Existem milhares de plásticos no mercado para prototipagem rápida ou produção em pequena escala – escolher o plástico certo para um projeto específico pode ser uma tarefa complexa, especialmente para aspirantes a inventores ou empreendedores. Cada material representa um equilíbrio entre custo, resistência, flexibilidade e acabamento superficial. É necessário considerar não apenas a aplicação da peça ou do produto, mas também o ambiente em que será utilizado.
De modo geral, os plásticos de engenharia possuem propriedades mecânicas aprimoradas que proporcionam maior durabilidade e não se alteram durante o processo de fabricação. Alguns tipos de plásticos também podem ser modificados para melhorar sua resistência, bem como sua resistência a impactos e ao calor. Vamos analisar os diferentes materiais plásticos a serem considerados, dependendo da funcionalidade da peça ou produto final.
Uma das resinas mais comuns usadas na fabricação de peças mecânicas é o náilon, também conhecido como poliamida (PA). Quando a poliamida é misturada com molibdênio, ela apresenta uma superfície lisa que facilita o movimento. No entanto, engrenagens de náilon sobre náilon não são recomendadas, pois, assim como outros plásticos, tendem a grudar umas nas outras. A PA possui alta resistência ao desgaste e à abrasão, além de boas propriedades mecânicas em altas temperaturas. O náilon é um material ideal para impressão 3D com plástico, mas absorve água com o tempo.
O polioximetileno (POM) também é uma excelente opção para peças mecânicas. O POM é uma resina acetal usada na fabricação do Delrin da DuPont, um plástico valioso utilizado em engrenagens, parafusos, rodas e muito mais. O POM possui alta resistência à flexão e à tração, rigidez e dureza. No entanto, o POM se degrada em contato com álcalis, cloro e água quente, além de apresentar dificuldades de colagem.
Se o seu projeto envolve algum tipo de recipiente, o polipropileno (PP) é a melhor escolha. O polipropileno é utilizado em recipientes para armazenamento de alimentos por ser resistente ao calor, impermeável a óleos e solventes, e não liberar substâncias químicas, tornando-o seguro para consumo. O polipropileno também apresenta um excelente equilíbrio entre rigidez e resistência ao impacto, facilitando a confecção de curvas que podem ser dobradas repetidamente sem quebrar. Ele também pode ser utilizado em tubos e mangueiras.
Outra opção é o polietileno (PE). O PE é o plástico mais comum no mundo, com baixa resistência, dureza e rigidez. Geralmente é um plástico branco leitoso usado para fabricar frascos de remédios, leite e detergentes. O polietileno é altamente resistente a uma ampla gama de produtos químicos, mas tem um baixo ponto de fusão.
O acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) é um material ideal para qualquer projeto que exija alta resistência a impactos, rasgos e fraturas. O ABS é leve e pode ser reforçado com fibra de vidro. É mais caro que o estireno, mas dura mais devido à sua dureza e resistência. Modelagem 3D em ABS moldado por fusão para prototipagem rápida.
Devido às suas propriedades, o ABS é uma boa escolha para wearables. Na Star Rapid, criamos a caixa do smartwatch para a E3design usando plástico ABS/PC pré-pintado em preto e moldado por injeção. Essa escolha de material torna todo o dispositivo relativamente leve, além de proporcionar uma caixa capaz de suportar impactos ocasionais, como quando o relógio cai em uma superfície dura. O poliestireno de alto impacto (HIPS) é uma boa opção se você precisa de um material versátil e resistente a impactos. Esse material é adequado para a fabricação de caixas duráveis para ferramentas elétricas e outras ferramentas. Embora o HIPS seja acessível, não é considerado ecologicamente correto.
Muitos projetos exigem resinas para moldagem por injeção com elasticidade semelhante à da borracha. O poliuretano termoplástico (TPU) é uma boa opção, pois possui diversas formulações especiais que proporcionam alta elasticidade, desempenho em baixas temperaturas e durabilidade. O TPU também é utilizado em ferramentas elétricas, rolos, isolamento de cabos e artigos esportivos. Devido à sua resistência a solventes, o TPU apresenta alta resistência à abrasão e ao cisalhamento, podendo ser utilizado em diversos ambientes industriais. No entanto, é conhecido por absorver umidade do ar, o que dificulta seu processamento durante a produção. Para moldagem por injeção, existe a borracha termoplástica (TPR), que é mais barata e fácil de manusear, sendo utilizada, por exemplo, na fabricação de manoplas de borracha com amortecimento de impacto.
Se a sua peça exigir lentes ou janelas transparentes, o acrílico (PMMA) é a melhor opção. Devido à sua rigidez e resistência à abrasão, esse material é usado para fabricar janelas inquebráveis, como o plexiglass. O PMMA também permite um bom polimento, possui boa resistência à tração e é economicamente viável para produção em larga escala. No entanto, não é tão resistente a impactos ou produtos químicos quanto o policarbonato (PC).
Se o seu projeto exigir um material mais resistente, o PC é mais forte que o PMMA e possui excelentes propriedades ópticas, tornando-o uma escolha adequada para lentes e janelas à prova de balas. O PC também pode ser dobrado e moldado à temperatura ambiente sem quebrar. Isso é útil para prototipagem, pois não requer ferramentas de moldagem caras. O PC é mais caro que o acrílico e a exposição prolongada à água quente pode liberar substâncias químicas nocivas, portanto, não atende aos padrões de segurança alimentar. Devido à sua resistência a impactos e arranhões, o PC é ideal para uma variedade de aplicações. Na Star Rapid, usamos esse material para fabricar as carcaças dos terminais portáteis da Muller Commercial Solutions. A peça foi usinada em CNC a partir de um bloco sólido de PC; como precisava ser completamente transparente, foi lixada à mão e polida a vapor.
Esta é apenas uma breve visão geral de alguns dos plásticos mais comumente usados na fabricação. A maioria deles pode ser modificada com diferentes fibras de vidro, estabilizadores UV, lubrificantes ou outras resinas para atingir determinadas especificações.
Gordon Stiles é o fundador e presidente da Star Rapid, uma empresa de prototipagem rápida, ferramental rápido e manufatura de baixo volume. Com base em sua formação em engenharia, Stiles fundou a Star Rapid em 2005 e, sob sua liderança, a empresa cresceu para 250 funcionários. A Star Rapid emprega uma equipe internacional de engenheiros e técnicos que combinam tecnologias de ponta, como impressão 3D e usinagem CNC multieixos, com técnicas de manufatura tradicionais e altos padrões de qualidade. Antes de ingressar na Star Rapid, Stiles era proprietário e operava a STYLES RPD, a maior empresa de prototipagem rápida e ferramental do Reino Unido, que foi vendida para a ARRK Europe em 2000.
Data da publicação: 19/04/2023