a microestrutura do material também é caracterizada por uma forte heterogeneidade (figura 4). Afinal, a estrutura celular das espumas de partículas é composta por pérolas individuais (expandidas), bem como por aglomerados criados durante a sinterização. Dentro das pérolas estão as células propriamente ditas com inclusões de ar. Tanto o volume das células quanto as espessuras de suas paredes, no caso do EPP, entre 1 e 50 μm, são muito heterogêneos localmente. Os diâmetros típicos das células do EPP encontram-se na faixa de 10 a 400 μm, enquanto elas podem diferir significativamente nos estados não-processado e processado.

Até pequenas modificações nos parâmetros de processamento exercem forte influência sobre a morfologia da espuma. Portanto, a

Fig. 5 – A qualidade da sinterização torna-se aparente no comportamento da fratura de peças moldadas acabadas: a) no caso de peças mal sinterizadas, a fratura ocorre na interface entre as partículas; e b) suficientemente sinterizada no interior de uma partícula (Kunststoffe)

caracterização de diferentes estruturas de espuma em função dos parâmetros de processo demandará grande esforço experimental. O ILK utiliza microscopia e tomografia computadorizada para determinar a espessura média da parede da estrutura celular da espuma.

O comportamento das espumas de partículas sob solicitações de tração e compressão desempenha papel decisivo no desenvolvimento de conceitos realistas de simulação. Isso se baseia na constatação de que as espumas com célula fechada apresentam comportamento especial a este respeito. Durante a aplicação de pressão podem ser observadas três regiões: primeiramente, uma elevação linear-elástica, que então se altera para um patamar de tensão, antes da curva subir progressivamente quando o material se torna compacto ao final do ensaio, uma vez que o ar no interior dos grânulos de espuma foi comprimido. Quando tracionado, o material se comporta de forma desde linear-elástica até elásticaplástica antes de se romper. O comportamento da fratura é complexo, ela pode ocorrer entre duas partículas, bem como dentro delas (figura 5). A partir daí pode-se concluir que a morfologia do material deve ser incluída na sua caracterização.

O ILK está investigando primeiramente as propriedades mecânicas ao nível da estrutura celular da espuma de partículas. Para isso, foram criados os elementos de volume representativo (repräsentative Volumenelemente, RVE) neste nível, os quais consideram tanto a condição

morfológica quanto as propriedades do material-base (figura 6). Os fatores de influência considerados são as densidades aparentes variáveis, espessuras de parede e tamanhos das células, bem como, no caso do EPP, o grau de cristalização do polímero. Após a validação bem-sucedida da metodologia, o RVE pode ser utilizado para testes virtuais eficientemente em termos de tempo e recursos. A transição para o nível macro ou estrutural é chamada de homogeneização, em que amostras de material adequadas são usadas na análise por elementos finitos. Foram feitos testes de flexão com quatro pontos e calculado o alongamento das partículas por meio de medição óptica para investigar os efeitos de diferentes densidades locais nas propriedades mecânicas das peças moldadas. As tensões assim determinadas foram então comparadas com os resultados obtidos por vários modelos de simulação. Um modelo ampliado de simulação, que considera a distribuição de densidade, apresentou concordância muito boa com os valores determinados experimentalmente.

O objetivo no futuro é possibilitar a previsão da distribuição de densidade antes da produção de peças.

Fig. 6 – Elemento representativo de volume com mosaicos Voronoi para espumas com células fechadas, usado como base para a simulação estrutural (ILK) Expansão com pouco vapor e moldagem por injeção

A procura por processos de expansão de partículas usando pouco ou nenhum vapor intensificou-se há alguns anos a partir da abordagem de expansão ou sinterização variotérmica, uso de ondas eletromagnéticas de alta frequência, desde micro-ondas até radiação infravermelha, e uso de geradores de vapor com alta pressão.

