Moldagem por injeção BMC versus moldagem por compressão: qual processo é melhor?

Bulk Molding Compound , comumente conhecido como BMC, é um compósito termofixo pronto para moldar usado para fabricar componentes fortes, dimensionalmente estáveis, resistentes ao calor e eletricamente isolantes. Um material BMC típico combina poliéster insaturado ou resina de éster vinílico, fibra de vidro picada, cargas minerais, pigmentos, agentes desmoldantes e aditivos específicos para aplicações.

Como o composto para moldagem BMC oferece excelente fluidez e pode preencher cavidades complexas, ele pode ser processado tanto por moldagem por injeção quanto por moldagem por compressão. No entanto, estes dois processos diferem consideravelmente em equipamentos, fluxo de material, ferramentas, eficiência de produção, orientação das fibras, geometria da peça e desempenho final.

Escolher entre moldagem por injeção BMC e moldagem por compressão BMC não é simplesmente uma questão de qual processo é mais avançado. A escolha correta depende do projeto do componente, volume de produção, requisitos mecânicos, tolerâncias dimensionais, propriedades elétricas, qualidade superficial e custo de fabricação.

Este guia compara a moldagem por injeção BMC com a moldagem por compressão e explica como os fabricantes podem selecionar o processo e o composto BMC apropriados para aplicações elétricas, automotivas, industriais e de eletrodomésticos.

O que é material BMC?

BMC é um composto de moldagem termofixo reforçado com fibra, semelhante a uma massa, fornecido a granel. Ao contrário do Sheet Molding Compound, ou SMC, que é fornecido como uma folha e normalmente contém fibras de vidro mais longas, o BMC geralmente usa fibras cortadas mais curtas e oferece maior fluidez.

A composição de um material BMC pode ser ajustada de acordo com a aplicação pretendida, processo de moldagem e requisitos de desempenho.

Componentes típicos do composto de moldagem BMC

Uma formulação convencional de BMC de fibra de vidro pode incluir:

·  Poliéster insaturado ou resina éster vinílica

·  Reforço de fibra de vidro picada

·  Carbonato de cálcio, hidróxido de alumínio ou outras cargas minerais

·  Aditivos de baixa contração

·  Aditivos retardadores de chama

·  Pigmentos e corantes

·  Agentes desmoldantes internos

·  Catalisadores, inibidores e aditivos de processamento

Cada componente afeta o comportamento do composto de moldagem BMC durante o processamento e as propriedades da peça acabada.

O sistema de resina influencia a resistência química, o desempenho térmico, a contração da moldagem e o comportamento de cura. A fibra de vidro picada melhora a resistência à tração, resistência à flexão, resistência ao impacto e estabilidade dimensional. As cargas minerais ajudam a controlar o custo, a fluidez, a aparência da superfície, o encolhimento e o desempenho retardador de chama.

A JLON fornece compostos BMC personalizáveis ​​para isolamento elétrico, componentes automotivos, carcaças industriais e outros produtos moldados por injeção ou compressão. O tipo de resina, o teor de fibra de vidro, a cor, o retardamento de chama, a fluidez e as propriedades mecânicas podem ser ajustados de acordo com a aplicação do cliente e as condições de moldagem.

O que é moldagem por injeção BMC?

A moldagem por injeção BMC usa uma máquina de moldagem por injeção termofixa especializada. O composto BMC é alimentado na máquina, transportado através de um barril com temperatura controlada e injetado sob pressão em um molde fechado aquecido.

A temperatura do molde inicia a reação de cura. Após o material BMC preencher a cavidade e curar suficientemente, o molde se abre e o componente acabado é ejetado.

Como funciona o processo de moldagem por injeção BMC

O composto BMC é primeiro carregado no sistema de alimentação de material. Um parafuso ou êmbolo então move o material através do cilindro e o injeta através do bico, dos canais e das comportas na cavidade aquecida do molde.

