Injeção plástica ou impressão 3D? Quando vale a pena cada um?
A injeção plástica já conquistou seu espaço no mercado. Com um único molde é possível criar milhares de peças semelhantes, com uma velocidade expressiva. Porém, dependendo do volume de peças o custo do molde pode ser um empecilho. Nesse contexto, será que a impressão 3D pode ser a melhor opção?
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A injeção plástica é um dos métodos de fabricação mais tradicionais em todo o mundo. Diversas empresas utilizam esse processo para criar seus produtos, principalmente quando o volume de tiragem é alto. No entanto, a impressão 3D vem conquistando espaço e pode ser uma opção à injeção.
Algumas questões ainda deixam dúvidas para quem deseja saber mais sobre a comparação dos dois processos. Custos envolvidos, prazo de fabricação e volume de tiragem são alguns desses pontos que precisam ser analisados.
Por isso, criamos este conteúdo para lhe mostrar quando exatamente vale mais a pena a injeção plástica e quando você pode partir para a impressão 3D. Leia o conteúdo na íntegra!
As características da injeção plástica
O processo de injeção plástica acontece, basicamente, em três etapas: aquecimento da matéria prima, injeção no molde e resfriamento da peça.
A matéria prima geralmente é condicionada em grãos. Ela é preparada e aquecida até formar uma consistência que consiga preencher o molde. Então, o material é inserido nesse molde, tomando a forma da peça que se deseja.
Após o preenchimento a peça deve ser resfriada para, posteriormente, ser retirada do molde. Em alguns casos o objeto precisa de um acabamento final para retirar qualquer rebarba que possa existir.
Analisando dessa forma o processo pode ser visto como simples, mas um fato pode pesar no orçamento: o custo do molde. Essa ferramenta precisa ser muito bem planejada, uma vez que ela tem impacto direto na qualidade do produto fabricado.
Algumas variáveis que cabem ao molde são:
- geometria do produto fabricado e ângulos de saída;
- sistema de resfriamento;
- confiabilidade mecânica das partes móveis;
- definição do plano de manutenção preventiva;
- acabamento superficial da cavidade;
- quantidade de cavidades no mesmo molde;
O material do molde também deve ser especificado pensando na matéria prima a ser moldada e vida útil. Então, tudo isso faz com que ele tenha um custo considerável. Se a tiragem, ou volume de peças a serem moldadas, for baixa, a diluição do custo da ferramenta pode impactar significativamente na margem de lucro do negócio.
Em contrapartida, a velocidade do processo de fabricação por injeção é um elemento positivo.
As características da impressão 3D
Na impressão 3D a matéria prima inicial também está na forma de granulados. Esses grãos são usados para fabricar os filamentos das impressoras FDM (Fusão por Deposição de Material).
Os usuários da impressão 3D já recebem o material em forma de filamento. Na impressora, esse filamento é aquecido em um sistema de resistência e depositado na superfície de impressão, gerando a peça.
Na impressão 3D não há moldes. Portanto, basta criar o projeto usando um software de modelagem, como o SolidWorks, e depois configurar os parâmetros no software de impressão, como o Cura ou Simplify 3D.
Não há necessidade de um molde e uma mesma impressora é capaz de criar quantas peças forem necessárias, com geometrias diversas, entretanto, o tempo pode ser um problema. O processo de impressão é considerado lento quando comparado com a injeção.
É importante deixarmos claro já aqui que a impressão 3D é capaz de criar peças finais, não apenas protótipos. Até por isso estamos comparando os processos de impressão e injeção.
Como o mercado está se adaptando à impressão 3D
O método de fabricação por injeção plástica já é bem tradicional em todo o mundo. Agora, a impressão 3D vem conquistando seu espaço.
Uma pesquisa do Fórum Econômico Mundial divulgou que 41% das empresas globais pretendem investir em impressão 3D até 2022. No Brasil esse percentual chega a 49%.
A pesquisa ainda relaciona cada departamento com a intenção do investimento. Veja no gráfico abaixo:
Analisando esses dados enxergamos que a impressão 3D é uma realidade e que as empresas precisam se preparar para abraçar essa nova tecnologia. As possibilidades são bem interessantes, principalmente para criação de protótipos e peças finais.
Quando vale a pena usar a injeção plástica ou a impressão 3D
Você precisa fabricar uma certa quantidade de peças. O que é melhor: investir no molde e no processo de injeção plástica ou fabricar com impressora 3D? Vamos esclarecer e responder isso agora!
Para chegar a essa definição nós precisamos coletar os seguintes dados:
- qual é o volume dimensional da peça a ser criada?
- qual material deve ser usado para criar essa peça? Ela precisa ter características mecânicas físicas específicas?
- quantas peças serão fabricadas?
- qual é o prazo disponível para fabricação?
