O que são ferramentas de produção? Detalhes explicados

“Ferramentas de produção são a estratégia de criar ferramentas precisas e duráveis ​​para fabricação, principalmente moldagem por injeção.”  

A fabricação de qualquer componente do produto requer diferentes gabaritos, acessórios, moldes ou outras ferramentas de processamento. Aqui, o termo pferramentas de produção ”refere-se à disposição de todas as ferramentas necessárias para a moldagem por injeção de peças plásticas. É um dos tipos mais precisos de ferramentas na fabricação. 

Ferramentas otimizadas são importantes para a eficiência geral do ciclo de produção e a qualidade dos produtos finais. Eles tornam o processo estável e preciso e garantem as especificações desejadas de funcionalidade. 

Este artigo apresentará uma visão geral dos vários aspectos do processo de ferramentas de produção, incluindo vantagens, alternativas e comparação com soluções de ferramentas rápidas. 

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O que são ferramentas de produção?

As ferramentas de produção tratam principalmente dos requisitos de ferramentas de moldagem por injeção O processo de moldagem permite a fabricação de peças ou produtos plásticos em larga escala a um custo menor do que outros métodos. No entanto, requer um molde de injeção e outras ferramentas para a moldagem.

Exemplos:

• Moldes de injeção
• Jigs
• LuminГЎrias
• Ferramentas de montagem
• Verificando medidores

Essa abordagem de ferramental é a mais precisa, pois envolve uma série de testes antes da finalização de qualquer ferramenta. Ao mesmo tempo, trata-se de uma ferramenta cara. No entanto, a capacidade de produção em massa reduz significativamente o custo de ferramental por peça à medida que o volume de produção aumenta.

O principal objetivo da Estratégia de Ferramentas de Produção é facilitar a fabricação eficiente de peças plásticas projetadas. Envolve projetar, fabricar, testar e finalizar ferramentas de moldagem por injeção.

O Processo de Ferramentas de Produção 

O processo de ferramentas de produção envolve diferentes etapas, pois requer projeto detalhado e prototipagem antes da produção em grande escala. Começa com o design CAD do molde e outro elemento de ferramenta. Então, métodos de fabricação adequados como usinagem CNC e a usinagem EDM executam o projeto.

1. Criação de Design de acordo com a necessidade

Esta etapa é a base para o ferramental e todo o processo de fabricação. Envolve projetar o produto ou componente final, máquinas e ferramentas necessárias. Engenheiros e designers usam software de design de computador para criar modelos CAD. 

Além disso, diferentes fatores influenciam o processo de design. Alguns fatores são a geometria do produto pretendido, propriedades necessárias para funcionalidade, volume de produção, etc.

2. Seleção de materiais para moldes e outras ferramentas

O material do molde é selecionado após a criação do projeto. Aqui, as considerações típicas para a seleção são durabilidade necessária, tipo de material (a ser moldado), custo, propriedades físicas e mecânicas, condutividade térmica, etc.

Conseqüentemente, existem três opções de materiais populares para moldes de injeção: alumínio, aço e cobre-berílio.  Cada um desses materiais de molde se destaca em diferentes cenários de produção e oferece propriedades únicas. Por exemplo, a alta taxa de transferência de calor do alumínio permite a produção de volumes significativamente grandes, como um molde de aço pode fazer. Ao mesmo tempo, os moldes de aço são muito mais duráveis ​​que os de alumínio.

Os materiais comuns para fabricação de moldes são;

• AlumГ­nio:
• AГ§o
• Cobre de berГ­lio
• P20 AГ§o
• AГ§o H13
• AГ§o endurecido

Além disso, os moldes são frequentemente endurecidos após a usinagem para aumentar a dureza da superfície usando processos como o Case Hardening. Melhora as diferentes propriedades originais da liga de aço, como dureza, resistência ao desgaste, resistência e até mesmo qualidade da superfície em alguns casos. 

A tabela a seguir compara as diferentes propriedades essenciais do material de ferramentas de produção em três categorias: Alta, Moderada e Baixa:

Tabela: Materiais para Moldes de Injeção 

3. Fabricação de ferramentas

Esta é a etapa onde realmente as ferramentas são criadas. Envolve diferentes técnicas de fabricação para executar o projeto como CNC, EDM, retificação e corte de fio.

EDM com fio

Cada técnica de usinagem teve um papel diferente na fabricação de ferramentas de produção. Por exemplo, a usinagem CNC é usada para fresar moldes ou matrizes complexos com alta precisão. Consequentemente, a EDM é particularmente útil para adicionar detalhes finos a metais duros que são difíceis de usinar com métodos tradicionais.

