Caso de Aplicação de Cilindros em Máquinas de Moldagem a Vácuo

I. Contexto do Projeto

Uma linha de moldagem a vácuo com pressão positiva e negativa de três estações, utilizada por uma empresa de embalagens alimentares, é empregada na produção em massa de embalagens blister de PET para frutas. O equipamento original utilizava um cilindro de ação simples + limitador mecânico, o que gerava problemas como má sincronização no fechamento do molde, força desigual na prensagem das bordas e grande impacto ao posicionar a campânula de vácuo. Isso resultava em produtos com bolhas, rebarbas e deformações, com uma taxa de rendimento de apenas 85%, paradas frequentes para ajustes, além de alto consumo energético e custos elevados de manutenção. Para melhorar a consistência da moldagem, o tempo de ciclo e a estabilidade, o sistema de cilindros foi atualizado e modificado.

II. Requisitos de Equipamento e Processo

• Processo: Termoformagem a vácuo + moldagem com pressão positiva, prensagem quente a temperatura constante, abertura e fechamento rápidos do molde, vedação e travamento da campânula de vácuo

• Ações principais: Elevação da campânula de vácuo, fechamento/travamento do molde, prensagem do material nas bordas, posicionamento da estação

• Especificações: Repetibilidade do fechamento do molde ≤ ±0,1 mm; força estável e ajustável do prendedor de chapas; grau de vácuo ≤ -0,095 MPa; melhoria do tempo de ciclo ≥ 15 %; taxa de rendimento ≥ 97 %

Iii. Seleção de Cilindros e Solução de Sistema

1. Configuração Principal dos Cilindros

• Elevação da Tampa de Vácuo: Cilindro amortecido de dupla ação (diâmetro de 80 mm / curso de 250 mm), com realimentação de posição por anel magnético, permitindo aproximação em alta velocidade + fechamento amortecido em baixa velocidade, eliminando impactos e problemas de vedação.

• Cilindro Principal de Fechamento do Molde: Cilindro de travamento de molde de alta força (diâmetro de 100 mm), com controle em malha fechada da pressão, garantindo manutenção estável da pressão sem vazamentos.

• Posicionamento do Prendedor de Bordas: Cilindro tipo fino com haste guia, alta paralelismo e resistência à torção lateral, assegurando pressão uniforme nas bordas.

• Ações Auxiliares: Cilindros miniatura responsáveis pela expulsão, bloqueio e assistência ao corte de bordas.

2. Controle e Circuito Pneumático

• PLC + Tela de Toque + Grupo de Válvulas Solenoides, permitindo controle de velocidade por segmentos, pressão ajustável e controle de posição em malha fechada.

• Lógica de Acoplamento: Fechamento do Molde → Trava do Molde → Vácuo → Manutenção de Pressão e Moldagem → Quebra do Vácuo → Abertura do Molde e Ejeção

• Adição de válvulas redutoras de vazão e válvulas reguladoras de pressão para permitir avanço rápido e fechamento lento, com amortecimento flexível.

A tampa de vácuo proporciona uma vedação mais confiável, eliminando eficazmente defeitos como bolhas de ar, falta de material e rebarbas; o amortecimento do cilindro e o controle sincronizado reduzem significativamente o desgaste mecânico, resultando simultaneamente na redução de ruído e consumo energético.

Iv. Resumo de Aplicação Valor

1. Qualidade da Moldagem: Pressão uniforme, fechamento sincronizado do molde e vedação a vácuo confiável eliminam bolhas de ar e deslaminação.

2. Eficiência da Produção: Aumento do tempo de ciclo, redução do tempo de inatividade e aumento aproximado de 18% na capacidade diária de produção por linha.

3. Custos Operacionais: Longa vida útil do cilindro e manutenção simples reduzem os custos anuais de manutenção em aproximadamente 40%.

4. Alta Adaptabilidade: Troca rápida entre moldes e parâmetros de processo para atender às necessidades produtivas de múltiplas especificações de produtos.

V. Conclusão

Como o atuador principal de uma máquina de moldagem a vácuo, o cilindro, por meio de um projeto sistemático com amortecimento de dupla ação, realimentação de posição, laço fechado de pressão e sincronização de múltiplos cilindros, pode melhorar significativamente a estabilidade do equipamento, a precisão da moldagem e a eficiência produtiva. Este estudo de caso comprova que a solução com cilindros pneumáticos é confiável, eficiente e de baixo custo no campo da moldagem a vácuo, sendo adequada para aplicação em cenários de moldagem a quente sob vácuo, como termoformagem, materiais compósitos, borracha e silicone.