Aplicações
As máquinas de injeção elétricas utilizam motores elétricos de controle direto para movimentar os principais eixos, substituindo completamente os sistemas hidráulicos. Oferecem precisão, eficiência energética e baixo nível de ruído, características que as tornam ideais para aplicações em setores de alta tecnologia como o médico, semicondutores, eletroeletrônica e microcomponentes. A ausência de óleo reduz a manutenção e o risco de contaminação, garantindo ambientes de produção mais limpos.
Necessidades:
Controlo de grânulos
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Gestão dos Hot Runner
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Termorregulação do Cilindro de Plastificação
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Controle do processo de moldagem
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Força de injeção
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Medição da pressão de injeção junto ao bico
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Deformação das colunas
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Deformação do plano de reação
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Valorização dos dados de produção
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Necessidade:
Controlo de grânulos
Antes da fase de injeção, os grânulos plásticos devem ser aquecidos e desumidificados para eliminar a umidade residual. Caso contrário, durante a moldagem podem se formar bolhas no interior da peça, comprometendo tanto a estética quanto a funcionalidade. Além disso, se os grânulos estiverem úmidos, podem danificar as resistências do cilindro de extrusão, aumentando significativamente o risco de paragens inesperadas da máquina. Um controle térmico estável é, portanto, fundamental.
Solução:
A utilização de reles de estado sólido inteligentes com controle em rampa permite um aquecimento progressivo dos grânulos, evitando choques térmicos e garantindo a completa eliminação da umidade. O sistema de diagnóstico integrado detecta eventuais perdas parciais da carga, melhorando a confiabilidade e reduzindo os tempos de paragem da máquina.
Necessidade:
Gestão dos Hot Runner
O projeto dos canais de distribuição do material dentro do molde é uma das etapas mais críticas na moldagem por injeção. É necessário garantir o maior número possível de canais para obter uma distribuição uniforme do material na peça, mas sem exageros que dificultem o controle térmico ou aumentem o risco de solidificação prematura. Para evitar que o material fundido se solidifique nos canais internos, o uso de sistemas de câmara quente — também chamados de sistemas de canal quente — é essencial. Esses sistemas mantêm os canais aquecidos, preservando o material em estado semilíquido até o momento da injeção, o que melhora a qualidade da peça e reduz perdas
A tecnologia Gefran para o controle térmico dos câmera quente baseia-se em relés de estado sóliod, controladores PID e termopares.
- Cada resistência é controlada em circuito fechado por meio de regulação PID, integrada ao CLP ou gerenciada por controladores multi-loop dedicados, como o GFXTERMO4, que mantém a temperatura dentro de ±0,5 °C do ponto de ajuste.
- O relé de estado sólido GRP-H, compacto e com dissipador integrado, assegura um controlo preciso da corrente até 120 A. A comunicação IO-Link permite reduzir as placas de I/O, graças à gestão integrada de comandos, alarmes e corrente absorvida
- Solução escalável e compatível com PID integrados nos PLCs ou em módulos remotos.
Necessidade:
Termorregulação do Cilindro de Plastificação
O cilindro de plastificação da máquina injetora funciona de forma semelhante a uma extrusora, sendo responsável por fundir e homogeneizar o material antes da injeção. Por isso, o controle térmico adequado é essencial para garantir a qualidade do produto final. A termorregulação precisa permite ao sistema reagir rapidamente às variações de carga térmica ou de processo, evitando defeitos como bolhas, quebras, variações dimensionais e deformações do polímero. A estabilidade da temperatura em cada zona de aquecimento é fundamental para manter a viscosidade constante e assegurar a repetibilidade dos ciclos.
A tecnologia Gefran para o controle térmico baseia-se em relés de estado sólido, controladores PID e termopares:
- Cada resistência é controlada em circuito fechado por meio de regulação PID, integrada ao CLP ou gerenciada por controladores dedicados como o modelo 1250, que mantém a temperatura de fusão dentro de ±0,5 °C do valor nominal, garantindo uma viscosidade constante e a ausência de defeitos superficiais ou dimensionais
- O relé de estado sólido GRP-H, compacto e com dissipador integrado, assegura um controle preciso da corrente até 120 A.
- A comunicação IO-Link permite reduzir as placas de I/O, graças à gestão integrada de comandos, alarmes e corrente absorvida.
