Ferramentas Rápidas: Processo, Vantagens e Aplicação

A necessidade de eficiência e agilidade no cenário de manufatura em constante mudança levou ao desenvolvimento de processos inovadores. Um deles é o conceito de “ferramentas rápidas.” Ferramentas rápidas são essenciais para encurtar o ciclo de desenvolvimento de produtos, permitindo que os fabricantes transformem rapidamente seus projetos da ideia em realidade.

As ferramentas rápidas também são conhecidas como molde de protótipo, ferramentas de protótipo e ferramentas suaves. Permite obter peças facilmente. Destaca-se pelo curto ciclo de moldagem, baixo custo de moldagem, processo simples e facilidade de promoção. Além disso, o ferramental rápido pode atender a requisitos funcionais específicos e, ao mesmo tempo, proporcionar bons benefícios econômicos gerais.

Continue lendo para aprender sobre os fundamentos das ferramentas rápidas, desde sua definição até suas diversas aplicações e benefícios.

O que são ferramentas rápidas?

O processo rápido de ferramentas envolve a criação rápida de moldes e ferramentas para fins de fabricação. Este é um aspecto vital da abordagem de fabricação rápida, facilitando a produção mais rápida e eficiente de peças funcionais e protótipos. Ferramentas rápidas são um elo essencial entre prototipagem rápida e métodos de ferramentas tradicionais. Ele oferece um econômico e economiza tempo solução.

O principal objetivo do ferramental rápido é acelerar o processo de produção de ferramentas. Permitindo assim que os fabricantes façam uma transição rápida da fase de projeto para a fabricação real. Através de tecnologias avançadas como manufatura aditiva e usinagem CNC, o ferramental rápido possibilita a produção de moldes e ferramentas com maior precisão e prazo de entrega reduzido. Abaixo, compararemos ferramentas rápidas com outros processos de fabricação em termos de custo, prazo de entrega, velocidade, material e aplicações.

Ferramentas Rápidas vs Prototipagem Rápida

Ferramentas rápidas e prototipagem rápida desempenham funções essenciais no cenário dinâmico de fabricação. Cada um contribui exclusivamente para a jornada de desenvolvimento do produto. A Rapid Tooling se preocupa com criando rapidamente ferramentas de produção para garantir uma produção em massa eficiente, enquanto a Prototipagem Rápida se destaca em criando rapidamente modelos físicos para validação do projeto.

Aqui está uma tabela que mostra o contraste entre ferramentas rápidas e prototipagem rápida.

	Ferramentas rápidas	Prototipagem Rápida
Custo	Os custos de configuração inicial podem ser mais elevados porque são necessários custos de molde. No entanto, é econômico para volumes de produção baixos a médios.	Custos iniciais geralmente mais baixos porque não há necessidade de taxas de molde. É ideal para validação de projeto em estágio inicial porque não são necessárias taxas de molde.
Tempo de espera	Prazos de entrega curtos, especialmente para ferramentas de produção. É adequado para ciclos rápidos de desenvolvimento de produtos.	Resposta rápida para criação de protótipos. Tem um impacto limitado no tempo geral de desenvolvimento do produto.
Material	Os moldes geralmente são feitos de metal e as peças produzidas podem ser peças de plástico e metal.	Suporta uma variedade de materiais, incluindo plásticos e metais. Muitas vezes utiliza materiais que simulam as propriedades do produto final.
Precisão	Geralmente alta precisão, especialmente para ferramentas de nível de produção. É adequado para aplicações com volume baixo requisitos precisos.	Preciso para fins de prototipagem. Pode ter limitações para atingir o mesmo nível de precisão que o Rapid Tooling na produção final.
Complexidade	Capaz de lidar com geometrias complexas. Adequado para projetos de ferramentas complexos.	Ideal para visualizar e testar projetos básicos a moderadamente complexos. Pode enfrentar desafios com geometrias extremamente complexas.
Inscrições	Adequado para indústrias que exigem produção econômica de pequenos volumes. É ideal para pequenas e médias tiragens.	Usado principalmente para validação de projeto e iteração rápida. Também é comum em setores onde a iteração rápida é essencial.

Ferramentas Rápidas versus Ferramentas Convencionais

No mundo da manufatura, a decisão entre ferramentas rápidas CNC e ferramentas convencionais é importante. Isso ocorre porque pode ter um impacto significativo na eficiência e nos custos da produção. Ferramentas de produção rápida se destaca em força e velocidade, atendendo a indústrias com demandas em constante mudança, enquanto as ferramentas convencionais são robustas, proporcionando estabilidade e precisão para produção de alto volume e longo prazo.

