Avanços na tecnologia de fundição sob pressão permitem uma produção complexa e de alto volume

Neste artigo, vamos nos concentrar nos vários novos avanços nos processos de tecnologia de fundição sob pressão, tais como avanços na automação, avanços nos materiais, avanços no acabamento de superfícies e avanços no software de simulação. Eles explicam ainda como esses avanços tecnológicos aprofundaram as dimensões da fundição sob pressão em setores como o automobilístico, aeroespacial e eletrônico por meio de maior eficiência e produção de peças complexas sem poluir o meio ambiente.

Novas tendências na tecnologia de fundição sob pressão para aumentar a durabilidade

A tecnologia de fundição sob pressão trouxe melhorias surpreendentes, como a eficiência, a automação e a sustentabilidade do processo de produção de fundição sob pressão. Neste artigo, conheceremos todas as novas tendências fundição sob pressão de alta pressãoque aumentam a durabilidade:

Aprimoramentos de automação

A automação das máquinas de fundição sob pressão e dos equipamentos periféricos tem aumentado ao longo do tempo para reduzir os custos de mão de obra e melhorar a produtividade e a consistência. As máquinas modernas geralmente apresentam sistemas automatizados de troca de moldes que podem trocar rapidamente os moldes sem intervenção manual. Isso permite trocas mais rápidas entre as execuções de peças. Os robôs também são comumente usados para lidar com a injeção de metal quente nos moldes e remover as peças fundidas acabadas.

A integração de robôs reduz os riscos ergonômicos para os trabalhadores e aumenta o rendimento em comparação com a operação manual. Algumas instalações de tecnologia de fundição sob pressão agora usam linhas de montagem e manuseio de materiais totalmente automatizadas, nas quais as peças fundidas são transportadas automaticamente entre as estações de fundição, corte, limpeza e montagem com pouco ou nenhum envolvimento humano.

Iniciativas ecologicamente corretas

As empresas de fundição sob pressão estão buscando maneiras de reduzir o impacto ambiental de suas operações por meio de várias iniciativas ecológicas. A sucata de liga de alumínio das operações de corte é eficientemente reciclada de volta para a granalha de metal usada nas máquinas de fundição sob pressão. Isso fecha o ciclo do material e reduz a necessidade de matéria-prima. Algumas tecnologias de fundição sob pressão também adotaram fontes de energia renováveis, como painéis solares, para alimentar parcialmente suas instalações e reduzir as emissões de carbono. Os lubrificantes à base de água para os sistemas de lubrificação de matrizes substituem os lubrificantes à base de óleo, minimizando a poluição durante o processo de fundição. De modo geral, a produção de fundição sob pressão tornou-se mais sustentável por meio de esforços de conservação e uso de sucata reciclada.

Avanços materiais

Novas ligas de alumínio são continuamente desenvolvidas para obter peças mais leves que mantenham ou melhorem a resistência em comparação com as ligas mais antigas. As ligas com adições de magnésio ou lítio tornaram-se populares, pois oferecem reduções significativas de densidade em relação às ligas tradicionais de alumínio-silício. A fibra de carbono e outros reforços compostos também estão sendo testados como forma de otimizar a rigidez e o peso.

Esses avanços em materiais permitem que os componentes da tecnologia de fundição sob pressão ajudem os veículos a atender a padrões mais rígidos de economia de combustível e, ao mesmo tempo, desempenhem funções estruturais. materiais de fundição sob pressãoque, por sua vez, simplificam a integração de peças e reduzem o número de peças.

Em conclusão, a fundição sob pressão é um processo dinâmico que progrediu por meio de avanços na técnica de automação, preocupações ambientais e materiais aprimorados. Essas mudanças aprimoraram o uso da fundição sob pressão como um processo de fabricação em termos de operação, sustentabilidade e reprojeto. Esperam-se aumentos adicionais com novas implementações de tecnologia no futuro...