- A solução é escalável e compatível com PID integrados nos PLC ou em módulos remotos.
- As funções de armazenamento de receitas e histórico de tendências suportam alterações rápidas na produção e melhoria contínua da qualidade.
Necessidade:
Controle do processo de moldagem
O processo de moldagem por injeção exige um equilíbrio preciso entre a qualidade desejada e a velocidade de produção, considerando o tipo de material utilizado e o design da peça a ser fabricada. O controle do processo deve levar em conta essas variáveis para acionar corretamente os diferentes atuadores elétricos ou hidráulicos, gerenciando receitas complexas. Além disso, o PLC deve poder suportar variações rápidas nos materiais, oferecer diagnóstico integrado e fornecer uma resposta rápida em caso de desvios.
Solução:
O G-Mation é a plataforma para o controlo completo, síncrono e integrado do processo de moldagem por injeção. O núcleo do sistema é representado pela CPU G-Mation P6, acompanhada dos módulos remotos G3 com comunicação via bus EtherCAT. O controlo térmico é assegurado por reguladores PID integrados, assim como a gestão dos acionamentos, que não requer o uso de gateways externos. A interface do utilizador é gerida através de um servidor Web integrado e visualizada através de painéis de navegação G-Mation W55, que permitem a projeção de painéis de controlo personalizáveis.
Principais características da Plataforma:
- Modelos de aplicações pré-configurados e personalizáveis
- Tecnologia Docker para instalar aplicações como painéis de controlo IoT, manutenção preditiva ou integração com sistemas MES e ERP
- Arquitetura aberta e preparada para edge computing
Necessidade:
Força de injeção
Nas máquinas de injeção elétricas, a ausência de circuito hidráulico torna impossível a monitorização tradicional da força de injeção através da pressão do óleo. Por este motivo é necessário adotar soluções alternativas, capazes de fornecer o mesmo dado com elevada precisão. A força de injeção é, de facto, o parâmetro mais crítico do processo: do seu controlo depende a qualidade de enchimento do molde, a ausência de defeitos estéticos e a constância dimensional da peça. A medição deve, por isso, ser extremamente precisa e posicionada o mais próximo possível do parafuso de injeção, de modo a detetar em tempo real as variações de carga.
Solução:
A célula de carga de diafragma DLC foi desenvolvida pela Gefran para máquinas de injeção totalmente elétricas:
- A sua estrutura plana permite a integração direta na unidade de injeção sem aumentar o comprimento total da máquina.
- Está disponível em versão amplificada ou não amplificada, para se adaptar a diferentes configurações de controlo.
- A interface com o PLC permite comandar com precisão os motores de injeção, otimizando os perfis de velocidade e pressão.
Necessidade:
Medição da pressão de injeção junto ao bico
A regulação da força de injeção nas máquinas elétricas representa uma das principais criticidades, uma vez que, na ausência do circuito hidráulico, existe o risco de aplicar forças incorretas: excessivas, com possibilidade de danificar o molde, ou insuficientes, resultando em enchimento incompleto. A simples célula de carga de diafragma instalada atrás do parafuso não é sempre suficiente, sobretudo durante o arranque da máquina ou na troca de molde. Para garantir um controlo fiável é fundamental medir diretamente a pressão de injeção nas proximidades do bico, calibrando com precisão os perfis de injeção e assegurando a repetibilidade do processo.
Solução:
O sensor IN-4000 mede a pressão de injeção na região do bico da máquina de injeção:
- Permite a calibração inicial da força de injeção, melhorando a precisão dos ciclos seguintes.
- É particularmente indicado para processos certificados ISO 9000, onde a repetibilidade e a rastreabilidade dos parâmetros são essenciais.
- A montagem realiza-se magneticamente através de um adaptador de bico, que protege o sensor contra danos mecânicos.
- Uma banda de aquecimento mantém o sensor até 230 °C, evitando a solidificação da fusão na câmara de medição e permitindo testes multi-shot com diferentes níveis de pressão.
Necessidade:
Deformação das colunas
A simples calibração da força de fecho do molde nem sempre é suficiente para garantir a qualidade do processo. Em muitos casos, as colunas não se tensionam de forma uniforme, resultando na concentração da força num dos quatro cantos do plano. Este desequilíbrio gera uma injeção não homogénea que pode produzir rebarbas e defeitos estéticos e, ao longo do tempo, provocar desgaste ou ruturas das próprias colunas.