As investigações sobre a combinação da expansão de partículas com a moldagem por injeção também estão progredindo, o que abrirá novas possibilidades para o desenvolvimento de peças de espuma moldadas ou híbridas como, por exemplo, revestimentos internos para portas, que são parcialmente sobremoldados. Assim, poderão ser combinadas as vantagens da espuma leve com a maior resistência mecânica proporcionada pela moldagem por injeção. No entanto, os pré-requisitos para isso são a alta estabilidade dimensional da espuma, o baixo peso com distribuição uniforme de densidade e a obtenção de superfícies com alta qualidade.

A partir daí surgiu o conceito da moldagem por injeção de compósitos com espuma de partículas (PartikelschaumVerbundspritzgießen, PVSG), que possibilita a união, a nível molecular, de espumas de partículas com resinas termoplásticas ou elastômeros. Assim, as empresas alemãs Ruch Novaplast GmbH + Co KG, Krallmann GmbH e Arburg GmbH + Co KG se associaram e desenvolveram equipamentos e processos relacionados, sendo também desenvolvido pela T. Michel Formenbau GmbH (Alemanha) um ferramental que dispõe de circuitos integrados de aquecimento e refrigeração.

Nesta concepção, o vapor só se faz necessário para unir as pérolas de espuma nas interfaces. Pelo controle variotérmico de temperatura é possível aquecer a cavidade do molde de, por exemplo, 80 a 160 °C, e resfriá-la inversamente. Além disso, as câmaras de vapor no molde, que neste caso eram significativamente menores, são constantemente mantidas sob uma temperatura pré-definida (figura 7). Isso substitui o aquecimento do molde por vapor feito por meio de controle variotérmico de temperatura. Consequentemente, o equipamento, que foi apresentado em 2017 pela Kurtz GmbH (Alemanha), com o nome de “Thermo Foamer”, requer apenas um pequeno gerador de

vapor portátil e uma unidade de controle de temperatura. De acordo com a fabricante, este processo sinteriza as pérolas de espuma EPP mediante apenas 30% da quantidade necessária de vapor em comparação com o processo convencional. Alternativa com ondas eletromagnéticas A Kurtz também deFig. 7 – Comparação entre as câmaras de vapor de um molde convencional e de um com controle variotérmico de senvolveu um conceito baseado em ondas eletemperatura (T. Michel) tromagnéticas, em que as partículas de espuma são aquecidas até a temperatura necessária para sua união utilizando radiação de alta frequência (com 27,12 MHz e até 10.000 V). O processo se baseia no princípio do aquecimento dielétrico (o calor é gerado no material). A estrutura básica de um ferramental automático com aquecimento por radiofrequência é muito similar à dos equipamentos convencionais. No entanto, em vez de câmaras de vapor, a uniFig. 8 – As temperaturas (°C) necessárias para sinterizar as pérolas de espuma estão correlacionadas com as temperaturas do vapor, as quais, por sua vez, estão correlacionadas com a pressão (bar) do vapor (NMB)

dade de fechamento possui uma placa de metal ou condensador tanto no lado móvel como no fixo, com o molde para expansão posicionado entre elas. O dispositivo para preenchimento e o recipiente de material, assim como o mecanismo de fechamento, são os mesmos usados nos sistemas para produção em série.

Durante a operação do equipamento é criado um campo eletromagnético homogêneo na área entre os eletrodos, em contraste com o que ocorre quando se usa micro-ondas, o qual excita e reorienta os dipolos das pérolas de espuma no caso de plásticos polares. Ocorrem perdas por fricção devido à interação com o meio ambiente, o que leva ao aquecimento no interior das partículas. Assim, a radiofrequência também pode ser usada para aquecer plásticos apolares, desde que seja utilizada uma pequena quantidade de água.

O aquecimento por radiofrequência também é interessante para simulações, podendo ser modelado por meio de softwares especiais para determinar aproximadamente as temperaturas desejadas e/ou prováveis em áreas definidas da peça moldada. Um pré-requisito para isso é a disponibilidade de dados dos materiais envolvidos que sejam correspondentes às frequências requeridas.