Depois que a cavidade for preenchida, cure a resina termofixa por calor e pressão. O molde então se abre e os pinos ejetores liberam o componente moldado. Portões, corrediças e flash são removidos quando necessário.

Ao contrário da moldagem por injeção termoplástica, o BMC curado não pode ser derretido e processado novamente. O controle da temperatura é, portanto, crítico. O barril deve permanecer frio o suficiente para evitar a cura prematura, enquanto o molde deve fornecer calor suficiente para completar a reação de cura dentro do tempo de ciclo necessário.

Vantagens da moldagem por injeção BMC

A moldagem por injeção BMC é especialmente eficaz para componentes relativamente pequenos, complexos e de alto volume.

Adequado para geometrias complexas

A injeção de alta pressão permite que o material BMC preencha cavidades estreitas, nervuras, saliências, furos e outras características complexas. Muitas vezes, múltiplas funções podem ser integradas em uma peça moldada, reduzindo a usinagem e montagem secundárias.

Isso torna a moldagem por injeção adequada para componentes elétricos, conectores, caixas de terminais e peças automotivas com geometria detalhada.

Alta eficiência de produção

Uma vez configurados adequadamente os parâmetros da máquina, do molde e do processo, a moldagem por injeção pode fornecer alimentação automatizada, peso de injeção repetível e ciclos de produção relativamente curtos.

O processo é, portanto, atraente para grandes encomendas que exigem produção consistente e baixo consumo de mão-de-obra por componente.

Boa repetibilidade dimensional

A alimentação automatizada de material e os parâmetros de injeção controlados ajudam a manter o peso e as dimensões das peças consistentes. Isto é importante para peças elétricas de precisão, componentes de eletrodomésticos e produtos industriais que devem se encaixar com precisão durante a montagem.

Manuseio manual reduzido de materiais

Os operadores normalmente não precisam pesar e posicionar uma carga BMC separada para cada ciclo. A alimentação automatizada reduz o trabalho manual e limita a variação causada por peso ou posicionamento inconsistente da carga.

Adequado para moldagem por inserção

Terminais, insertos roscados e outros componentes metálicos podem ser posicionados dentro do molde antes da injeção. O composto BMC flui ao redor das pastilhas e forma um componente moldado integrado.

A moldagem por inserção é amplamente utilizada em aplicações elétricas e eletromecânicas.

Limitações da moldagem por injeção BMC

A moldagem por injeção BMC também cria vários desafios técnicos.

O composto BMC sofre cisalhamento considerável à medida que passa pelo cilindro, bocal, canais, comportas e cavidade do molde. O cisalhamento excessivo pode danificar as fibras de vidro cortadas e reduzir seu comprimento efetivo.

Longos caminhos de fluxo também podem produzir orientação de fibras, linhas de solda e propriedades mecânicas irregulares. Estes efeitos devem ser considerados quando o componente possui requisitos estruturais ou de resistência ao impacto.

Moldes de injeção e máquinas de injeção termofixas especializadas geralmente exigem investimentos significativos. O processo pode, portanto, ser antieconômico para protótipos ou produção de baixo volume.

O design do corredor e do portão também é crítico. O mau posicionamento da comporta pode causar aprisionamento de ar, enchimento incompleto, marcas de queimadura, linhas de solda, exposição de fibras e qualidade irregular da superfície.

Uma classe BMC projetada para moldagem por compressão pode não fornecer automaticamente a fluidez e a estabilidade de processamento necessárias para moldagem por injeção.

O que é moldagem por compressão BMC?

A moldagem por compressão BMC coloca uma quantidade pré-pesada de material BMC diretamente em uma cavidade de molde aberta e aquecida. O molde fecha e aplica pressão, fazendo com que o composto flua através da cavidade.

O calor ativa o sistema de cura. Assim que a peça BMC estiver suficientemente curada, o molde se abre e o componente é removido.

Como funciona o processo de moldagem por compressão BMC

A quantidade necessária de composto BMC é pesada e preparada antes da moldagem. A carga é colocada em uma posição selecionada dentro do molde aquecido.

