Termoplásticos de alta resistência vs metal – na indústria e na área médica
Com a busca por vantagens competitivas em um mercado globalizado, e o crescimento de demandas em todos os setores industriais, cresceram também a busca de soluções em polímeros para substituir peças feitas tradicionalmente por outras matérias-primas.
Com uma diversidade de formas de se manufaturar e diferentes modos de aplicação, o polímero vem crescendo a sua utilização no mercado, trazendo muitas das vezes benefícios obtidos apenas com ele. Um demonstrativo desta realidade é quando observado em diversos setores a grande substituição de matérias-primas metálicas, por polímeros, para o desenvolvimento de soluções.
Esse aspecto vem fazendo com que os polímeros se tornem a matéria-prima com maior desenvolvimento tecnológico e a melhor opção para as equipes de desenvolvimento de soluções em todos os segmentos. Trazendo ao mercado, a ascensão de termoplásticos de alta resistências e com propriedades específicas para cada projeto.
Entretanto, para que a substituição seja precisa, é necessário um estudo desde o início do projeto, por profissionais com experiência em termoplásticos, de modo a averiguar precisamente o custo-benefício e a efetividade da mudança, com o intuito de não causar erros de projeto e etc.
Evolução tecnológica
Surgindo a expansão de possibilidades de soluções através de polímeros, naturalmente criou-se uma nova demanda dos polímeros de engenharia para a substituição do metal, possibilitando redução do custo total da peça e redução do peso de peças finais.
Em aplicações onde o polímero se mostra ideal, a frente de outras matérias-primas, aspectos de extrema importância das suas propriedades mecânicas devem ser analisados. Como:
– Resistência. Medida da resistência de um material à força externa
– Rigidez. Medida de resistência de um material à deformação
– Dureza. Medida da resistência de um material à deformação sob carga compressiva concentrada
– Tenacidade. Medida da capacidade de absorção de energia de um material durante os impactos
De modo a possibilitar a melhor escolha de matéria-prima para a aplicação.
Os termoplásticos de alta resistência, ganham espaço em todos os setores industriais diariamente, entre aplicações de saúde até processos de fabricações complexos. Quando direcionado a forma de aplicação e especificações corretas, se mostra benéfica e extremamente competitiva, a escolha de polímeros em relação as soluções metálicas.
Polímeros de alto desempenho, o que são?
No mercado moderno, o desempenho é um fator que afeta diretamente aspectos relativos à qualidade, eficiência, durabilidade, velocidade, produção ou resistência a fatores externos. Sendo assim, quanto melhores as adaptações possíveis com a matéria-prima, melhores os resultados e a versatilidade de processo.
Os polímeros de alto desempenho possuem diversas características específicas de acordo com suas aplicações. Como:
– Resistências de altas temperaturas
– Resistências em contato com determinados componentes químicos
– Compatibilidades com fatores de processo
– Dissipação eletrostática
– Flexibilidade
– Resistências mecânicas e resistências a dilatações térmicas
Características essas sendo responsáveis pelas principais vantagens na substituição do polímero por metais oferecendo:
– Peças mais leves, por conta do baixo peso específico (50% a 80% menor em relação a outras matérias-primas)
– Menor necessidade de operações secundárias
– Melhor resistência química e à corrosão
– A possibilidade de redução de custo final na produção
– Resistências a ambientes agressivos.
Lembrando sempre sobre a responsabilidade na escolha do material correto, a fim de não gerar problemas durante a execução do projeto, e desenvolvimento da solução, sendo desvantajoso a utilização do polímero em casos de:
– Necessidade de isolação térmica para altas temperaturas
– Necessidade de grande condução e dissipação de calor em determinados processos.
Casos de substituição na indústria – Termoplásticos de alta resistência
Como já apontadas, as diferentes vantagens possíveis na utilização de termoplásticos de alta resistência, uma forma de se manufaturar que torna a maioria das soluções viáveis para a sua confecção, é o processo de manufatura aditiva.
Com auxílio da impressão 3D muitas empresas vêm substituindo soluções de aplicações, antes confeccionadas por metais, agora por termoplásticos, através da tecnologia de FFF (Fabricação de Filamento Fundido). A impressão 3D permite a fácil personalização dos projetos, oferecendo possibilidade de se alcançar geometrias complexas e detalhadas, podendo se adequar para cada projeto, além da variabilidade de materiais de alta performance disponíveis para aplicações especificas.
Como mostra a PREFIX CORPORATION, empresa norte-americana, que viabilizou uma solução em termoplástico que antes era confeccionada em metal. Deixando o dispositivo mais preciso e ergonomicamente melhor para os operadores.