Aqui está uma tabela que mostra o contraste entre ferramentas rápidas e ferramentas convencionais:

	Ferramentas rápidas	Ferramentas Convencionais
Custo	Geralmente mais econômico para tiragens de produção mais curtas.	Custos iniciais mais elevados, potencialmente económicos para produções em grande escala.
Tempo de espera	Prazos de entrega significativamente mais curtos. É ideal para resposta rápida às demandas do mercado.	Prazos de entrega mais longos, especialmente para ferramentas complexas. É confiável para produção em larga escala e de longo prazo.
Material	Versátil nas opções de materiais, adaptável às diferentes necessidades de fabricação. O molde é feito principalmente de materiais metálicos.	Suporta uma ampla gama de materiais, muitas vezes com mais opções do que o Rapid Tooling. É adequado para diversos requisitos de produção. O molde é feito principalmente de metal de aço.
Precisão	Geralmente alta precisão, adequada para ferramentas de nível de produção.	Oferece alta precisão e exatidão, especialmente para produção estável e de longo prazo.
Complexidade	Capaz de lidar com geometrias complexas, adequado para projetos de ferramentas complexos.	Adequado para geometrias extremamente complexas e requisitos detalhados de ferramentas.
Inscrições	Adequado para indústrias que exigem flexibilidade, adaptação rápida e produção de pequeno a médio porte. É usado para protótipo somente quando o projeto de desenvolvimento do produto é 90% certeza de sucesso.	Atuar como amostra para teste antes da produção de alto e baixo volume.

Ferramentas Rápidas vs Moldagem por Fundição

Iniciar a jornada de fabricação requer uma escolha importante entre ferramentas rápidas e a-casting moldagem. Ambos incorporam abordagens distintas de produção. Ferramentas rápidas, enfatizando velocidade e flexibilidade, contrastam com a moldagem por fundição sob pressão, conhecida por sua eficiência na fabricação de peças complexas em escala.

Aqui está uma tabela que mostra o contraste entre ferramentas rápidas e moldagem por fundição sob pressão:

	Ferramentas rápidas	Moldagem por fundição sob pressão
Custo	Geralmente mais econômico para tiragens de produção mais curtas.	Pode ter custos iniciais de ferramentas mais elevados, mas pode oferecer eficiência de custos para produção de alto volume.
Tempo de espera	Prazos de entrega significativamente mais curtos, ideais para uma resposta rápida às demandas do mercado.	As ferramentas iniciais podem demorar mais, mas uma vez configuradas, os prazos de produção são relativamente curtos, tornando-as eficientes para produção em larga escala.
Material	Versátil nas opções de materiais metálicos e plásticos, adaptável às diferentes necessidades de fabricação.	É adequado para vários materiais de ligas metálicas, especialmente metais como alumínio, zinco e magnésio.
Precisão	Geralmente alta precisão, adequada para ferramentas de nível de produção.	Oferece alta precisão e exatidão, tornando-o adequado para peças complexas e detalhadas.
Complexidade	É capaz de lidar com geometrias complexas, adequado para projetos de ferramentas complexos.	Ideal para projetos de peças intrincadas e complexas, oferecendo reprodução de alto detalhe.
Inscrições	Adequado para indústrias que exigem flexibilidade, adaptação rápida e produção de pequeno a médio porte.	Comumente usado para produção em alto volume de peças complexas em indústrias como automotiva, aeroespacial e eletrônica.

Ferramentas Rápidas vs Moldagem por Injeção

Cada método tem vantagens distintas. As ferramentas rápidas, conhecidas por sua velocidade e adaptabilidade, contrastam com a moldagem por injeção, um método conhecido por sua eficiência na produção de grandes volumes de peças plásticas de formatos complexos.