Além disso, as superfícies das cavidades do molde, matrizes e acessórios devem ser lisas. Portanto, a retificação de metal personalizada e outras técnicas de acabamento superficial são usadas para atingir o nível de acabamento superficial desejado. 

4. Ferramentas de teste e protГіtipo

Uma vez prontos o molde e outras ferramentas, é importante testar o seu desempenho e eficiência integrando-os em equipamentos compatíveis. Esta etapa também é conhecida como Estágio de ferramental rápido. Algumas amostras de produtos finais são produzidas e diferentes áreas (como desgaste irregular e comportamento inesperado do material) são analisadas para melhorias antes da fabricação final.

AlГ©m disso, os moldes sГЈo testados em diferentes circunstГўncias para otimizar seu desempenho e eficiГЄncia.

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O que é custo de ferramentas na fabricação?

O custos de ferramentas referem-se às despesas totais associadas ao projeto, criação e manutenção das ferramentas para qualquer tarefa de fabricação. 

Inclui principalmente;

• Custo de projeto
• Custo material
• Custo de Usinagem
• Custo de acabamento
• Custo de montagem
• Custo de Envio
• VariГЎveis ​​como complexidade, requisitos de precisГЈo, prazos de entrega e outros custos ocultosВ 

No entanto, distribuir estes custos por um grande volume de produtos pode reduzir o custo unitário de produção. Além disso, o nível de precisão (tolerâncias) também afeta os custos. Ferramentas de alta precisão para indústrias como aeroespacial e de dispositivos médicos geralmente exigem tolerâncias rígidas. Como resultado, o custo das ferramentas aumenta.  

Pontos-chave para custos de ferramentas de produção

• Altos custos iniciais para projeto, materiais e fabricação de ferramentas Grandes volumes podem justificar os altos custos iniciais, reduzindo as despesas por unidade.
• Projetos mais complexos aumentam os custos devido aos requisitos avanГ§ados de usinagem e precisГЈo.
• A necessidade de substituir ferramentas devido ao desgaste impacta os custos de ferramentas a longo prazo.В 
• Os custos podem aumentar com a integração de tecnologia avanГ§ada, como sensores e sistemas de controle.В 

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Quais são as vantagens das ferramentas de produção na fabricação? 

• Durabilidade das ferramentasВ 

O uso de materiais de alta qualidade e uma abordagem de fabricação detalhada criam ferramentas altamente duráveis ​​para processos de fabricação, seja um molde de injeção ou uma matriz de estampagem. Consequentemente, as ferramentas de produção podem suportar até milhões de ciclos de produção sob manutenção adequada.

• Qualidade consistente

Essas ferramentas de precisão garantem que cada componente produzido atenda às rigorosas especificações dimensionais e físicas. Assim, produz itens uniformes através dos lotes. Esta consistência é crucial em aplicações onde a menor variação pode levar a problemas funcionais significativos. Por exemplo, componentes automotivos e aeroespaciais.

• EficiГЄncia de produção

As ferramentas de produção maximizam a eficiência da fabricação. A razão é que as ferramentas podem ser personalizadas com recursos como moldes com múltiplas cavidades ou matrizes complexas que realizam múltiplas operações simultaneamente. Como resultado, reduz os tempos de ciclo e a eficiência geral.

• Menor custo de ferramentas por unidade

Embora o investimento inicial em ferramentas de produção seja maior do que em outros métodos de ferramentas, os custos unitários de ferramentas são significativamente baixos devido à maior capacidade de produção. 

• Integração TecnolГіgica

As ferramentas de produção modernas podem integrar tecnologias avançadas, como automação, sensores e sistemas de controle. Essas integrações permitem monitoramento e ajustes em tempo real durante o processo produtivo.

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Alternativas às ferramentas de produção 

Conforme discutido, ferramentas de produção é a abordagem padrão para a fabricação de ferramentas duráveis ​​usadas em moldagem por injeção e outros processos de produção. Dependendo do cronograma do projeto e do volume de produção, os fabricantes também podem optar por outras opções de ferramentas, como ferramentas de prototipagem rápida ou ferramentas de transição.

Ferramentas rГЎpidas

Para protótipos e produção em baixo volume, ferramentas de produção Muitas vezes, o custo das ferramentas é maior do que o necessário. Nesses casos, a prototipagem rápida ou a fabricação de protótipos oferecem uma solução mais prática, reduzindo o custo e o tempo de produção de processos como moldagem por injeção, estampagem e punção.

Às vezes, fabricantes ou projetistas de produtos precisam otimizar o produto existente ou desenvolver novos componentes. Nesses casos, não desejam investir pesadamente em ferramentas. Assim, a prototipagem rápida oferece a melhor opção a baixo custo. Especificamente em relação às ferramentas para moldagem por injeção, o alumínio é o metal mais comum para o molde, e o aço para as demais ferramentas. 

