A sopa de nozes de matrizes e moldes

Descrever a indústria de matrizes e moldes como ampla ou de longo alcance é como chamar um canivete suíço de chave de fenda sofisticada. Matrizes de estampagem progressiva, ferramentas de prensa dobradeira, moldes de sopro, moldes de fundição sob pressão e matrizes de forjamento - esses são apenas alguns dos produtos usinados que uma pessoa pode aprender a construir ao obter seu certificado de ferramenta e matriz na instituição técnico-profissional local. (que mais jovens deveriam buscar), um lugar que ajuda a manter girando as rodas da civilização.

Apesar do título deste artigo, ele está longe de ser um mergulho abrangente na fabricação de ferramentas. Isso exigiria muitas centenas de páginas e contribuições de dezenas de especialistas do setor. No entanto, fornecerá algumas informações sobre a tecnologia de usinagem por trás das formas tridimensionais complexas encontradas em moldes de injeção de plástico, bem como algumas orientações sobre o software necessário para projetar, simular e otimizar essas montagens sofisticadas.

Além disso, muito do que é descrito aqui se aplica igualmente a outras aplicações de fabricação de ferramentas, como matrizes de estampagem usadas para formar painéis de carrocerias de automóveis ou moldes para embalagens termoformadas que mantiveram seu jantar quente no caminho para casa na noite passada. O mesmo acontece com as ferramentas de corte, máquinas CNC e software CAM usados ​​para produzir essas superfícies altamente precisas e muitas vezes de forma livre, todas elas igualmente necessárias para produzir os componentes encontrados em indústrias como a aeroespacial e a médica. A questão então é: o que há de tão especial no trabalho com matrizes e moldes?

Sean Shafer, gerente de segmento do mercado de matrizes e moldes da Makino Inc., tem algumas ideias. A construtora de máquinas Mason, Ohio, é bem conhecida por sua presença neste setor, e Shafer — junto com o gerente de marketing de produto Dave Ward — está na empresa há mais tempo do que muitos leitores possuem carteira de motorista. Os veteranos da indústria listaram vários diferenciais importantes entre este e outros tipos de usinagem, começando pela complexidade.

“Tem sido escrito muito ultimamente sobre a Tesla e a Giga Press do Grupo Idra, mas isso é apenas a ponta do iceberg”, disse Shafer. “A indústria automobilística em geral percebeu o valor de combinar vários componentes estruturais em uma única fundição sob pressão. Reduz o tempo de instalação, reduz o peso e adiciona rigidez estrutural ao veículo.”

No entanto, como salientou Ward, a produção destas peças requer moldes maiores e mais profundos do que no passado, trabalho para o qual os centros de maquinação tradicionais de três eixos são menos produtivos. “Você precisa ter a capacidade de inclinar o fuso, de modo a obter o ângulo de ataque mais eficaz e alcançar esses recursos profundos sem ter que esticar demais a ferramenta. Essa abordagem não apenas melhora a vida útil da ferramenta e o acabamento superficial, mas também aumenta significativamente as taxas de remoção de metal.”

Eles estão falando de centros de usinagem CNC de cinco eixos, tecnologia que está mudando a forma como oficinas de todos os tipos fabricam peças. A Makino recentemente expandiu sua oferta nesta área com duas máquinas, a V100S e a D2, ambas “construídas do zero especificamente para grandes componentes de moldes e matrizes”. A empresa também continua a oferecer automação na forma de robótica integrada e sistemas de troca de paletes. Rindo, Ward observou: “Visitamos muitas lojas e existem três tendências principais no momento: cinco eixos, cinco eixos e automação”.

A usinagem em uma fresadora de três eixos significa que a fresa está sempre orientada perpendicularmente à peça de trabalho, destacou Ward. Isso é adequado para furação, fresamento de faceamento e outras operações de usinagem comuns, mas com cavidades de molde, que normalmente são usinadas com acabamento usando fresas de ponta esférica, a ponta da ferramenta geralmente faz grande parte do corte. Infelizmente, as velocidades superficiais se aproximam de zero quanto mais próximo você chega desse “ponto nulo”, reduzindo bastante as taxas de remoção de metal.

“Agora, se você puder inclinar a fresa de topo em um ângulo como acontece com uma máquina de cinco eixos, você estará cortando com a periferia da esfera”, disse Shafer. “Você pode obter seis flautas eficazes em vez de uma. Isso gera uma ação de cisalhamento muito melhor e, como você pode torcer a ferramenta, elimina a vibração e pode avançar de forma muito mais agressiva. São benefícios como esses que fazem dos centros de usinagem de cinco eixos a máquina-ferramenta preferida em muitas oficinas de matrizes e moldes. Eles são o único caminho a seguir, não importa o tamanho do trabalho que você esteja fazendo.”