ABS, PA, POM, PEEK… : como escolher um plástico técnico para uma peça

Um plástico técnico escolhe-se como um componente: parte-se do que ele tem de fazer. A mesma sigla abrange dezenas de variantes, com ou sem cargas, para injeção ou para extrusão, e duas peças em ABS podem comportar-se de forma muito diferente. Antes de indicar um material, responda a estas perguntas:

• Que esforços? Carga permanente ou pontual, choques, vibrações, atrito. Sob carga constante, um plástico deforma-se lentamente (é a fluência): uma peça que aguenta no ensaio pode deformar-se após meses de serviço.
• Que temperatura? Temperatura de utilização em contínuo, eventuais picos, ciclos de calor e de frio. Os plásticos amolecem muito antes dos metais.
• Que ambiente? Humidade, água quente, óleos, detergentes, solventes, radiação UV no caso de uma peça exterior.
• Que aspeto? Transparência, cor, acabamento superficial, possibilidade de colar, pintar ou marcar.
• Que exigências regulamentares? Contacto com alimentos, uso médico, comportamento ao fogo.
• Que fabrico? Quantidade, processo previsto e tolerâncias exigidas.

Estas respostas reduzem desde logo a lista a dois ou três candidatos, entre os quais a oficina o poderá ajudar a decidir. Descreva-os no seu pedido em vez de impor um material: uma oficina de plásticos e injeção ou de maquinação pode propor uma variante mais adequada ou mais económica.

Os termoplásticos dividem-se em três níveis:

• Plásticos de grande consumo (PE, PP, PVC, PS): económicos e leves, para peças pouco solicitadas (caixas, tampas, guias).
• Plásticos técnicos (ABS, PC, PA, POM, PBT): melhor comportamento mecânico e térmico, para peças funcionais.
• Plásticos de alto desempenho (PEEK, PPS, PEI, PTFE): elevada resistência ao calor e aos produtos químicos, mas material e processamento nitidamente mais caros.

Uma segunda distinção ajuda a antecipar o comportamento. Os amorfos (ABS, PC, PMMA) têm pouca contração na moldação, colam-se facilmente e podem ser transparentes, mas resistem pior aos produtos químicos e podem fissurar sob tensão. Os semicristalinos (PA, POM, PP, PE, PEEK, PTFE) resistem melhor ao desgaste, à fadiga e aos agentes químicos, mas têm maior contração e colam-se com mais dificuldade.

Por fim, as cargas mudam tudo: as fibras de vidro aumentam a rigidez e a resistência à temperatura, à custa de um material mais abrasivo para as ferramentas e muitas vezes mais frágil; as cargas lubrificantes (PTFE, grafite, dissulfureto de molibdénio) reduzem o atrito.

• ABS: bom compromisso entre resistência ao choque, rigidez e facilidade de processamento. Injeta-se, maquina-se, cola-se e pinta-se facilmente, mas a sua resistência à temperatura é limitada e envelhece mal ao sol sem proteção. Caixas, tampas, protótipos.
• PC (policarbonato): muito resistente ao choque, transparente, mais tolerante ao calor do que o ABS. Risca-se com facilidade e pode fissurar em contacto com certos solventes ou óleos.
• PMMA: muito transparente, boa resistência aos UV, mas quebradiço. Maquina-se bem com ferramentas afiadas e pode ser polido. Envidraçados, difusores, expositores.
• PA 6 e PA 66 (poliamidas): resistentes ao desgaste, aos choques e à fadiga. Absorvem a humidade do ar: a peça incha e as suas propriedades evoluem, o que complica os ajustamentos apertados. O PA 12 absorve bastante menos. Carretos, roletes, casquilhos.
• POM (poliacetal): rígido, estável, baixo atrito, pouquíssimo sensível à humidade, muito agradável de maquinar. É muitas vezes a melhor escolha para uma peça mecânica de precisão maquinada. Existe em copolímero (POM-C, o mais comum) e em homopolímero (POM-H). Cola-se mal e suporta mal os ácidos fortes.
• PP e PEAD: leves, económicos, muito resistentes aos produtos químicos, mas pouco rígidos, com grande dilatação e difíceis de colar. O PP presta-se a charneiras integradas.
• PEEK: cerca de 250 °C em utilização contínua, excelente resistência química, esterilizável, com variantes biocompatíveis. É muito caro e exigente de injetar: reservar para necessidades que outros materiais não satisfazem (médico, aeronáutica, química).
• PTFE: atrito muito baixo e inércia química, mas macio e sujeito a fluência. Não se injeta de forma convencional: maquina-se a partir de barras, tubos ou placas sinterizadas. Vedantes, revestimentos, peças de deslizamento.