Novas tendências que vemos no desenvolvimento de materiais de fundição

Avanços em ligas de alumínio

Como aspectos como a leveza continuam relevantes, novas ligas tecnológicas de fundição de alumínio estão sendo criadas para proporcionar uma relação resistência/peso ainda maior. As ligas de alumínio com cobre e níquel oferecem reduções de densidade de cerca de 5%-8% em comparação com o alumínio convencional, ao mesmo tempo em que proporcionam características mecânicas equivalentes. Elas permitem paredes mais finas, porém ainda rígidas, em componentes fundidos sob pressão. As novas ligas tratáveis termicamente também oferecem maior flexibilidade de projeto para peças de segurança de alta integridade.

Pesquisa de materiais sustentáveis e recicláveis

Os esforços de pesquisa estão examinando materiais mais sustentáveis e recicláveis para peças fundidas. As ligas de alumínio de base biológica que incorporam fluxos renováveis de base biológica estão sendo exploradas para reduzir a dependência de materiais de fabricação derivados de petróleo. Também estão sendo desenvolvidas ligas com maior teor de alumínio reciclado em vez de alumínio primário.

Isso reduziria a energia incorporada e as emissões na produção da tecnologia de fundição sob pressão. Os pesquisadores estão estudando ligas de magnésio e zinco como alternativas cuja produção é ainda mais eficiente em termos de energia do que a do alumínio. Novos materiais de fundição compostos usando reforços recicláveis ou baseados em resíduos agrícolas podem abrir novas oportunidades. De modo geral, a pressão é por ligas fundidas que possam ser repetidamente fundidas e reutilizadas sem degradação do desempenho.

As tendências observadas nos novos materiais de tecnologia de fundição sob pressão se concentram na sustentabilidade por meio de projetos de ligas que reduzem o uso de energia, diminuem os impactos do ciclo de vida e permitem modelos de reciclagem de ciclo fechado. Ao mesmo tempo, as inovações em materiais continuam a oferecer soluções leves por meio de metalurgia avançada para maior complexidade de projeto e propriedades mecânicas otimizadas. Esses avanços permitirão que os processos de fundição permaneçam competitivos na fabricação.

Recursos de projeto de peças complexas

Avanços em ferramentas de engenharia auxiliadas por computador e papel da fundição sob pressão Os softwares de simulação expandiram muito as possibilidades de projeto de peças fundidas. Os fundidores podem agora oferecer soluções sob medida para componentes altamente personalizados por meio de técnicas como canais de resfriamento conformados, análise automatizada do preenchimento do molde e projetos otimizados de portas e risers. Os projetos de tecnologia de fundição sob pressão tridimensional com elementos móveis do molde permitem até mesmo cortes inferiores e características internas que não eram possíveis anteriormente. Isso permite que a fundição sob pressão produza peças que antes exigiam usinagem mais cara ou construção de várias peças.

Produção de geometrias complexas

As tolerâncias mais rigorosas que podem ser obtidas com a dosagem de precisão e o resfriamento controlado também significam que a fundição sob pressão pode lidar com geometrias tridimensionais mais complexas, com tolerâncias dimensionais estreitas e seções de parede finas. Cavidades internas, clipes e recursos de encaixe podem ser integrados sem necessidade de montagem adicional. Os exemplos incluem carcaças de produtos eletrônicos de consumo, carcaças de conectores industriais e componentes complexos do interior de automóveis que seriam muito caros para serem produzidos por outros métodos. Esses avanços na engenharia de projeto da tecnologia de fundição sob pressão expandiram significativamente a complexidade das peças que a fundição sob pressão pode efetivamente fabricar.