Aqui está uma tabela que mostra o contraste entre ferramentas rápidas e moldagem por injeção:

	Ferramentas rápidas	Moldagem por Injeção
Custo	Custo significativamente menor devido ao molde mais barato.	Pode ter custos iniciais de ferramentas mais elevados, mas pode oferecer eficiência de custos para produção de alto volume.
Tempo de espera	Prazos de entrega significativamente mais curtos, ideais para uma resposta rápida às demandas do mercado.	As ferramentas iniciais podem demorar mais, mas uma vez configuradas, os prazos de produção podem ser eficientes, especialmente para grandes quantidades.
Material	Versátil nas opções de materiais, adaptável às diferentes necessidades de fabricação.	Suporta uma ampla variedade de materiais, principalmente plásticos, e pode acomodar vários aditivos para propriedades específicas.
Precisão	Geralmente alta precisão, adequada para ferramentas de nível de produção.	Oferece alta precisão e exatidão, tornando-o adequado para peças complexas e detalhadas.
Complexidade	Capaz de lidar com geometrias complexas, adequado para projetos de ferramentas complexos.	Adequado para projetos de peças complexas, proporcionando reprodução de alto detalhe.
Inscrições	Adequado para indústrias que exigem flexibilidade, adaptação rápida e produção de pequeno a médio porte.	Comumente usado para produção em larga escala de peças plásticas em vários setores, incluindo automotivo, bens de consumo e dispositivos médicos.

2 maneiras de fazer ferramentas rápidas

Existem duas maneiras comuns de fazer moldes usando ferramentas rápidas. São ferramentas rápidas diretas e indiretas. Esta seção explicará os dois métodos e como eles podem ser usados ​​na fabricação de moldes.

Ferramental Rápido Direto

O método direto de ferramental rápido envolve a criação tanto das inserções do molde de cavidade quanto do núcleo real. Uma vantagem significativa desta abordagem reside na sua capacidade de gerar ferramentas com geometrias que seriam difíceis de alcançar por outros meios. Um exemplo é a técnica de resfriamento conformado, onde a dissipação de calor do molde é uniforme, reduzindo o tempo de resfriamento em aproximadamente 66%. Isto é conseguido alinhando os canais internos de resfriamento com os contornos presentes nas cavidades do molde.

Prós do ferramental rápido direto?

• Prazos de entrega reduzidos e fabricação mais rápida (ferramentas ou moldes podem ser feitos em dias ou semanas).
• Ocasionalmente precisa de menos recursos.
• Apenas algumas etapas estão envolvidas.

Contras do ferramental rápido direto?

• Os protótipos criados desta forma são normalmente menos robustos e duradouros do que aqueles feitos através de ferramentas rápidas indiretas.
• Todo o processo deve ser repetido se a ferramenta de prototipagem rápida CNC ou o molde quebrar ou se você quiser experimentar um material diferente.
• Pode não ser adequado para materiais ou projetos que exigem detalhes intrincados usando um molde ou ferramenta durável.

Ferramental Rápido Indireto

As ferramentas rápidas indiretas usam padrões mestres de fabricação aditiva para fazer um molde ou matriz. Embora muitas tecnologias estejam disponíveis, as técnicas de “ferramentas suaves” são as mais amplamente utilizadas. O método de ferramenta suave usa moldes de silicone para peças plásticas e modelos de sacrifício para fundição de metal.

Testes e experimentação são os objetivos do ferramental rápido indireto. Por exemplo, o ferramental rápido indireto é uma ótima solução quando você deseja testar diversos materiais e já possui um projeto detalhado. Isso ocorre para que moldes e diversas ferramentas de teste possam ser feitos com facilidade a partir do mesmo padrão mestre.

Prós de ferramentas rápidas indiretas

• Durante todo o processo de prototipagem, o padrão mestre é sólido, resiliente e raramente quebrado.
• A menos que seu design mude, você provavelmente precisará apenas de um padrão mestre.
• Eles têm menos variação, pois cada ferramenta rápida e molde são derivados do mesmo padrão mestre.

Contras do ferramental rápido indireto?

• O tempo de produção é maior do que o ferramental rápido direto.
• Requer um intermediário, o que pode aumentar as despesas.
• Para a criação de um padrão mestre forte e duradouro, podem ser necessários materiais melhores.

