Effi-World Glass
Novos conceitos e materiais para moldes para a produção eficiente de embalagens de vidro - um salto na competitividade internacional

Desafio

Na indústria vidreira, para satisfazer as necessidades do mercado e produzir embalagens de vidro a preços competitivos são necessárias grandes velocidades de produção. Perante tal exigência os moldes são sujeitos a ciclos térmicos cada vez mais curtos que conduzem a tensões mecânicas mais elevadas e, eventualmente a deformação plástica nos moldes. Consequentemente, é cada vez mais frequente ocorrerem problemas de fadiga, oxidação, corrosão, desgaste, fissuração, dificuldade de desmoldação, que levam à falha prematura destes componentes em serviço. Além disso, estes fatores contribuem decisivamente para a instabilidade do processo de produção, a má qualidade dos produtos e ao aumento dos custos de manutenção. De forma a prevenir a ocorrência prematura de tais problemas, os moldes e/ou as superfícies moldantes são:
i) Produzidos em materiais com maior condutividade térmica, melhorada pela abertura de canais de arrefecimento a ar comprimido e alhetas;

ii) Revestidos com materiais mais resistentes às condições severas de uso e, finalmente;

iii) Lubrificados (usando lubrificantes líquidos) para facilitar a desmoldação das embalagens de vidro.

Embora estas soluções permitam aumentar com sucesso a vida e o rendimento dos moldes, os problemas acima referidos continuam a ser recorrentes, quer devido às cada vez maiores solicitações mecânicas a que os materiais de base e revestimentos são submetidos, quer devido ao uso de lubrificantes líquidos que promovem a corrosão da superfície moldante, a deficiente desmoldação e a formação de embalagens defeituosas devido à incorporação de resíduos.

Solução / Objetivo Principal

Objetivo Principal:
Reforçar a investigação, o desenvolvimento tecnológico e a inovação.

Este projeto visou selecionar e desenvolver uma nova gama de materiais que permitam ultrapassar os problemas dos moldes na indústria vidreira, promovidos pelas condições severas de serviço e pelo uso de lubrificantes líquidos. Os objetivos a atingir estavam focados no aumento simultâneo da sua durabilidade e taxas de produção e também, na diminuição dos custos de manutenção. Três linhas de investigação distintas são propostas para atingir estes objetivos:
i) Em primeiro lugar, com base no intenso desenvolvimento que tem sido efetuado em ligas metálicas à base de cobre nos últimos anos, pretendeu estudar-se a possibilidade de substituição das atuais ligas de elevada condutividade térmica utilizadas para a fabricação dos moldes, por outras ligas que são agora “o estado da arte” neste domínio com melhores propriedades mecânicas e térmicas sem custos significativamente acrescidos;

ii) A segunda ideia visou desenvolver um novo conceito de molde que inclui novos materiais maciços com melhores condutividade térmica e propriedades mecânicas, em particular com carácter auto-lubrificante. O propósito é desenvolver materiais compósitos, incorporando partículas de diamante nanocristalino, e aplicá-los como uma casca adicional ao corpo do molde fabricado nos materiais desenvolvidos na investigação anterior;

iii) Finalmente, a terceira linha de investigação centrou-se na aplicação de uma nova classe de revestimentos duros, com propriedades auto-lubrificantes a altas temperaturas, depositados por pulverização catódica sobre a superfície moldante dos moldes fabricados com as soluções já otimizadas nas linhas acima descritas.

Enquanto a primeira solução apontada se revela de carácter de aplicação imediata, as duas outras mostram uma mudança radicalmente inovadora que pode melhorar significativamente o desempenho das empresas não só a curto mas também a médio e longo prazo. O sucesso industrial da aplicação destes materiais permite antever ganhos de produtividade e de agilidade fundamentais para a melhoria da competitividade internacional das empresas quer na fabricação de moldes quer na produção de embalagens de vidro para a indústria vidreira.

Objetivos, Atividades e Resultados esperados / atingidos

Objetivos:
i) Seleção de materiais alternativos atualmente disponíveis no mercado com melhores condutividades térmicas e propriedades mecânicas, que permitiram a curto prazo minimizar os problemas de fissuração, oxidação e corrosão dos moldes de embalagens de vidro;

ii) Desenvolvimento de novos materiais maciços e revestimentos com maiores condutividades térmicas, melhores propriedades mecânicas e com propriedades autolubrificantes;

iii) Projeção de novos moldes que incorporam as cascas dos materiais maciços e os revestimentos desenvolvidos no âmbito do projeto.

Resultados:
i) Aumento do tempo de vida dos componentes moldantes, não só com materiais mais resistentes mecanicamente a altas temperaturas, mas também com maiores condutividades térmicas, evitando a criação de tensões de origem térmica e diminuindo os fenómenos de fadiga e as falhas por fissuração;

ii) Introdução de diamante nanocristalino nas ligas metálicas selecionadas;

iii) Estudo da tecnologia de sinterização que permitiu mais eficientemente distribuir as partículas de diamante na estrutura da liga metálica;

v) Aplicação de revestimentos finos (sem interferirem na condutividade térmica do molde), com propriedades mecânicas vários graus acima das ligas metálicas (por exemplo com durezas de 600 para 3000 HV), e com propriedades auto-lubrificantes a altas temperaturas que asseguram a remoção dos lubrificantes líquidos;

vi) Protótipos dos moldes utilizando as soluções bi-componente.