Controle de Processo ou de Produto ?

Por Bill Tobin *

O Covid-19 causou danos à indústria de injeção de plásticos. No entanto, à medida que as restrições diminuam, a indústria vai voltar à plena carga. Não está sendo e não será rápido; será gradual.

Aquelas empresas que conseguirem sobreviver ao momento atual enfrentarão alguns desafios: Seus clientes estão com pouco dinheiro e vão querer o produto AGORA, EM QUANTIDADE, POR MENOS DINHEIRO e PERFEITO. Uma vez que aproximadamente 80% do preço de venda das peças corresponde ao material, os transformadores têm que lucrar com o que sobra. Isso significa otimização de ciclos, rendimentos e utilização da máquina.

As publicações comerciais estão inundadas de gadgets. A tecnologia evoluiu para um ponto em que podemos medir tudo o que acontece com o plástico, desde a sua entrada no funil até o momento da colocação na caixa de embalagem das peças. O que está faltando é feedback. O feedback lhe dirá quando algo deu errado, mas não pode corrigir o erro com precisão durante o ciclo de processo (“on the fly”) ou evitar que o erro aconteça em primeiro lugar !

“A” regra de moldagem é simples: “Mostre ao plástico as mesmas condições e você obterá sempre a mesma peça.” Isso é o que os gadgets tentam fazer, mas os transformadores tendem a não notar os fatos básicos:

1. As características de preenchimento do seu molde estão balanceadas? O preenchimento desbalanceado lhe dará diferentes dimensões e características físicas na cavidade desbalanceada. Os designers passam semanas modelando as características de preenchimento da peça. No entanto, em um molde de múltiplas cavidades, eles gastam pouco ou nenhum tempo vendo o sistema de canais como uma peça e aplicando a eles a mesma tecnologia de modelo de preenchimento. Há ofertas no mercado que cobrarão vários milhares de dólares para equilibrar o seu sistema de canais para você. O QUE?! Faça você mesmo ao projetar o molde.

Para verificar se o molde está balanceado, pese cada peça por cavidade. Se as peças forem pequenas, talvez 10 peças por cavidade. Calcule a média geral e depois observe a diferença de peso de cada cavidade em relação a essa média. Se for mais de 5%, ou a cavidade está sendo sobre-compactada e provavelmente a peça fica presa com frequência (a peça é mais pesada), ou então esta é a peça que frequentemente fica incompleta (todas as outras cavidades são preenchidas e recalcadas) e o ponto de injeção ou é pequeno demais e congela prematuramente, ou excessivamente grande e sofre despressurização quando a pressão da recalque é retirada.Isso pode ser corrigido usando insertos no ponto de injeção e ajustando o tamanho da entrada.

2. O resfriamento (A) é adequado ? (B) balanceado para cada cavidade ou porção do molde ? (C) turbulento ou laminar para cada circuito ? Os modelos de simulação assumem “resfriamento perfeito”. Pena que quase nunca é assim.

(A) Resfriamento adequado quer dizer que tudo é resfriado uniformemente. EXPERIMENTO MENTAL: Você coloca uma válvula em “Y” na torneira de seu jardim. Você rega o jardim da frente da casa com uma mangueira de 10 metros de comprimento e usa uma mangueira de 50 metros, conectada na mesma torneira, para irrigar a horta do quintal no fundo da casa. Ambas têm o mesmo tipo de sprinkler. Quando você vai olhar, o sprinkler do jardim da frente está fluindo alto, mas o sprinkler do quintal está com um fluxo bem menor. Isso ocorre por causa da resistência da mangueira (linha de água). A água seguirá o caminho mais fácil. A mangueira do jardim da frente é menor e oferece menos resistência, de modo que a maior parte da água flui por ela. Ao pensar em circuitos em loop no molde, leve em consideração a resistência ao fluxo. Loops em circuitos de água curtos provavelmente são OK. Circuitos em loop com borbulhadores ou defletores (chicanas) ou circuitos longos oferecem muita resistência interna e NÃO devem ser colocados em loop.

Problema: mas você diz “Espere aí !!!” Eu configurei um sistema perfeitamente balanceado e os técnicos o conectaram de maneira diferente.
Solução: ao comprar o molde, compre um manifold junto. Conecte os circuitos de acordo com suas especificações e deixe-os conectados. Você obtém o benefício adicional de fazer apenas uma conexão do tipo mangueira de incêndio grande à máquina.