Dispositivo original
O dispositivo é utilizado para a aplicação de decalques automotivos e sobre seu desempenho, eram levantados vários problemas como:
– Peso considerável, causando fadiga no operador.
– Imprecisão dimensional, devido as diversas secções do dispositivo.
– Danos aos veículos, devido à dificuldade de manuseio e exposição de chanfros.
Com a utilização da manufatura aditiva, redesenharam a ferramenta aproveitando a liberdade de “design” da tecnologia e materiais mais leves.
A solução final conseguiu atingir todos os pontos que estavam sendo enxergados como problemas.
– Redução de peso em 75%, devido à utilização de termoplásticos leves.
– Precisão dimensional, devido o dispositivo não precisar ser seccionado.
– Extinção aos danos nos veículos, devido ao seu “design” não apresentar chanfros.
Solução com manufatura aditiva
A solução apresentou um resultado muito positivo, tendo 100% de aprovação em mais de 100 unidades desenvolvidas.
Utilização de termoplásticos na indústria médica – Termoplásticos de alta resistência
A utilização dos polímeros na indústria médica, contribui com diversas vantagens para o setor médico-hospitalar. Devido apresentar flexibilidade, o material torna dispositivos mais resistentes à ruptura. Além de entregar resistência a corrosão por umidade, impermeabilidade, menor peso específico e compatibilidade com outras categorias de matérias-primas, fazendo com que os polímeros apresentem muitas vantagens em relação as demais opções, e seja o material mais explorado para a criação de novas soluções clinicas e laboratoriais. Tornando também, possível a produção de itens descartáveis, um trabalho médico mais seguro e redução de custos em operação.
Onde são utilizados?
Por viabilizar o descarte e uso único, os polímeros são a matéria-prima ideal para aplicações médicas, como:
– Próteses
– Cateteres
– Seringas
– Trajes descartáveis para cirurgias
– Suturas
Sendo a matéria-prima que mais se adequa aos requisitos técnicos da área, em termos de geometria e peso.
Caso de substituição na área médica
Conforme o estudo de caso da SALVOY SPECIALY, que destaca a utilização de termoplásticos de alto desempenho ao invés de metal, foram observados diversos benefícios na substituição de afastadores de termoplásticos em relação aos de aço inoxidável.
Os afastadores, dispositivo utilizado em operações cirúrgicas, passaram a ser confeccionado com materiais biocompatíveis, possibilitando a reutilização, e viabilizando benefícios que não eram alcançados com o padrão da solução anterior. Benefícios esses, sendo:
– Melhor relação de custo beneficio
– Melhorias ergonômicas, devido seu design pensado na operação
– Diversas opções de manuseio
– Redução de peso
– Variabilidade de tamanho e geometrias
– Compatibilidade com esterilização por radicação gama
Afastadores cirúrgicos
Tendo em vista esses benéficos, a substituição foi um caso de sucesso para a empresa com a excelente aceitação dos profissionais da área médica.
Quais são os benefícios ambientais da substituição e metal por termoplásticos?
Adequar soluções com a substituição de metal por termoplásticos não traz resultados positivos apenas nos aspectos técnicos, custo benefício e praticidade, pois, demonstra resultados positivos também em relação ao meio ambiente.
A substituição de metal por termoplásticos, apresenta grande potencial no setor automobilístico, tendo impacto direto na redução de gases do efeito estufa.
De modo que, a cada quilo mais leve em um veículo, 20 quilos de dióxido de carbono deixam de ser lançados na atmosfera.
Termoplásticos de alta resistência
Em relação obtenção da matéria-prima, a extração do minério de ferro do solo, é um dos processos extrativistas com maior impacto ambiental. As áreas de extração além de sofrerem uma grande degradação, também, muitas vezes sofrem com contaminação direta. Em caso de contaminação, para a recuperação do solo, o processo pode variar de 30 a 35 anos. Malefícios esses que não são presentes na obtenção da matéria-prima plástica, além da possibilidade de reciclagem viabilizada com a utilização do plástico ao invés de metal.
É viável a substituição de metais por termoplásticos?
Tendo em vista os diversos benefícios possíveis com a substituição dos metais por termoplásticos, a substituição não é apenas válida, mas, vantajosa. Além disso, o crescimento tecnológico e desenvolvimentos de pesquisas, vem trazendo uma evolução muito grande para os termoplásticos, adequando cada vez mais a utilização, para cada específica aplicação.
Mesmo com todas as vantagens, sempre é necessário um estudo especifico viabilizando a substituição. Não apenas para validar a escolha do melhor termoplástico para a aplicação, mas também fazer o dimensionamento de propriedades físicas corretas, afim de não ocorrer erros de projetos e substituições inviáveis.