O molde então fecha a uma velocidade controlada. À medida que a pressão aumenta, a carga do BMC flui para fora e preenche a cavidade, incluindo nervuras, saliências e outras características moldadas.

O calor e a pressão são mantidos até que o material esteja curado. O molde abre, o componente é ejetado e qualquer rebarba é removida.

O tamanho, formato e posicionamento da carga afetam a distância que o material deve percorrer. O design correto da carga ajuda a reduzir a orientação das fibras, o aprisionamento de ar, as linhas de solda e o enchimento incompleto.

Vantagens da moldagem por compressão BMC

A moldagem por compressão é amplamente utilizada para componentes BMC de tamanho médio e relativamente espessos que requerem desempenho mecânico e elétrico estável.

Cisalhamento de material reduzido

Como a carga BMC é colocada diretamente dentro do molde, ela não precisa passar por um cilindro, bocal, canal e sistema de comporta.

O cisalhamento mais baixo pode ajudar a preservar mais do comprimento original da fibra de vidro cortada e reduzir os danos de processamento no reforço.

Melhor retenção do comprimento da fibra

Manter o comprimento da fibra pode melhorar a eficiência do reforço do material BMC. Para algumas peças, isso pode proporcionar melhor desempenho mecânico do que um processo de injeção que expõe o composto a alto cisalhamento.

O desempenho real ainda depende da formulação do BMC, do padrão de carga, da distância do fluxo, do projeto do molde e das condições de processamento.

Fluxo de materiais mais simples

A carga direta cria um caminho de fluxo mais curto e simples entre o composto BMC bruto e a cavidade final do molde.

Isto pode facilitar o processamento de materiais com maior teor de fibra de vidro, menor fluidez ou formulações especiais elétricas e retardantes de chama.

Resíduos do corredor inferior

A moldagem por compressão normalmente não requer o mesmo sistema de canal que a moldagem por injeção. Isto reduz o desperdício do canal curado e pode melhorar a utilização do material.

Como o BMC termofixo curado não pode ser fundido novamente, a redução do desperdício pode ter um efeito significativo no custo total de produção.

Quantidades de produção flexíveis

A moldagem por compressão pode ser econômica para volumes de produção baixos a médios, onde o investimento em um sistema automatizado de moldagem por injeção BMC não pode ser justificado.

O processo também pode suportar altos volumes de produção quando são utilizados sistemas automatizados de preparação e manuseio de carga.

Adequado para peças maiores ou mais espessas

A moldagem por compressão é frequentemente selecionada para tampas, caixas, suportes isolantes e componentes industriais que são maiores ou mais espessos do que as peças típicas moldadas por injeção.

Limitações da moldagem por compressão BMC

A moldagem por compressão geralmente requer mais preparação e manuseio do material. A carga do BMC deve ser pesada e posicionada de forma consistente.

O peso ou posicionamento incorreto da carga pode resultar em enchimento incompleto, rebarbas excessivas, orientação das fibras, ar preso e variação no peso da peça.

O processo também pode ser menos adequado para peças extremamente complexas com paredes muito finas, canais de fluxo estreitos ou numerosas características detalhadas.

Embora a moldagem por compressão possa ser automatizada, o carregamento manual normalmente resulta em menor produtividade do que uma linha de moldagem por injeção BMC totalmente automatizada.

Moldagem por injeção BMC versus moldagem por compressão: principais diferenças

A comparação a seguir mostra as diferenças mais importantes entre os dois métodos de processamento BMC.

Propriedades Mecânicas e Orientação das Fibras

As propriedades de um componente BMC acabado dependem não apenas da formulação do material, mas também de como o composto flui durante a moldagem.

Danos às fibras na moldagem por injeção BMC

Durante a moldagem por injeção, as fibras de vidro cortadas podem sofrer cisalhamento na rosca de alimentação, no cilindro, no bico, no corredor e na comporta.