(B/C) OK, temos uma fonte de pressão e várias linhas com diferentes resistências, fornecendo diferentes vazões. Compre um medidor de temperatura / pressão / vazão. Conecte-o em cada linha e registre a vazão. Usando a válvula (do seu manifold) da linha de vazão mais alta, reduza o fluxo. Você vai notar que as linhas com fluxo mais restrito têm um aumento na vazão. Cada linha deve ter pelo menos 1,5 GPM. Isso garantirá um fluxo turbulento e, portanto, uma ótima eficiência de resfriamento. Se você não conseguir alcançar 1,5 GPM, precisará reorganizar sua estratégia de loop ou colocar uma bomba de reforço na máquina.

Seu manifold normalmente pode acomodar mais linhas do que o que você precisa. Assim, cada circuito tem uma válvula que permite o seu ajuste ou bloqueio. Depois que todo o sistema estiver balanceado e turbulento, agora é só uma questão de impedir que as válvulas possam ser “reajustadas”:  tire as alças e dobre o mecanismo de controle no manifold. Agora ninguém pode fazer reajustes. Embora possa ter levado uma tarde para fazer isso, você só precisa fazer uma vez.

3. Seja com moldes de uma única cavidade ou com moldes de cavidades múltiplas, qualquer técnico lhe dirá que quando um molde está em uma máquina diferente, eles precisam ajustar as condições para fazê-lo funcionar naquela máquina e, mesmo assim, os tempos de ciclo e as taxas de produção tendem a ser diferentes. Mostrar ao plástico a “mesma coisa” é um processo delicado. (A) A máquina deve ser robusta, ou seja, precisa e repetível. (B) O plástico deve entrar no molde na máquina ‘1’ da mesma forma que na máquina ‘2’.

A) Máquinas “robustas” são quase obrigatórias no mercado atual. Uma máquina nova (com menos de 1.000 horas) por si só já deve ser robusta. Conforme envelhecem, elas começam a relaxar pelo uso normal. Rod Groleau da RJG desenvolveu um teste através de uma planilha simples para determinar o quão robusta é sua máquina. Você faz 10 injeções normais dentro de um molde, registrando as pressões e os tempos de preenchimento. Então, você constrói uma bucha do molde “fake” que possa ser colocada na frente da bucha de entrada do molde, de modo que, ao invés de injetar no molde, ela tem uma fenda ou orifício que lhe permite injetar “no ar”, como se você estivesse purgando. Anote o tempo e as pressões das ‘injeções no ar’. É importante que a máquina conclua todo o ciclo de preenchimento / recalque / resfriamento / abertura / fechamento do molde antes de você fazer a próxima injeção “no ar”.

A planilha fará alguns cálculos e lhe dirá a “robustez” da sua máquina, classificando-a percentualmente ao comparar as duas séries de ciclos de injeção. Se o resultado for 95% ou mais, trata-se de uma máquina “robusta”; 90-95% é uma máquina boa o suficiente para moldagem comercial e 90% ou menos é uma máquina que requer manutenção.

(B.1) Quando você implementa a metodologia de “moldagem científica” (ou desacoplada), todos essas sistemáticas exigem que você mostre ao plástico um conjunto de condições através do uso de configurações da máquina. O que as pessoas tendem a ignorar é o bico de injeção. Normalmente, a única coisa que elas pensam é se o raio do bico é compatível com a bucha de entrada do molde.

Pense em um bico de mangueira de jardim: com uma pequena abertura, a velocidade de saída do bico é rápida para uma determinada vazão, com bastante pressão. Para a mesmo vazão, uma abertura maior na extremidade do bico faz com que a saída da água pareça mais lenta. Fazendo uma analogia com o preenchimento de um molde, as mudanças no diâmetro do bico afetarão dramaticamente as características de preenchimento, dimensões, propriedades físicas e tempo de congelamento do canal da bucha.

Se você não puder padronizar o diâmetro do orifício, afunilamento etc. do bico em todas as suas máquinas, remova o bico ao retirar o molde e guarde-o para a próxima vez em que o molde for operar novamente.