Melhorias no acabamento da superfície

Os avanços na lubrificação de matrizes, nas estratégias de gating e nos controles de disparo levaram a melhorias significativas no acabamento da superfície das peças fundidas. A lubrificação otimizada garante a extração suave das peças da cavidade da matriz, enquanto a injeção de alta pressão preenche os detalhes estreitos da porta com o mínimo de turbulência. As posições e velocidades de fechamento precisas minimizam o aprisionamento de ar e os jatos que poderiam danificar as superfícies.

Os acabamentos de superfície aprimorados oferecem maior resistência à corrosão para uma longa vida útil, o que é especialmente importante em aplicações sob o capô. Isso também permitiu que a tecnologia de fundição sob pressão atendesse aos requisitos estéticos de componentes externos visíveis que antes só podiam ser obtidos por meio de pintura. Os componentes fundidos exigem menos acabamento secundário, o que reduz os custos. Um exemplo são as pinças de freio de alumínio que, antes, exigiam usinagem extensiva, mas agora podem ser fundidas com definição de detalhes finos.

Expansão dos aplicativos do setor

Inovações no setor automotivo

Na indústria automotiva, a tecnologia de fundição sob pressão continua a ver uma utilização crescente de peças estruturais leves e de segurança. O aumento da adoção de aço de alta resistência e conteúdo de alumínio está sendo possibilitado pela fundição sob pressão de componentes complexos, como vigas do painel de instrumentos, estruturas dos assentos e pilares B. Ele também é amplamente utilizado para blocos de motor. As novas aplicações de mobilidade elétrica incluem carcaças para motores elétricos, caixas de engrenagens e compartimentos de baterias em que a dissipação de calor deve ser otimizada.

Crescimento nos setores aeroespacial e eletrônico

Fundição sob pressão As aplicações de fundição sob pressão também estão se expandindo para outros setores além do automotivo. No setor aeroespacial, a fundição sob pressão está sendo avaliada para longarinas de asas de aeronaves e outras peças de carga crítica para reduzir o peso. Os avanços do processo que permitem formas complexas de paredes finas e propriedades mecânicas aprimoradas são adequados para essas aplicações exigentes. Na área eletrônica, a fundição sob pressão produz as carcaças de pequenos eletrodomésticos, ferramentas elétricas e dispositivos móveis.

Controles dimensionais rígidos permitem a integração de várias interfaces. Recursos como janelas de antena e dissipadores de calor podem ser incorporados à tecnologia de fundição sob pressão para melhorar a blindagem de RF e o gerenciamento térmico. O crescimento das redes 5G e de outras tecnologias sem fio estimulará mais uso. De modo geral, os setores estão reconhecendo que mercado global de fundição sob pressão como um processo de fabricação viável para a produção sofisticada de alto volume, em que o design, a funcionalidade e a leveza das peças são prioridades.

Com inovações contínuas, os fabricantes de tecnologia de fundição sob pressão estão se associando a uma base de clientes cada vez maior, que vai além do setor automotivo. Novas aplicações utilizam as vantagens que o processo oferece na produção de componentes complexos e de alta integridade em forma de rede para aplicações exigentes de peso leve e design.

Melhorias na tecnologia de fundição sob pressão

Aprimoramentos da assistência a vácuo

A incorporação da tecnologia de assistência a vácuo nas máquinas de tecnologia de fundição sob pressão permitiu melhorar a qualidade das peças e a eficiência do processo. Ao aplicar vácuo durante a injeção e a solidificação, a assistência a vácuo reduz a porosidade e a oxidação para melhorar as propriedades do material. Ela permite o preenchimento de cavidades mais complexas e paredes mais finas. Atualmente, algumas máquinas oferecem níveis de vácuo variáveis e tempo personalizado para o projeto de cada molde.

Sistemas de controle de disparo

Sistemas avançados de controle de injeção medem com precisão a dosagem de metal fundido e a velocidade de injeção. A otimização do controle de injeção de acordo com a geometria do molde ajuda a obter um preenchimento uniforme, jatos reduzidos e turbulência para superfícies sem falhas. Os sensores no molde fornecem dados de enchimento em tempo real aos computadores de injeção para controle de processo em circuito fechado. Isso maximiza o rendimento ao minimizar as rejeições de disparos curtos ou aprisionamento de ar. Juntamente com a assistência a vácuo, os controles de injeção melhoram a qualidade dos componentes fundidos e a repetibilidade dimensional.