Condições agressivas de injeção podem encurtar as fibras e reduzir a eficiência do reforço. Comportas pequenas, altas velocidades de injeção e sistemas de canais longos podem aumentar esse efeito.

Isso não significa que as peças BMC moldadas por injeção sejam inerentemente fracas. Um BMC de grau de injeção adequadamente projetado, um sistema de comporta adequado e uma velocidade de injeção controlada ainda podem produzir excelentes propriedades mecânicas.

Contudo, a influência do processamento no comprimento da fibra deve ser avaliada quando a resistência estrutural e o desempenho ao impacto são importantes.

Orientação de fibra na moldagem por compressão BMC

A moldagem por compressão normalmente expõe o composto BMC a cisalhamento menos severo. No entanto, longas distâncias de fluxo ainda podem alinhar as fibras na direção do fluxo do material.

Esta orientação pode produzir diferentes propriedades mecânicas em diferentes direções. O componente pode ser mais forte ao longo da direção do fluxo e mais fraco ao longo dela.

Um padrão de carga adequadamente projetado deve reduzir o fluxo desnecessário e ainda permitir que o material preencha toda a cavidade do molde.

Fatores que afetam a força final do BMC

Fatores importantes incluem:

·  Comprimento original da fibra de vidro picada

·  Conteúdo de fibra de vidro

·  Umedecimento e dispersão da fibra

·  Resina e sistema de enchimento

·  Velocidade de injeção

·  Velocidade de fechamento do molde

·  Pressão de moldagem

·  Temperatura do molde

·  Projeto do portão

·  Colocação de cobrança

·  Distância do fluxo de material

·  Grau de cura

Para componentes críticos, as amostras de teste moldadas sob condições reais de produção fornecem informações mais confiáveis ​​do que apenas dados genéricos de matéria-prima.

Qual processo é melhor para peças complexas?

A moldagem por injeção BMC geralmente é melhor para componentes pequenos com formatos complicados, seções finas, nervuras detalhadas, conectores integrados ou tolerâncias dimensionais restritas.

As aplicações típicas incluem:

·  Componentes de interruptores elétricos

·  Peças do disjuntor

·  Componentes do motor e da bobina

·  Porta-escovas

·  Componentes do aparelho

·  Conectores

·  Caixas terminais

·  Pequenas peças elétricas automotivas

A pressão de injeção ajuda o composto BMC a preencher áreas complexas que podem ser difíceis de preencher através da moldagem por compressão.

Contudo, a complexidade deve ser avaliada juntamente com o fluxo de material, a posição da comporta e a ventilação do molde. Seções extremamente finas ou linhas de solda mal posicionadas ainda podem criar defeitos.

Qual processo é melhor para peças maiores?

A moldagem por compressão BMC é geralmente mais adequada para componentes de tamanho médio ou maior, especialmente quando a peça tem espessura de parede substancial e não requer detalhes extremamente complexos.

As aplicações típicas incluem:

·  Carcaças de equipamentos elétricos

·  Suportes isolantes

·  Coberturas industriais

·  Componentes da bomba

·  Tampas finais do motor

·  Suportes estruturais

·  Peças automotivas de médio porte

·  Componentes de equipamentos resistentes à corrosão

Para peças estruturais ou do tipo painel muito grande, o SMC pode ser mais adequado que o BMC. O SMC normalmente contém fibras de vidro mais longas e pode fornecer melhor desempenho estrutural para componentes grandes.

Qualidade de superfície e precisão dimensional

Ambos os processos podem fabricar produtos suaves e dimensionalmente estáveis ​​quando a formulação do BMC e as condições de processamento são adequadamente combinadas.