Fig. 9 – Corte de um inserto de molde confeccionado por manufatura aditiva, que tem canais para controle de temperatura próximos ao contorno da cavidade e estruturas de apoio (Hofmann) Micro-ondas – adequação limitada

A radiação de micro-ondas é adequada principalmente para o processamento de peças pequenas feitas com espuma de partículas. Há várias razões pelas quais este procedimento ainda não se estabeleceu: as micro-ondas operam sob frequência de 2,45 GHz, razão pela qual a profundidade de penetração do campo é de apenas alguns centímetros. Outro problema é

que elas permanecem estacionárias, apresentando pontos quentes e frios, o que resulta na geração de diferentes gradientes de calor no material. No caso de peças de maior porte feitas de espuma de partículas, a geração de calor na área dos nós das ondas estacionárias pode ser tão baixa que os grânulos de espuma não se fundirão plenamente.

Duas etapas e sem vapor

Outro conceito de moldagem isenta de vapor foi desenvolvido pela alemã Fox Velution GmbH

em parceria com a Fill GmbH (Áustria), Krelus AG (Suíça) e Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH (Alemanha). Trata-se de um processo com duas fases para pré-expansão e subsequente expansão de peças moldadas, o qual também é adequado para plásticos de engenharia. O primeiro passo consiste na absorção da radiação infravermelha de ondas médias para expandir, no menor tempo possível, as pérolas de espuma impregnadas com agente de expansão ou com microgrânulos com formato correspondente.

Primeiramente, o material é movimentado por correia transportadora até um forno-túnel para ser expandido por emissão de radiação infravermelha. O processamento posterior pode ser feito em máquinas de moldagem convencionais, ou igualmente sem a utilização de vapor, usando neste caso um molde variotérmico impresso tridimensionalmente. Por enquanto, as espessuras de parede estão limitadas a 25 mm devido à transferência de calor, de acordo com a firma Fox Velution. Este conceito também é interessante quanto às possibilidades de funcionalização, por exemplo, pela inserção de componentes eletrônicos sensíveis ao vapor ou de retroexpansão de camadas decorativas.

Geração de vapor e ferramental para alta pressão

Para processar espumas de partículas constituídas por plásticos Fig. 10 – Calha para peças pequenas: a versão comercializável, feita com PP injetado (esquerda), pesa 86 de engenharia usando vapor é necessária uma g, enquanto a feita com espuma de EPP pesa apenas 14 g temperatura de pelo (T. Michel) menos 200 °C, além de pressão de vapor superior a 15 bar (figura 8). Deve ser considerado que tal pressão não pode ser gerada com as caldeiras de vapor comumente usadas no processamento de espumas de partículas, cujos trabalhos, como os feitos com EPP, requerem pressão de vapor inferior a 5 bar. Entretanto, para gerar altas pressões é necessário usar caldeiras de vapor mais fortes, o que exige também uma maior atenção no que diz respeito à submissão de ferramental e tubulações a altas cargas. Além disso, deve ser considerado que a força de fixação das máquinas automáticas de

moldagem deve ser compatível com tais condições. Permanece em aberto a questão sobre quão viável é esta tecnologia de processo que apresenta consumo intensivo de energia.

E não é apenas a alta pressão de vapor que constitui problema, isso inclui também a corrosão e tensões causadas no ferramental por mudanças drásticas de temperatura. De acordo com especialistas, basicamente apenas a cavidade é aquecida, enquanto o resto do molde é “temperado” a cerca de 100 °C. Sob essas condições deve ser dada atenção especial à questão da expansão térmica. Assim, o ferramental para processamento sob alta pressão deve ser feito com

aços especiais em vez de alumínio. Além disso, sob tais condições, as vedações convencionais falham, razão pela qual normalmente são usadas as destinadas a usinas termelétricas.

A alemã Neue Materialien Bayreuth GmbH colocou em operação um ferramental para processamento de espuma de partículas para uso sob alta pressão, o qual foi especialmente desenvolvido para isso. O ferramental foi concebido de forma modular para permitir que fosse utilizado de maneira flexível em diferentes investigações – é adequado tanto para o processo de preenchimento com fenda como para o de pressão dinâmica, e pode processar tanto espumas de partículas que contêm agente de expansão como materiais não expansíveis ou de difícil expansão. Os insertos foram confeccionados por meio de manufatura aditiva e podem ser facilmente trocados, enquanto os circuitos adicionais de controle de temperatura foram integrados ao ferramental. Ele também foi equipado com sensores (sondas de pressão e de temperatura da espuma) para controle e monitoramento de processo.