Pontos chave:В 

• O ferramental protГіtipo Г© muito mais rГЎpido que o ferramental convencional. Reduz o tempo desde o design atГ© o protГіtipo e a produção.
• Seu baixo custo de ferramental beneficia produções de baixo volume ou lotes de protГіtipos.
• Os testes rigorosos reduzem o risco de potenciais defeitos ou problemas antes de se investir em ferramentas de produção em larga escala.
• Г‰ mais fГЎcil fazer alterações e modificações com o processo rГЎpido de ferramentas.

Ferramentas de Ponte

Esta estratégia ou solução de ferramentas está no meio se compararmos seu custo e tempo de produção com ferramentas rápidas e de produção. Como o nome sugere, ele une a fase de prototipagem e a execução em grande escala. Portanto, é utilizado em situações em que os fabricantes sentem a possibilidade de alterações no design.

Vejamos um exemplo de ferramental de ponte para um projeto de moldagem por injeção. Os fabricantes querem produzir volumes consideráveis ​​de moldes assim que os protótipos forem validados, mas não em grandes volumes. A razão é que eles não têm certeza de como o mercado reagirá e o produto poderá precisar de alguns ajustes depois de algum tempo.

Pontos chave:

• Acelera a transição do desenvolvimento do produto para a entrada no mercado.
• O ferramental de ponte Г© menos dispendioso do que o ferramental permanente ou de produção. Como resultado, Г© rentГЎvel para volumes de produção moderados.
• Os fabricantes podem ajustar o design do produto com base no feedback inicial dos clientes e nos dados de uso do mundo real.
• Reduz os riscos financeiros e operacionais, facilitando os primeiros testes de mercado a um custo razoГЎvel.

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Ferramentas rápidas vs. Ferramentas de produção 

Esses dois processos de ferramentas são estratégias distintas de ferramentas de fabricação para requisitos e cenários de produção distintos. O ferramental rápido é um processo de ferramental rápido que tem um custo menor. Por outro lado, as ferramentas de produção são as ferramentas mais refinadas e duráveis.

As tabelas a seguir mostram as principais diferenças entre ferramentas rápidas e ferramentas de produção na manufatura;

Tabela: Ferramentas Rápidas vs. Ferramentas de Produção 

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Você precisa de soluções de ferramentas de produção da China?

A China é um destino popular para diversas soluções de fabricação, incluindo ferramentas de produção. A forte cadeia de fornecimento de materiais e as instalações de produção avançadas dos fabricantes chineses podem fornecer soluções precisas a custos acessíveis.

A Boda é uma empresa de fabricação com sede na China que fornece serviço de ferramentas de produção Além de uma ampla gama de soluções de fabricação sob demanda, nossas instalações próprias estão equipadas com usinagem CNC, eletroerosão, retificação e mais de 10 outros processos de fabricação, permitindo-nos produzir ferramentas para diversas necessidades de produção.

Além disso, podemos testar seus moldes e outras ferramentas com nossos equipamentos avançados. Ajudará a otimizar sua eficácia de acordo com suas necessidades. Portanto, envie-nos seu projeto e especificações para um orçamento preciso. 

ResumindoВ 

No geral, a produção ou ferramentas em grande escala são a melhor opção para fabricação em grande escala. As ferramentas e suportes duráveis ​​construídos com uma estratégia de ferramentas de produção garantem precisão e longevidade rigorosas. Embora seja mais caro do que outras ferramentas, a capacidade de produção de alto volume torna-o rentável a longo prazo. 

Existem outras abordagens além da Ferramental de Produção: ferramentas de ponte e ferramentas rápidas. Principalmente, o ferramental rápido é excelente para pequenos lotes e projetos de prototipagem. 

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Perguntas Frequentes

Por que as ferramentas sГЈo importantes?

As ferramentas definem a qualidade, consistência e eficiência dos processos de fabricação. Ele garante que as peças pretendidas atendam a padrões específicos.

Quais são os diferentes tipos de soluções de ferramentas?

Os tipos comuns de soluções de ferramentas são ferramentas rápidas, ferramentas de ponte e ferramentas de produção.

Como equilibrar a qualidade e o custo das ferramentas de produção?

Você pode escolher materiais apropriados e níveis de precisão para ferramentas com base no volume de produção e na complexidade da peça. Por exemplo, escolha ferramentas duráveis ​​para necessidades de alto volume, enquanto ferramentas rápidas ou de ponte são adequadas para volumes baixos. 

Como a superfГ­cie do molde afeta a qualidade do produto final?

Especialmente, o primeiro nível da superfície das cavidades do molde impacta diretamente o acabamento e outras qualidades do produto final. A superfície lisa das cavidades produz peças moldadas com melhor qualidade de acabamento.