Qualidade de superfície em BMC moldado por injeção

A moldagem por injeção pode reproduzir detalhes finos do molde e fornecer superfícies consistentes. No entanto, alto cisalhamento e fluxo de material complexo podem causar:

·  Exposição a fibras

·  Linhas de solda

·  Marcas de portão

·  Marcas de queimadura

·  Marcas de fluxo

·  Porosidade superficial

A formulação BMC pode exigir aditivos de baixa contração, distribuição otimizada de carga e um sistema de pigmentos apropriado para obter a aparência desejada.

Qualidade de superfície em BMC moldado por compressão

A moldagem por compressão pode fornecer boa qualidade de superfície sem marcas visíveis. No entanto, a colocação incorreta da carga ou o fluxo excessivo podem causar:

·  Linhas de malha

·  Aprisionamento de ar

·  Cor irregular

·  Marcas de afundamento

·  Ondulação da superfície

·  Flash excessivo

Nenhum dos processos garante melhor qualidade de superfície em todas as condições. A uniformidade da temperatura do molde, a ventilação do molde, o encolhimento do material, o comportamento de cura e o design da carga ou da comporta são todos importantes.

Comparação de custos de produção

O processo de moldagem BMC mais econômico depende do programa de produção completo, e não apenas do preço da matéria-prima BMC.

Fatores de custo na moldagem por injeção BMC

A moldagem por injeção BMC pode envolver:

·  Maior investimento em máquinas

·  Projeto mais complexo de moldes e canais

·  Equipamento automatizado de alimentação de material

·  Custos de desenvolvimento mais elevados

·  Resíduos de corredores e portões

·  Menor custo de mão de obra por peça

·  Maior produção para grandes encomendas

O maior investimento inicial pode ser compensado pela automação e produção mais rápida quando a quantidade anual de pedidos for suficientemente grande.

Fatores de custo na moldagem por compressão BMC

A moldagem por compressão BMC pode envolver:

·  Investimento em ferramentas baixo ou moderado

·  Preparação de carga manual ou automatizada

·  Maiores exigências trabalhistas

·  Desperdício inferior do corredor

·  Quantidades de produção flexíveis

·  Mudanças mais fáceis de materiais e cores

·  Um ponto de entrada económico mais baixo para projetos de médio volume

A comparação correta deve ser baseada no custo total por peça aceita. Isso inclui matéria-prima, mão de obra, sucata, aparas, tempo de máquina, depreciação de ferramentas, inspeção e componentes rejeitados.

Como selecionar o processo de moldagem BMC correto

Antes de selecionar a moldagem por injeção ou moldagem por compressão BMC, os fabricantes devem avaliar o design do componente, as propriedades necessárias, a quantidade de produção e os equipamentos disponíveis.

Considerações sobre design de peças

Perguntas importantes incluem:

·  Quais são as dimensões gerais do componente?

·  A peça é fina, grossa ou de espessura variável?

·  Contém costelas profundas ou canais estreitos?

·  São necessários chefes complexos ou recursos integrados?

·  As inserções metálicas serão moldadas no componente?

·  Onde podem ser posicionados portões, respiradouros ou cargas?

·  Até que ponto o material BMC deve fluir?

Requisitos de desempenho

As propriedades exigidas devem ser claramente definidas, incluindo:

·  Resistência à tracção

·  Resistência à flexão

·  Resistência ao impacto

·  Estabilidade dimensional

·  Isolamento elétrico

·  Rigidez dielétrica

·  Índice de Acompanhamento Comparativo

·  Resistência ao arco

·  Absorção de água

·  Classificação retardante de chamas

·  Resistência ao calor

·  Resistência química

·  Resistência às intempéries externas

Requisitos de produção

O plano de produção deve considerar:

·  Quantidade anual esperada

·  Ciclo de produção alvo

·  Nível necessário de automação

·  Equipamento de prensa ou injeção disponível

·  Investimento em moldes

·  Custo trabalhista

·  Taxa de sucata aceitável

·  Tolerâncias dimensionais

·  Requisitos de aparência superficial

Requisitos de materiais BMC

A formulação do BMC deve ser selecionada de acordo com:

·  Moldagem por injeção ou compressão

·  Fluidez necessária

·  Conteúdo de fibra de vidro

·  Sistema de resina

·  Encolhimento da moldagem

·  Requisitos retardadores de chama

·  Desempenho elétrico

·  Resistência ao calor

·  Resistência química

·  Cor e qualidade da superfície

O processo de moldagem e a formulação do BMC devem ser desenvolvidos em conjunto. Selecionar um composto BMC padrão antes de revisar o molde e o equipamento pode levar a um enchimento deficiente, rebarbas excessivas, defeitos de superfície ou desempenho inconsistente.