(B.2) 80% do calor no material fundido vem da rosca. FATO ENGRAÇADO 1: Embora gostemos de acreditar que uma rosca de uso geral tem o mesmo design para máquinas de tonelagem semelhante, independentemente do fabricante, elas não tem. Cada fabricante de máquina ‘otimizou’ seu design de rosca para suas máquinas. A única solução para esse fato da vida é comprar suas máquinas do mesmo fabricante. Especificando a rosca e a válvula antirretorno. Embora isso não seja um grande problema, tenha isso em mente.

(B.3) As resistências de aquecimento invariavelmente queimam. FATO ENGRAÇADO 2: A fabricação de resistências é parte ciência e parte mágica. Quando 100 resistências de seis polegadas de diâmetro e 1000 watts por polegada quadrada são fabricados, eles são todos testados com seus exatos watts por polegada quadrada. Dos 1000 watts por polegada quadrada que é o valor de especificação, alguns estão dentro dos 5%, 10%, 15% e assim por diante.

Quando você compra resistências de 1000 watts, se você não especificá-los exatamente, você poderá obter um lote de +/- 15%, o que significa que eles poderiam enviar a você um aquecedor de 850 ou 1150 watts, chamando-os de 1000 watts. Um aquecedor de baixa potência permanecerá ligado o tempo todo buscando atingir a temperatura; um aquecedor de potência maior tenderá a permanecer desligado, a menos que você esteja usando controladores proporcionais.

Embora as resistências de aquecimento supostamente contribuam com somente 20% do calor geral no material, elas darão diferentes perfis de temperatura ao material a ser injetado, se as resistências de aquecimento do cilindro de injeção tiverem uma mistura de potências (wattagens) maiores e menores (+/-).

Solução? Compre aquecedores “igualados”. Todos os aquecedores devem ser testados, de modo que as suas potências absolutas (em Watts) sejam razoavelmente próximas umas das outras. Não importa de que lado da tolerância eles estão, o que importa realmente é que estejam próximos um do outro, eliminando assim um aquecedor que pode brilhar no escuro ou nem mesmo ligar.

Conclusão:

Muita gente fica contente com rendimentos onde a taxa de rejeitos é medida em percentuais que acabam na primeira casa decimal. Por exemplo, um rendimento de 99,3% –  indicando que há 7 peças rejeitadas para cada 1.000 (mil) peças moldadas. Se você tiver equipamento robusto, canais de injeção balanceados, cavitação balanceada, resfriamento otimizado e um processo sólido, as regulagens e partidas da máquina serão mais rápidas e os rendimentos serão medidos percentuais que variam na SEGUNDA casa decimal (por exemplo, 99,97%), indicando que para cada 10.000 (dez mil) peças moldadas, 3 serão rejeitadas. Os lucros serão maximizados. Nada disso é difícil. Se o seu cliente ameaçar realocar o molde, tire o manifold, remova as mangueiras, guarde o bico da máquina e certifique-se de manter bons registros. Espere então ele telefonar implorando para que você aceite o contrato novamente, pois o novo fornecedor terá mais rejeitos, ciclos mais longos e maiores tempos de regulagem.

Um pouco de história (interessante)

A Tupperware, nos anos 50, descobriu como fazer Controle do Produto melhorando a consistência do processo, mostrando ao plástico sempre as mesmas condições. Qualquer combinação de vasilha plástica / tampa fabricada em QUALQUER uma de suas mais de 13 fábricas ao redor do mundo se encaixariam, gerando uma selagem hermética – sua marca registrada.

FATO: Isso ocorreu antes dos transdutores, sensores e outras magias eletrônicas.
MORAL: Se você cuidar do seu equipamento, uma vez que tenha o processo ajustado, poderá repetir o mesmo processo em qualquer lugar da sua fábrica ou em qualquer lugar do mundo, sem precisar de qualquer “magia de gadgets“.

* Bill Tobin é o proprietário da empresa de consultoria WJT Associates, com sede no Colorado (EUA), especializada em otimização e padronização de processos. Ele escreveu vários livros e artigos em periódicos do setor, além de ter apresentado inúmeros trabalhos em eventos. Bill também ministra seminários in-house sobre o assunto.

Nota do autor: se você quiser o aplicativo em planilhas para Máquinas Robustas e Cavidades Balanceadas, podem ser enviadas por e-mail gratuitamente. Contato: info@blogdoplastico.com.br

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