Metodologia para a análise de viabilidade econômica da produção de insertos de moldes híbridos para injeção de peças plásticas em pequenas quantidades

Abstract

O custeio de um molde de injeção de polímero é um processo desafiador tanto para o fabricante quanto para o cliente, pois envolve uma interação entre ambas as partes, em que o cliente quer saber, o mais cedo possível, o custo de fabricação e o prazo de entrega, enquanto o fabricante dispõe de recursos para realizar o orçamento de inúmeros componentes, que nem sempre são aceitos. O objetivo central deste trabalho é desenvolver um método de custeio baseado em atividades para auxiliar no processo de custeio de componentes de moldes híbridos, sendo também aplicável ao custeio de peças produzidas por impressão 3D. Foi adotada a metodologia Design Science Research (DSR) para guiar a pesquisa, partindo da análise do problema. Os principais resultados incluem o custo unitário de oito insertos de diferentes materiais de manufatura aditiva, o custo dos lotes de insertos necessários para realizar um número específico de ciclos de injeção, a comparação do custo total do molde e o custo da peça injetada assumindo um cenário para cada um dos insertos. O Método de Custeio Baseado em Atividades (ABC) mostrou-se eficaz no detalhamento dos custos dos insertos, evidenciando que os insertos fabricados em PLA, PLA com fibra de carbono, PETG e PETG com fibra de carbono apresentam baixos custos iniciais, mas tornam-se os mais onerosos ao longo do tempo, enquanto o inserto de PEEK apresentou desempenho econômico intermediário e o inserto de resina rígida 10K revelou-se uma opção de custo médio ao final de 10.000 ciclos. Concluindo, dentre os direcionadores de custos analisados, os insertos produzidos com resina padrão 10K da Formlabs e com resina de alta temperatura da 3DLab apresentaram desempenho econômico destacado na fabricação de moldes aplicáveis a faixas de 1.000 a 10.000 ciclos de injeção, com o custo por peça injetada estabilizando-se em um valor médio de aproximadamente R$130.

Abstract: The costing of a polymer injection mold is a challenging process for both the manufacturer and the client, as it involves an interaction between both parties, in which the client wants to know, as early as possible, the manufacturing cost and delivery time, while the manufacturer has to allocate resources to prepare the quotation for numerous components, which are not always accepted. The main objective of this work is to develop an activity based costing method to assist in the costing process of hybrid mold components, which is also applicable to the costing of parts produced by 3D printing. The Design Science Research (DSR) methodology was adopted to guide the research, starting from the problem analysis. The main results include the unit cost of eight inserts made of different additive manufacturing materials, the cost of the insert batches required to perform a specific number of injection cycles, the comparison of the total mold cost, and the cost of the injected part assuming a scenario for each of the inserts. The Activity-Based Costing (ABC) method proved to be effective in detailing the costs of the inserts, showing that inserts manufactured with PLA, PLA with carbon fiber, PETG, and PETG with carbon fiber present low initial costs but become the most expensive over time, while the PEEK insert presented intermediate economic performance, and the 10K rigid resin insert proved to be a medium-cost option after 10,000 cycles. In conclusion, among the analyzed cost drivers, the inserts produced with Formlabs Standard 10K Resin and 3DLab?s High-Temperature Resin showed outstanding economic performance for the construction of molds applicable to ranges of 1,000 to 10,000 injection cycles, with the cost per injected part stabilizing at an average value of approximately R$130.