O controle de temperatura próximo ao contorno do molde já é conhecido na área de moldagem por injeção. Os canais próximos aos contornos da cavidade proporcionam a vantagem de poder aquecêla rapidamente até 300 °C e resfriá-la, por exemplo, com óleo, Fig. 11 – Graças à sua capacidade de recuperação, o para o controle de temnúcleo deste selim, feito com E-TPU, garante um passeio peratura, o que é im-de bicicleta confortável (Ergon) portante para o processamento de espumas de partículas feitas com plásticos de engenharia (figura 9). Mas a manufatura aditiva também é interessante para a confecção de ferramental para uso com vapor uma vez que nesse caso ele pode ser feito sob medida. Transparência e digitalização do processo Um pré-requisito para a abertura de novos campos de aplicação para espumas de partículas é a documentação de processos. As empresas T. Michel e Kurtz Ersa desenvolveram um sistema para aquisição de dados para este fim, o qual foi testado no Centro Técnico Michel. Para tanto, cerca de oitenta sensores para medição

de pressão e temperatura foram posicionados ao redor da máquina usada para expansão, no ferramental e na linha de processo. Esta é a única maneira de atender aos requisitos de fabricação de peças feitas com espuma com um grau adequado de reprodutibilidade. O que é pretendido nesse caso é que a máquina se reajuste independentemente, com base na curva de controle do processo, como é padrão na moldagem por injeção. Os testes iniciais feitos com uma peça para demonstração resultaram em tolerâncias de componentes significativamente melhores neste contexto. Além disso, a reprodutibilidade melhorou de ciclo para ciclo.

Peças com paredes finas são viáveis

A empresa T. Michel Formenbau, juntamente com fabricantes de matérias-primas, iniciou recentemente a produção de peças com paredes finas feitas com EPP (figura 10). Foi viabilizada a produção de peças moldadas com parede horizontal e vertical com espessura de 2 mm, sem a ocorrência de distorções e marcas de contração. O fabricante do ferramental integrou a sequência de processo de preenchimento e expansão a um processo de manufatura automatizado, e a máquina é controlada por um sistema de sensores que registra os valores de pressão e temperatura. Além disso, são usados sistemas de preenchimento e injetores para as minipérolas, desenvolvidos especialmente para este projeto.

Conclusão

Ainda é necessário muito trabalho para alcançar as metas estabelecidas, tanto no que tange ao uso de material, confecção de peças moldadas, fabricação de ferramental e engenharia de processos. Isso consta do escopo da recém-fundada Rede de Sistemas de Espuma Leve Híbridos e Inteligentes (Network Intelligent Hybrid Lightweight Foam Systems, NIHLS). A cooperação interdisciplinar dos parceiros dessa rede constitui a base para abordagens completamente novas, as quais, contudo, devem questionar radicalmente os conceitos anteriores em alguns casos. Os futuros desenvolvimentos em matérias-primas incluem formulações para temperaturas elevadas, retardantes de chama, combinações de materiais para, por exemplo, estruturas em sanduíche, entre outros assuntos. Na engenharia de processos o objetivo é aplicar as possibilidades de moldagem por injeção e/ou processamento de poliuretano em espumas de partículas. Um exemplo é a sobre-injeção ou inundação de peças moldadas de espuma de partículas (figura 11). Isso permitiria estabelecer um processo preciso, reprodutível e transparente, que também poderia ser automatizado e monitorado por meio de redes digitais.

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer aos numerosos interlocutores pelo seu apoio durante esta pesquisa.

Referências bibliográficas

A bibliografia que deu embasamento a este artigo pode ser encontrada no seguinte endereço da Internet: www.kunststoffe.de/7737677