Aqui está uma tabela que mostra as diferentes etapas que você pode usar com ferramentas rápidas diretas e indiretas para fazer moldes:

Passos	Ferramental Rápido Indireto	Ferramental Rápido Direto
1º Passo	Modele a ferramenta ou molde usando Projeto Assistido por Computador (CAD) .	Modele a ferramenta mestre ou molde usando software CAD.
2º Passo	Envie o arquivo para uma impressora ou máquina para criar o molde ou ferramenta real usada para criar os protótipos. Isso pode ser feito de forma aditiva, usando uma impressora 3D para criar a forma desejada a partir do zero, ou subtrativamente, usando uma máquina CNC para cortar matéria-prima na forma desejada.	Use uma impressora ou máquina para enviar o arquivo para criar um molde mestre ou ferramenta conhecida como padrão. Este padrão mestre é frequentemente bastante robusto.
3º Passo	Os protótipos podem ser feitos diretamente da ferramenta ou molde fabricado.	Faça ferramentas ou moldes adicionais usando o padrão mestre. É possível criar novos moldes ou ferramentas utilizando diversos materiais com características únicas. O padrão mestre pode ser usado para ferramentas leves (ferramentas menos robustas) ou ferramentas duras (ferramentas feitas de materiais duráveis). Muitas ferramentas ou moldes podem ser feitos a partir de um único padrão mestre em grandes ou pequenas quantidades, que podem então ser utilizados para fazer mais protótipos.

Que material pode ser usado para ferramentas rápidas?

Os materiais usados ​​para ferramentas rápidas podem ser classificados como materiais para ferramentas macias e materiais para ferramentas duras.

Ferramentas suaves

As ferramentas suaves são uma abordagem de fabricação versátil que depende de materiais flexíveis e resilientes para criar moldes para produzir várias peças. Ferramentas macias, ao contrário de suas contrapartes rígidas em ferramentas duras, são feitas de materiais como uretano e borracha de silicone. Eles oferecem características únicas que os tornam particularmente adequados para aplicações específicas.

• Uretano

O uretano é um material versátil usado em ferramentas leves. É conhecido por sua combinação única de flexibilidade e durabilidade. Devido à sua excepcional flexibilidade, é uma excelente escolha para aplicações que requerem fácil desmoldagem, especialmente quando se trata de peças com geometrias complexas e complexas. O uretano é conhecido por sua capacidade de manter a durabilidade apesar de sua flexibilidade, garantindo a longevidade das ferramentas macias.

• Borracha de silicone

Outro material essencial em ferramentas suaves é borracha de silicone, conhecido por sua excepcional flexibilidade e resistência ao calor. A flexibilidade excepcional da borracha de silicone a torna uma excelente escolha para desmoldagem de formas complexas e peças com recortes intrincados. Essa propriedade, combinada com sua capacidade de suportar altas temperaturas, torna a borracha de silicone ideal para aplicações de moldagem que exigem temperaturas elevadas de cura ou processamento.

Ferramentas duras

• Alumínio

Alumínio é um metal leve conhecido por sua boa condutividade térmica. É particularmente adequado para aplicações com volumes de produção moderados. Sua natureza leve contribui para facilidade de manuseio, enquanto sua condutividade térmica auxilia no resfriamento eficiente durante o processo de moldagem.

• Aço

O aço, conhecido por sua alta resistência e durabilidade, é preferido para projetos com altos volumes de produção. Suas propriedades robustas o tornam ideal para a criação de moldes que devem suportar demandas de uso extenso e prolongado.

• Aço inoxidável

Aço inoxidável traz resistência à corrosão à mesa, tornando-a uma excelente escolha para aplicações onde a exposição à umidade ou ambientes corrosivos é uma preocupação. Combina durabilidade com resistência à ferrugem, aumentando sua longevidade e adequação para diversos projetos de moldagem.

• Titânio

Titânio, conhecido por sua relação resistência-peso e resistência à corrosão, é uma escolha avançada para ferramentas pesadas. É particularmente adequado para projetos onde o equilíbrio entre resistência e peso é crítico

• Gesso

O gesso, embora menos comum que os metais, oferece uma alternativa econômica em certos cenários de ferramentas pesadas. O gesso é um material econômico, mas geralmente menos durável em comparação aos metais. A sua acessibilidade torna-o uma escolha atractiva para projectos com restrições orçamentais, especialmente quando a longevidade da ferramenta não é crítica.

O gesso é adequado para produção e prototipagem de baixo volume. Sua facilidade de uso e capacidade de fabricação de moldes tornam-no uma opção prática para projetos com requisitos de produção menores.

Aplicações de ferramentas rápidas

Aqui estão as várias aplicações de ferramentas rápidas:

Usinagem CNC

O ferramental rápido na usinagem CNC envolve a criação rápida de ferramentas, como moldes ou matrizes, para serem utilizadas no processo de usinagem. Permite a produção rápida de protótipos e peças customizadas. A fabricação rápida das ferramentas necessárias garante um prazo de entrega mais curto, permitindo que os fabricantes iterem os projetos rapidamente.