Referências qualitativas, a confirmar na ficha técnica da variante escolhida. A coluna «Injeção» indica se o material é correntemente injetado; o custo relativo diz respeito ao material (€ económico, €€€€ muito elevado).

Maquinação: semiprodutos, sem ferramentas de moldação

A maquinação parte de barras, placas ou tubos e não exige qualquer ferramenta de moldação: é o caminho natural para um protótipo ou uma pequena série. O plástico aquece durante o corte, dilata-se e por vezes liberta as suas tensões internas: a oficina prevê muitas vezes desbaste, estabilização e acabamento. As tolerâncias apertadas são aqui mais difíceis de cumprir do que em metal: limite-as às cotas funcionais (ver o guia sobre os materiais das peças maquinadas).

Injeção: um molde e depois as séries

A injeção de plástico prensa o material fundido num molde. A ferramenta representa um investimento que só se amortiza numa série; em contrapartida, o preço de cada peça baixa. O material tem de existir numa variante para injeção (o PTFE, por exemplo, não tem), e a sua contração, maior nos semicristalinos, influencia a precisão e o empeno. As tolerâncias de moldação são geralmente menos apertadas do que as da maquinação, e a peça tem de respeitar regras de conceção (ângulos de saída, espessuras regulares). O guia sobre o preço de um molde de injeção detalha o custo da ferramenta.

Impressão 3D: útil para testar, mas não equivalente

O fabrico aditivo produz peças plásticas sem ferramentas, nomeadamente em poliamida. Mas uma peça impressa não tem as propriedades de uma peça injetada ou maquinada na mesma família: é muitas vezes menos resistente numa das direções. Valida a forma e a montagem, nem sempre a resistência mecânica (ver impressão 3D ou maquinação CNC).

Não existe um limiar universal entre maquinação e injeção: se a sua quantidade se situar entre as duas, peça orçamentos para ambos os processos (ver do protótipo à série). Se a série final for injetada, faça o protótipo num material próximo e valide algumas peças provenientes do molde antes de lançar a produção.

• Dilatação. Um plástico dilata várias vezes mais do que um aço: um ajustamento apertado a 20 °C pode gripar ou folgar a 60 °C. Preveja folga, sobretudo numa estrutura metálica.
• Fluência. Uma peça sob carga permanente deforma-se com o tempo. Numa montagem aparafusada, prefira um inserto metálico ou uma anilha larga para distribuir o esforço.
• Humidade. As poliamidas incham e perdem rigidez; o POM é muito mais estável. Para uma peça que tem de manter as suas cotas, é muitas vezes o critério decisivo.
• Produtos químicos. A compatibilidade depende do material, da concentração, da temperatura e da tensão. O PC e o PMMA podem fissurar em contacto com certos solventes. Peça ao fornecedor a resistência química da variante, ou faça um ensaio.
• UV e exterior. Sem estabilizante, vários plásticos amarelecem ou tornam-se frágeis. Especifique a utilização no exterior: existem variantes estabilizadas.
• Comportamento ao fogo. Em eletricidade ou nos transportes, pode ser exigida uma classificação de reação ao fogo (por exemplo, UL 94). Restringe a escolha: indique-a logo no pedido.
• Contacto com alimentos ou uso médico. Apenas certas variantes são declaradas conformes: peça a declaração ao fornecedor e mande-a validar pelo seu responsável de regulamentação. Ver também o setor médico.

Um material mal designado origina perguntas, orçamentos ao lado do assunto ou uma má surpresa na entrega. Indique:

• a designação precisa: «POM-C natural», «PA 6 com 30 % de fibra de vidro», «ABS preto» em vez de «plástico» ou «nylon»;
• se o material é imposto ou não: «ou equivalente» permite que a oficina proponha a variante disponível mais económica;
• a cor e o aspeto: natural, preto, pigmentado na massa, eventual polimento;
• as condições de utilização: temperatura, produtos em contacto, humidade, exterior;
• os documentos pretendidos (certificado do material, declaração de conformidade), a pedir apenas se forem úteis;
• a quantidade e, no caso de um protótipo, a série e o processo visados posteriormente.

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