A diferença não está na estação de conformação nem no sistema de vácuo. Os carregadores manuais de papel e as máquinas de fabricação de copos plásticos usam o mesmo processo: aquecer a folha, pressioná-la contra um molde frio para definir a forma e, em seguida, cortá-la. A principal diferença é quantas vezes o trabalhador manuseia uma folha ou produto em cada ciclo. Em uma máquina semiautomática, os trabalhadores carregam o papel, retiram a folha conformada e depois usam uma máquina de corte separada. Em uma linha de produção totalmente automática, o papel é alimentado em rolo, a máquina corta os copos no molde e, em seguida, uma empilhadora conta e recolhe os copos prontos.
A palavra “automático” abrange três tipos diferentes de operação
Quase nenhuma máquina realiza sozinha todas as operações. Por isso, as especificações de automação da máquina de fabricação de copos plásticos devem indicar quais das três tarefas ela executa. A primeira é a alimentação das folhas. O papel pode ser alimentado por rolos servoacionados, ou os trabalhadores podem inserir folhas na máquina a cada ciclo. A segunda tarefa é retirar e aparar os copos. Prensas podem cortar os copos no molde, ou as folhas quentes podem ser levadas a prensas separadas para o corte. A terceira tarefa é a remoção dos resíduos. A própria máquina pode encaminhar o restante do papel para um granulador, ou o trabalhador pode removê-lo manualmente.
Máquinas que alimentam o papel automaticamente, mas exigem que os trabalhadores aparem os copos e removam os retalhos, são muitas vezes chamadas de alimentadores de papel semiautomáticos. O termo “automático” não é claro, a menos que o fornecedor especifique quais operações são realizadas pela própria máquina. O ponto principal é quantas folhas ou produtos o trabalhador precisa manusear em cada ciclo. Sempre que um trabalhador entra na área das ferramentas, há um risco de segurança. Uma avaliação de riscos conforme a ISO 12100 ajuda a identificar esses riscos. As máquinas de copos da LITAI Machinery integram alimentação, aquecimento, conformação e corte. O empilhamento, a contagem e a coleta de resíduos de papel podem ser adicionados como módulos.
| Trabalho durante o ciclo | Processo semiautomático | Processo automático | Qual é a diferença |
|---|---|---|---|
| Alimentação de folhas | Folhas cortadas manualmente | Alimentação contínua por rolo | Um operador por máquina |
| Extração e acabamento | Retire as folhas quentes e apare-as separadamente. | Punção dentro da matriz em circulação | Marcas de manuseio, segundo dispositivo; |
| Empilhado | Manual | Empilhadora de correia ou máquina de empilhamento mecânico | Duas ou três pessoas |
| Resíduos | Retirado manualmente | Partículas e devoluções | Materiais e mão de obra |
Que outras tarefas as máquinas semiautomáticas exigem dos operadores
Os operadores realizam várias etapas no carregador manual a cada ciclo: posicionam as folhas, prendem-nas, aguardam o aquecimento, observam o processo de conformação, abrem a máquina, retiram as folhas quentes usando luvas, levam-nas à prensa de corte e recolhem os copos. A máquina aguarda o operador em cada etapa, e o resultado depende de como o trabalho é executado. Se a folha for colocada alguns milímetros fora do centro, o material poderá esticar de maneira desigual. Se o operador demorar demais para retirar a folha conformada, ela poderá esfriar e contrair-se no molde. O custo da mão de obra é apenas parte do problema. A estabilidade da qualidade do produto também é importante. A descarga manual também aproxima as mãos do operador de uma área quente a cada ciclo. Os carregadores manuais exigem medidas de segurança adicionais, pois a área de carregamento é uma abertura na proteção da máquina. O intertravamento de segurança dessa abertura pode exigir um nível de desempenho superior ao de outros dispositivos de segurança da máquina.
A verdadeira origem das diferenças de velocidade
A diferença entre as linhas de produção semiautomáticas e automáticas para copos plásticos é evidente, mas a produção não é o único fator que afeta os custos. Um carregador manual com uma placa de 600 × 400 mm e 12 cavidades pode operar a 0,8 ciclo por minuto, considerando carregamento, aquecimento, conformação, descarga e corte. Pode produzir entre 600 e 1.200 copos por hora e exige de dois a três trabalhadores. Um Máquina automática de fabricação de copos plásticos uma linha com molde de 730 × 320 mm e 36 cavidades pode operar a 20 ciclos por minuto. Um trabalhador pode produzir cerca de 43.000 copos por hora.
A diferença de produção é de aproximadamente 35 vezes. Isso se deve principalmente ao número de cavidades, que aumentou de 12 para 36, e à alimentação contínua por rolo, que não para por causa da troca de folhas. O restante da diferença decorre do funcionamento da máquina. Os carregadores manuais precisam aguardar o aquecimento e a descarga manual. As linhas automáticas de fabricação de copos plásticos aquecem, conformam e cortam o papel em um único processo.
A automação reduz os tempos de espera, mas não altera as necessidades básicas de aquecimento dos materiais. Uma folha de PP de 0,6 mm aquecida de 25 °C a 155 °C ainda requer cerca de 35 kJ/W, com capacidade térmica específica de aproximadamente 1,9 kJ/kg·K. Por isso, a produção real tende a ficar mais próxima de 20 ciclos por minuto do que dos 30 a 48 ciclos por minuto indicados em alguns folhetos. As normas ISO 306 e ISO 527-3 tratam de ensaios de materiais, mas não definem diretamente a taxa de produção da máquina.