As máquinas CNC usam essas ferramentas para cortar e moldar materiais com precisão, permitindo a produção eficiente de componentes complexos. A adaptabilidade das ferramentas rápidas na usinagem CNC mostra-se benéfica para produção de baixo volume corridas onde velocidade e personalização são essenciais.

Fundição

Na fundição sob pressão, as ferramentas Rapid desempenham um papel fundamental na criação de moldes usados ​​para produzir peças complexas e detalhadas. A fabricação rápida desses moldes permite ciclos de produção acelerados, reduzindo o tempo necessário para configuração de ferramentas.

Essa velocidade é particularmente crucial nos setores automotivo e de eletrônicos de consumo. indústrias, onde tempos de resposta rápidos são imperativos. O rápido processo de ferramental garante que os moldes fiquem prontos rapidamente, facilitando a fundição eficiente de componentes com precisão e detalhes.

Fabricação de Chapas Metálicas

O ferramental rápido envolve a criação imediata de ferramentas, como matrizes ou punções, para moldar e formar chapas metálicas. Este processo é crucial para prototipagem e gabinetes personalizados. O Rapid Tooling na fabricação de chapas metálicas permite a produção rápida de invólucros de proteção para dispositivos eletrônicos e máquinas.

Além disso, na indústria automotiva, o ferramental rápido facilita a criação rápida de ferramentas para formar painéis de veículos e componentes de carroceria. A velocidade de configuração das ferramentas é essencial para atender às demandas de produção e atingir os marcos do projeto em tempo hábil.

Considerações para fazer moldes de prototipagem

Ao se aventurar na prototipagem de moldes, várias considerações vitais entram em jogo para garantir um projeto e produção de moldes eficazes e eficientes. Essas considerações incluem:

• Seleção de material

A escolha do material para o molde é crucial. Deve estar alinhado com os requisitos específicos do protótipo rápido e do processo de fabricação. Fatores como propriedades do material, durabilidade e facilidade de usinagem devem ser considerados.

• Precisão no projeto do molde

O tamanho preciso e a superfície lisa do molde são fundamentais. A estrutura do molde deve ser meticulosamente projetada para atender às especificações do protótipo. Além disso, o projeto deve facilitar alta eficiência de produção e fácil automação.

• Eficiência e Custo de Produção

Um equilíbrio entre eficiência de produção e custo é essencial. O projeto do molde deve otimizar os processos de fabricação, garantindo longa vida útil, baixo custo e aderência a considerações econômicas.

• Adaptabilidade às necessidades de fabricação

A estrutura e os parâmetros do molde devem estar alinhados com os requisitos do processo de fabricação. Rigidez, orientação, mecanismos de descarga e métodos de posicionamento devem ser cuidadosamente considerados para aumentar a adaptabilidade.

• Peças de desgaste e reposição

As peças de desgaste no molde devem ser projetadas para fácil substituição. Esta consideração é crucial para manter a longevidade do molde e minimizar o tempo de inatividade durante a produção.

Conclusão

O ferramental rápido é um método comum que os fabricantes gostam de usar. Esta técnica permite aos fabricantes acelerar o desenvolvimento de produtos, economizar tempo e dinheiro em comparação com métodos de ferramentas tradicionais e testa e valida rapidamente projetos de produtos. O tempo de lançamento no mercado é reduzido, a qualidade e o design do produto são melhorados e a satisfação do cliente aumenta. Ferramentas rápidas permitem que os fabricantes iterem e alterem o design do produto de forma mais rápida e eficiente.

At Zintilon, oferecemos aos nossos clientes mais do que apenas assistência na preparação de projetos personalizados para o processo rápido de ferramentas, que inclui modelos 3D gerados por software CAD. Além disso, fornecemos recomendações de ferramentas com base em vários fatores específicos do projeto, como as preferências de ferramentas leves ou duras do cliente, orçamento, cronograma, complexidade do projeto, materiais e tolerâncias. Contato conosco agora mesmo se você precisar de serviços de ferramentas rápidos!

Saiba Mais

• Ferramental Rápido: Processo, Vantagens e Aplicação – Zintilon
• Um guia para protótipos rápidos e seus benefícios – Zintilon
• Protótipos rápidos: tudo o que você precisa saber – Zintilon
• Fabricação de Chapas Metálicas: Entendendo o Processo – Zintilon
• Um guia completo para tipos de rebites e suas aplicações – Zintilon