Desempenho aprimorado de fundição sob pressão

Integração da automação

As linhas de tecnologia de fundição sob pressão totalmente automatizadas maximizam a produtividade, reduzindo os custos de mão de obra e melhorando as taxas de produção. O manuseio robótico de materiais e os controles de circuito fechado permitem a transferência em alta velocidade de peças quentes entre as máquinas de fundição e as estações de corte. A programação do controle numérico computadorizado (CNC) permite uma produção sem luzes com monitoramento remoto.

Operações de montagem complexas, como a inserção de buchas ou fixadores, são automatizadas para eliminar riscos ergonômicos. Algumas instalações estão adotando sistemas ciberfísicos que utilizam sensores de IoT, computação em nuvem e aprendizado de máquina e otimizam ainda mais o sequenciamento, o uso de energia e a manutenção preditiva.

Iniciativas de sustentabilidade

Os fabricantes estão tomando iniciativas para reduzir sua pegada ambiental. Os programas de reciclagem de metais recuperam sucata valiosa para refusão e minimizam os resíduos de aterros sanitários. O uso de energia renovável, como painéis solares no local, reduz as emissões de carbono. A iluminação de baixa emissão e as máquinas com eficiência energética reduzem os custos operacionais. Lubrificantes e agentes de limpeza à base de água substituem aqueles prejudiciais ao solo e às águas subterrâneas. Os relatórios de sustentabilidade permitem a quantificação dos ganhos anuais.

Medidas de controle de qualidade

Os controles avançados de processo e os sistemas de garantia de qualidade ajudam a obter precisão dimensional e propriedades de material consistentes. Na tecnologia de fundição sob pressão, os sensores fornecem dados em tempo real sobre enchimento e resfriamento para ajustes rápidos no processo. Testes não destrutivos usando raios X ou ultrassom verificam características e localizações internas. Os métodos de controle estatístico de processos identificam as fontes de variações inerentes para eliminação. O software de rastreabilidade rastreia os lotes de material, as configurações da máquina e os detalhes do operador para identificar as causas principais de qualquer peça não conforme.

Otimização de processos

O software de simulação de fundição sob pressão modela os padrões de enchimento, solidificação e tensão da matriz para otimizar os controles de temperatura da matriz, de ventilação e de gating antes da produção da ferramenta. A análise térmica auxilia na seleção de ligas tratadas termicamente. As janelas de processo identificam os limites dos parâmetros para uma operação sem falhas. Os sensores na máquina facilitam ajustes dinâmicos no perfil de injeção ou no vácuo com base nas condições da cavidade em tempo real. A digitalização de processos utilizando tecnologias industriais de IoT melhorará ainda mais a qualidade, reduzirá o desperdício e maximizará o tempo de atividade do equipamento por meio de diagnósticos preditivos.

Com a automação avançada e o controle de processos combinados com iniciativas de qualidade e digitalização, as operações de tecnologia de fundição sob pressão hoje oferecem desempenho e sustentabilidade sem precedentes. Isso impulsiona o aumento da adoção em aplicações de peso leve em diversos setores.

Ganhos de eficiência na fundição sob pressão

Utilização do software de simulação

Os programas de simulação de fundição ajudam a analisar os projetos de peças e a determinar os parâmetros ideais do processo antes que os custos com ferramentas sejam incorridos. É possível prever padrões de enchimento, armadilhas de ar e tensões para evitar defeitos. A análise térmica auxilia na seleção de ligas. Combinadas com a captura de dados do processo, as simulações fornecem um gêmeo digital para a otimização contínua do processo. Isso reduz significativamente as iterações de prototipagem física.