Aplicações comuns do composto JLON BMC

A JLON fornece composto para moldagem a granel específico para aplicações para componentes elétricos, automotivos, industriais e de eletrodomésticos.

Aplicações Elétricas e Eletrônicas

O BMC é amplamente utilizado em componentes elétricos porque pode fornecer:

·  Alta rigidez dielétrica

·  Excelente resistência ao rastreamento

·  Boa resistência ao arco

·  Baixa absorção de água

·  Desempenho retardador de chama

·  Estabilidade dimensional

·  Resistência ao calor

Os produtos típicos incluem componentes de quadros de distribuição, carcaças de disjuntores, isoladores, peças de motores, blocos de terminais, porta-escovas e componentes de bobinas.

Aplicações automotivas

O BMC de nível automotivo pode ser desenvolvido para:

·  Componentes de iluminação

·  Carcaças de motores

·  Carcaças de sensores

·  Peças elétricas sob o capô

·  Componentes resistentes ao calor

·  Carcaças de bombas

·  Suportes estruturais

Aplicações Industriais e de Eletrodomésticos

Outras aplicações BMC incluem:

·  Componentes de bombas e válvulas

·  Carcaças de ferramentas elétricas

·  Peças de eletrodomésticos

·  Componentes de máquinas industriais

·  Capas resistentes à corrosão

·  Peças moldadas em alta temperatura

Por que escolher o material JLON BMC?

A JLON fornece compostos de moldagem BMC personalizáveis ​​de acordo com a aplicação do cliente, processo de moldagem e requisitos de desempenho.

A personalização disponível pode incluir:

·  Sistema de resina

·  Conteúdo de fibra de vidro

·  Fluidez do material

·  Resistência mecânica

·  Isolamento elétrico

·  Retardador de chama

·  Resistência ao calor

·  Resistência química

·  Encolhimento da moldagem

·  Cor do produto

·  Comportamento de moldagem por injeção

·  Comportamento de moldagem por compressão

Para recomendar uma classe JLON BMC adequada, os clientes devem fornecer o desenho da peça, a aplicação pretendida, o ambiente operacional, os padrões exigidos, as propriedades alvo, o projeto do molde e o equipamento de processamento.

Testes de amostra sob condições reais de moldagem são recomendados antes da produção em massa.

Conclusão: Moldagem por Injeção BMC ou Moldagem por Compressão?

Nem a moldagem por injeção BMC nem a moldagem por compressão BMC são universalmente melhores.

A moldagem por injeção BMC é geralmente preferida para componentes pequenos, complexos e de alto volume que exigem produção automatizada, geometria detalhada e tempos de ciclo consistentes.

A moldagem por compressão BMC costuma ser mais adequada para peças de tamanho médio ou mais espessas, volumes de produção baixos a médios e aplicações onde são importantes a redução de danos às fibras, menor desperdício de canal e fluxo de material mais simples.

O melhor resultado vem da correspondência:

·  A formulação do BMC

·  O projeto de componentes e moldes

·  O processo de moldagem selecionado

A JLON fornece composto de moldagem a granel personalizável para aplicações elétricas, automotivas, industriais e de eletrodomésticos. Entre em contato com a JLON com seus desenhos, requisitos de desempenho e condições de moldagem. Nossa equipe pode ajudar a avaliar se um BMC de grau de injeção ou de compressão é mais adequado para o seu projeto.