Agora, vamos responder cada um desses pontos nos tópicos a seguir:
Volume dimensional
O volume dimensional da sua peça pode ser um limitador para a impressão 3D. As impressoras têm uma área útil determinada. No mercado nacional é possível encontrar modelos desde 200x200x200mm (comprimento, profundidade e altura) até modelos maiores, de 400x400x400mm ou mais.
No entanto, se a sua peça tem dimensões maiores do que essas medidas você deve analisar se ela pode ser dividida em partes ou se precisa ser inteiriça. Se puder ser dividida isso não vai gerar problemas para a impressão, mas se isso for um limitador, devemos partir para a injeção plástica.
Além disso, devemos nos lembrar que quanto maior for a peça a ser injetada, maior será o molde e a injetora, elevando bastante o custo.
Material da peça e características mecânicas
O segundo ponto de análise é o material da peça. No momento de criar o projeto você deve analisar qual é a finalidade daquele objeto, quais são as características básicas. A peça sofrerá esforço mecânico? Ela estará exposta a temperaturas elevadas? Haverá contato com agentes químicos?
É necessário analisar essas informações, independente do método de fabricação a ser adotado. Com esses dados você chegará ao material que pode ser empregado para fabricar.
Da mesma forma na impressão 3D convencional ou na injeção plástica a matéria prima é o polímero. Existem variações desse polímero em ambos os processos. Na impressão tem-se diferentes materiais, como PLA, ABS, PETG, Flexível e outros.
Analise qual material vai atender a sua demanda e se há disponível nos dois processos de fabricação.
Quantidade de peças
A quantidade de peças que você precisa criar pode ser outro determinante para qual método de fabricação escolher. A Sculpteo fez uma avaliação dos custos envolvendo a fabricação de peças por processo de injeção plástica e por processo de impressão 3D pelo tipo SLS.
O SLS é um processo de impressão que não usa filamentos. A matéria prima geralmente é um polímero em forma de pó e a peça é criada pela sinterização desse material.
Vale ressaltar que tanto a impressora como a matéria prima da impressão 3D do tipo SLS são bem mais caros do que no modo FDM.
Porém, vamos usar os dados da pesquisa como uma referência. Veja a análise abaixo:
OBSERVAÇÃO: Os custos da impressão SLS são bem mais altos do que na FDM (impressoras 3D do tipo SLS custam a partir de R$150 mil ~ R$200 mil, enquanto uma impressora 3D FDM profissional já é encontrada por aproximadamente R$ 6 mil). Além disso, o custo do material também é bastante significativo. Isso faz com que o gráfico comparativo de injeção plástica e impressão 3D FDM tenha o ponto de intercessão bem mais adiante do que mostrado anteriormente. Além disso, cada peça terá um gráfico diferente. O mostrado é apenas como exemplo.
Portanto, essa imagem mostra os custos envolvidos para a fabricação de um suporte para Go Pro. Foram comparados os processos de fabricação por injeção plástica e pela impressão do tipo SLS, variando o volume de tiragem e o custo para tal, em euros. A linha na cor azul clara corresponde ao custo do processo de injeção plástica. O azul escuro é a impressão 3D.
Nessa peça, as duas linhas do gráfico se interceptaram em aproximadamente 486 unidades. Ou seja, abaixo de 486 peças é mais vantajoso fabricar usando impressoras 3D do tipo SLS. Acima dessa quantidade já vale mais a pena a fabricação por injeção plástica.
Os cálculos para se chegar a esse resultado levaram em consideração custo do ferramental, matéria prima e produção, no caso da injeção; e impressora 3D, matéria prima e produção, no caso da impressão 3D.
O gráfico mostrado ainda vai variar de acordo com a peça, além da tecnologia de impressão usada.
Prazo
Por fim, vamos considerar o prazo para confecção das peças.
Na impressão 3D o tempo de criar uma única peça é muito maior do que quando comparamos com uma peça individual injetada. No entanto, na injeção não podemos nos esquecer do prazo para fabricação do molde, que pode ser bastante elevado.
Além disso, uma alternativa para reduzir o impacto do tempo na impressão é trabalhar com várias máquinas ao mesmo tempo.
Outro ponto é o setup. Se você tem diferentes modelos de peças para criar, na injeção é preciso levar em consideração o tempo de troca do ferramental, além da fabricação de cada um deles. Na impressão 3D praticamente esse tempo corresponde a selecionar o modelo desejado e colocar para imprimir.
Portanto, vimos neste artigo que a impressão 3D e a injeção plástica são métodos de fabricação complementares. Isso porque é super interessante utilizar a impressão 3D para criar protótipos de validação antes de investir em todo o ferramental envolvido na injeção plástica para fabricar uma quantidade maior de produtos.
Então, a injeção é mais indicada quando o volume de uma mesma peça é bem elevado. Já a impressão 3D consegue ser mais eficiente em volumes menores ou quando se precisa criar várias peças diferentes.
Sobre o volume, você ainda deve considerar trabalhar com mais de uma impressora, assim consegue otimizar a produção e aumentar a produtividade.
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