Princípios do Lean Manufacturing

A tecnologia de fundição sob pressão integrou conceitos enxutos como produção just-in-time, organização do local de trabalho 5S e mapeamento do fluxo de valor para eliminar o desperdício. O manuseio automatizado de materiais e os controles de circuito fechado permitem o fluxo de uma única peça sem gargalos. Os sistemas de reabastecimento Kanban evitam o excesso de custos de manutenção de estoque. A montagem celular dispõe os equipamentos de forma lógica para minimizar a movimentação sem valor agregado. Os painéis visuais de desempenho da fábrica acompanham com transparência as principais métricas.

Aprimoramentos de integração

Interfaces aprimoradas entre dispositivos periféricos, como unidades de elevação, prensas de corte e componentes de automação, garantem a transferência suave de componentes quentes. As interfaces padronizadas permitem a reconfiguração modular. Integração com o planejamento de recursos empresariais software automatiza programação, estoque e expedição. O acesso aos dados de produção de qualquer local facilita o gerenciamento remoto e a rápida resolução de problemas.

A adoção de simulação, estratégias enxutas e integração aprimorada aumentou consideravelmente a eficácia geral do equipamento. Os tempos de troca são reduzidos, o rendimento é aumentado e a consistência do processo é aprimorada. As decisões baseadas em dados maximizam a produção da célula de tecnologia de fundição sob pressão para atender à crescente demanda de forma eficiente em diversos setores e aplicações.

Conclusão

Em conclusão, o setor de tecnologia de fundição sob pressão percorreu um longo caminho por meio de avanços tecnológicos contínuos. A aplicação de automação, ferramentas de simulação, conceitos enxutos e iniciativas de sustentabilidade melhoraram significativamente a produtividade, a qualidade e a eficiência operacional. As novas ligas de alumínio oferecem flexibilidade de design leve e, ao mesmo tempo, mantêm a resistência. Os avanços nos sistemas de controle de injeção e assistência a vácuo proporcionam componentes fundidos sem falhas e com detalhes intrincados.

Atualmente, o processo produz peças complexas em forma de rede de maneira mais econômica do que nunca para a fabricação de grandes volumes. Ganhos adicionais com a digitalização e a manufatura inteligente capacitarão a produção variável sob demanda. A tecnologia de fundição sob pressão está bem posicionada para continuar sendo o principal processo de fundição que dá suporte aos setores que exigem a fabricação de componentes funcionais robustos com custos competitivos.

Perguntas frequentes

O que é fundição sob pressão?

A fundição sob pressão é um processo de fabricação em que o metal fundido é injetado sob alta pressão em moldes de aço para produzir componentes com geometrias complexas. Ele pode produzir peças com tolerâncias estreitas em um ritmo rápido, o que o torna adequado para a produção de grandes volumes.

Quais materiais podem ser fundidos sob pressão?

As ligas comuns de fundição sob pressão incluem alumínio, magnésio, zinco e ligas à base de estanho. O alumínio é o mais popular devido a propriedades como leveza, resistência à corrosão e usinabilidade. Novas ligas permitem a fundição sob pressão de peças mais fortes e estáveis em termos dimensionais.

Quais são as aplicações comuns de fundição sob pressão?

Os componentes automotivos, como blocos de motor, carcaças e caixas de câmbio, são amplamente fundidos sob pressão. Outros usos importantes incluem gabinetes eletrônicos, eletrodomésticos, equipamentos para gramados, móveis e maquinário industrial. Ele substitui os conjuntos de vários componentes por menos peças moldadas diretamente.

Quais são as vantagens da fundição sob pressão?

Os principais benefícios incluem a fabricação de formas líquidas, versatilidade no design de peças, repetibilidade e melhor economia para grandes volumes. Ele exige menos usinagem pós-produção do que outros processos de conformação.