Projeto Vacuum Forming

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Cada vez mais ocorre a exigência de processos mais limpos, rentáveis e econômicos no mercado competitivo atual, com isso exige-se que os produtos oferecidos estejam dentro das especificações do projeto, e que cada processo seja realizado com extrema “delicadeza” e atenção para que o produto seja perfeito para a realização de sua função.

No cenário atual o processo de vacuum forming vem crescendo no mercado principalmente no ramo automotivo, embalagens de diversos produtos e moldes para desenvolvimento de vários componentes industriais. É um processo que ocorre de forma simples e rápida, de fácil manuseio e permite acabamentos posteriores para agregar valor ao produto.

É de extrema importância que entenda-se cada parte do processo de termoformagem, como também cada componente que é utilizado numa vacuum forming.

O objetivo do projeto realizado é entender os princípios de conformação dos materiais a partir do processo de fabricação de moldes em lâminas termoplásticas utilizando o processo de vacuum forming. Para assimilar esses conceitos será realizado a confecção de um protótipo de uma termoformadora à vácuo, utilizando materiais e métodos conhecidos em aula e aprendidos pelos alunos em sua experiência de vida acadêmica.

Os parâmetros de produção do protótipo ficará a critérios dos grupos de alunos, podendo assim ter total liberdade na construção da estrutura, câmara de vácuo, caixa de aquecimento, moldura de fixação, e controlador de temperatura, que são partes do equipamento, como também, vão definir qual será o tipo de polímero utilizado como molde da peça matriz.

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2 - PROJETO

2.1- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA;

2.1.1 - O PROCESSO DE VACUUM FORMING OU TERMOFORMAGEM

O vacuum forming (termoformagem) é um processo de fabricação utilizando-se polímeros termoplásticos, ou seja, plásticos que são facilmente moldáveis após ser submetido a temperaturas elevadas, porém abaixo de seu nível de fusão. “Os termoplásticos são fáceis de moldar e seus refugos e restos podem ser reaproveitados em uma nova moldagem” (NORTON, 2004).

Resumindo, no processo de vacuum forming uma chapa plástica é aquecida em temperatura controlada, menor que a temperatura de fusão deste material, de forma que o amoleça. A mesma é esticada para abranger toda a área do molde e conseguir aproveitar todo o vácuo utilizado no processo de sucção. Após estes movimentos o plástico é resfriado a uma temperatura que volte a ser rígido, mantendo as características do molde (INNOVA, 2009).

Após o processo de termoformagem é possível cortar a lâmina ou até realizar acabamentos, dando assim melhores condições visuais e até adequando a requisitos exigidos pelos clientes.

Possibilita também a utilização de equipamentos de menor custo, moldagem de placas com espessura reduzida e viabiliza realizar o processo de moldagem em superfícies com áreas maiores. A facilidade de construção do molde e do menor custo agregado no processo, possibilita que o tempo de produção seja reduzido, como também alterações no molde podem ser realizadas mais facilmente. Dependendo de como a termoformagem é feita o tempo de ciclo pode ser potencialmente diminuído (INNOVA, 2009).

Algumas limitações são identificáveis no processo de vacuum forming: maior geração de moagem, ou seja, material que não é utilizado na peça; dificuldade em controlar a espessura do produto, que pode apresentar significativa variação.

Dependendo da complexidade da peça pode não ser possível utilizar a termoformagem; pois a variação dimensional entre chapas do mesmo lote afeta a qualidade do produto termoformado (INNOVA, 2009).

2.2 - ETAPAS DO PROCESSO

O processo de termoformagem é caracterizado pelas seguintes etapas: fixação, aquecimento, moldagem, resfriamento e remoção. Cada etapa tem que ser encarada de forma séria e minuciosa, dando total importância a todo processo realizado em cada momento da fabricação do modelo plástico.

2.2.1 - FIXAÇÃO DA LÂMINA

Sendo a primeira etapa do processo de vacuum forming, é exigido que a lâmina plástica esteja firmemente presa na moldura do equipamento. Embora haja vários tipos de mecanismos (feixes) para a fixação da chapa polimérica na moldura, o principal intuito é que a placa fique suficientemente tensa de modo que inviabilize o escape da moldura, como também ser submetida ao processo de aquecimento atendendo as especificações necessárias.

No início do processo de aquecimento da lâmina termoplástica, ocorre um significativo alívio de tensões na extensão da área do polímero, este alivio de tensão está diretamente relacionada com a orientação na extrusão.

Segundo INNOVA (2009, pg. 5) Os sistemas de sujeição que podem ser encontrados no mercado são adequados para suportar espessuras de lâminas pesadas (>4,5 mm) e leves espessuras de lâmina (

2.2.2 - AQUECIMENTO

Considerando que o objetivo fundamental do tratamento térmico é a modificação das propriedades mecânicas do material, verifica-se que isso só é conseguindo mediante uma alteração da sua estrutura, para o que é necessário que a liga considerada seja aquecida a uma temperatura que possibilite aquela modificação (CHIAVERINI, 1986, pg. 241).

Visando o aquecimento da lâmina termoplástica, pode-se determinar 3 tipos de aquecimento para o processo de vacuum forming:

Condução: é onde a placa se situa em contato direto com a fonte de calor, serpentinas, barras, resistência de aquecimento.

Convecção: a lâmina é aquecida sem contato direto com a fonte de calor, o aquecimento ocorre apenas com a aproximação da fonte e a placa, o calor é transmitido pelo ar quente envolvido no processo.

Radiação: nesse modelo de aquecimento o aquecimento da chapa é realizado pela radiação de calor infravermelho que podem ser obtidos à partir de pratos cerâmicos, resistências metálicas ou queima de gás.

Para se obter uma boa qualidade na termoformagem é necessário um controle rígido da temperatura durante as etapas do processo.

O sistema mais comum é o aquecimento por radiação.