Solução:
A Gefran propõe duas abordagens para monitorizar a deformação das colunas:
- Monitorização contínua: sensores “lança” como os modelos ML1018, instalados em orifícios específicos das colunas, detetam a deformação em cada ciclo de fecho. Deste modo é possível obter tendências detalhadas e intervir atempadamente no processo.
- Monitorização na troca de molde: sensores magnéticos QE2008, posicionáveis diretamente nas colunas, permitem verificações rápidas durante os ciclos de teste em cada troca de formato, sem necessidade de instalação permanente.
Necessidade:
Deformação do plano de reação
Ao plano de reação é aplicada ciclicamente a força necessária para abrir e fechar o molde: um desequilíbrio da força aplicada durante o fecho pode provocar defeitos na peça acabada, esforços mecânicos nas estruturas ou falhas prematuras. Uma monitorização precisa da deformação do plano sujeito à força hidráulica permite intervir rapidamente em eventuais desequilíbrios, mantendo elevada a qualidade do produto e aumentando a durabilidade da máquina e do molde.
O sensor de deformação SL da Gefran constitui uma solução ideal para a monitorização da força de fecho, graças à simplicidade de instalação: monta-se diretamente na parte traseira do plano de reação sem necessidade de maquinações complexas. Está disponível nas versões SL-VAA e SL76-VDA, com amplificador integrado e respetiva saída analógica ou digital, facilitando a integração nos sistemas de controlo existentes.
Concebido para aplicações industriais caracterizadas por tempos de ciclo muito rápidos, o sensor SL garante fiabilidade e precisão mesmo em condições severas.
- Amplificação mecânica da deformação entre as duas áreas de montagem, com sinal estável e repetível.
- Excelente em modo de tração, para monitorizações precisas e reativas.
- Estrutura robusta em aço inox com grau de proteção IP54, resistente a impactos, vibrações e contaminantes típicos do ambiente produtivo.
Necessidade:
Valorização dos dados de produção
O Princípio de Funcionamento
Os movimentos das máquinas de injeção com acionamento elétrico, fechamento, injeção, extração e deslocamento do carro, são realizados por motores elétricos brushless com transmissão por fuso. A energia mecânica é fornecida apenas quando necessária, eliminando o consumo constante das máquinas hidráulicas que precisam manter o circuito sob pressão. O controle é feito por encoders, que garantem movimentos extremamente precisos e repetíveis. O injetor dosa o material fundido e o introduz no molde com perfis de velocidade programáveis: inicia com alta pressão para preencher a cavidade, desacelerando próximo ao ponto de ajuste, o que reduz tensões internas e garante qualidade superficial. O fechamento do molde também é controlado com velocidade modulada para uma aproximação segura e força de fechamento regulada eletronicamente. Essa arquitetura elimina fluidos hidráulicos, reduzindo ruído, vibrações e perdas térmicas.
Requisitos e Tecnologia
As máquinas elétricas exigem controles diferentes das máquinas hidráulicas tradicionais. Os principais requisitos são:
- A posição do motor é regulada através de encoder, não havendo necessidade de sensores de posição, contudo o feedback da força aplicada não é facilmente obtido, uma vez que não existe pressão hidráulica. São utilizadas células de carga especiais sem fios com diafragma montadas entre o motor e o injetor, que monitoram a força do motor.
- Gestão da temperatura do cilindro e do molde, mais crítica devido à ausência de um circuito de óleo que possa atuar como dissipador. Os controladores PID, relés de estado sólido GRP-H e os termopares Gefran permitem um controle fino, essencial para produções de alta precisão.
De forma geral, a ausência de óleo representa uma vantagem significativa em termos de limpeza, mas torna os movimentos mecânicos menos amortecidos. Mesmo o grupo de fechamento costuma ser equipado com um número maior de sensores de deformação do que uma prensa hidráulica, para evitar rupturas. Essas soluções permitem que as máquinas elétricas maximizem a produtividade e a eficiência energética, garantindo qualidade e repetibilidade nos setores mais exigentes.
A Gefran oferece uma gama completa de plataformas de controle, sensores de pressão e posição e soluções modulares, facilmente integráveis em qualquer instalação, para garantir eficiência, segurança e qualidade constante no processo de injeção de peças em plástico ou borracha.