Como ficam os cálculos de mão de obra quando a produção é equivalente
Para fazer uma comparação justa, é preciso comparar máquinas que produzam a mesma quantidade de copos, e não apenas uma máquina com uma linha de produção. Uma linha que produz cerca de 43.000 copos por hora pode substituir aproximadamente 36 carregadores manuais que produzem 1.200 copos por hora. Cada carregador manual exige dois ou três trabalhadores, totalizando cerca de 90 trabalhadores, em comparação com apenas um na linha automatizada.
Quando o custo é medido por mil copos, o principal benefício de uma linha automática de fabricação de copos plásticos é a redução do custo da mão de obra. A ISO 22400-2 apresenta um método para medir o desempenho da produção. Uma métrica útil é o número de horas necessárias para produzir determinada quantidade de copos. O processamento manual leva cerca de 2,1 horas por 1.000 copos, enquanto as linhas automatizadas exigem cerca de 0,023 hora de trabalho. Com um custo de mão de obra de aproximadamente US$ 3 por hora, a operação manual custa cerca de US$ 6,20 por mil copos, e a linha automática, aproximadamente US$ 0,07 por mil copos. A diferença é de cerca de US$ 0,006 por copo, antes de considerar os custos de energia e de perdas.
As linhas de produção automáticas também podem consumir menos energia, pois operam a uma velocidade constante, em vez de parar entre folhas. A ISO 50001 fornece orientações sobre gestão de energia. Se uma linha automatizada custar US$ 100.000 a mais do que uma máquina manual, apenas a economia de mão de obra poderá compensar esse valor após a produção de 16 milhões de copos. O retorno real depende da produção, dos salários, do consumo de energia e da taxa de perdas.
Custo de substituição, área ocupada e conjunto de máquinas
Não é possível aumentar a produção manual simplesmente usando uma máquina maior: são necessárias mais máquinas, o que cria novos problemas. Trinta e seis máquinas e seus aparadores ocupavam muito espaço. Cada máquina também precisa de suas próprias proteções de segurança, manutenção e fornecimento de ar comprimido. As linhas automáticas ocupam menos espaço. Só a estrutura de conformação tem cerca de 8 metros de comprimento, e uma única linha pode substituir muitas máquinas diferentes.
As trocas rápidas também são importantes. Se uma linha de produção automatizada leva meio dia para mudar o tamanho do copo, ela pode acabar produzindo apenas um tipo de produto. Nesse caso, reduzir o tempo de troca é mais útil do que aumentar a velocidade máxima. A LITAI Machinery afirma que sua máquina totalmente acionada por servomotores permite trocar as ferramentas em 20 minutos e recuperar configurações de produção salvas. Isso permite fabricar copos de vários formatos e tamanhos com menos tempo de preparação.
Se for mais fácil comprar uma máquina semiautomática
A partir de determinado volume de produção, uma máquina manual pode ser a escolha certa. Uma máquina operando em um turno pode ser suficiente para produzir centenas de milhares de copos por mês. Se a demanda for baixa, a capacidade de produção da máquina não será um problema importante. Uma linha automática pode representar um desperdício de dinheiro se ficar parada.
Máquinas semiautomáticas também são uma boa opção para alguns materiais. Folhas espessas, de 2 a 3 mm, e folhas pré-secadas, como PET, que precisam ser moldadas, podem ser mais fáceis de manusear quando os trabalhadores carregam cada folha manualmente. Os rolos de alimentação podem aumentar a tensão da folha. A ISO 11357-3 explica como medir o comportamento de fusão e cristalização dos plásticos, o que ajuda na seleção de materiais e no controle do processo.
Um ciclo de produção curto é outro motivo para escolher máquinas semiautomáticas. Ferramentas com menos cavidades costumam ser muito mais baratas do que ferramentas multicavidades para linhas automáticas. Isso faz delas uma opção melhor para produtos novos cuja demanda de mercado ainda não foi comprovada. É possível produzir amostras em máquinas semiautomáticas e testá-las nas condições da ISO 291 antes de compará-las com componentes de produção.
O que poderia substituir a palavra “automático”?
Peça detalhes sobre as operações, não adjetivos. Uma especificação que vale a pena registrar lista as tarefas manuais restantes em um ciclo normal, o número de operadores necessários, os segundos de operação por ciclo, como são alimentados o papel e o rolo, se o corte é feito no molde, como os resíduos saem da máquina e como o tempo de produção é distribuído entre os diferentes copos. Solicite um molde correspondente ao conjunto de desenhos revisado e esclareça qual sistema de qualidade será aplicado: a LITAI Machinery afirma adotar um sistema de qualidade ISO 9001 e anuncia conformação e corte no molde, empilhamento automático, contagem e coleta de resíduos de papel. Esse tipo de alegação deve ser especificado por escrito, e não aceito apenas como uma categoria genérica. Depois, pergunte o que acontece com o produto entre a máquina e a mesa de embalagem, pois é nesse espaço que começam a se aplicar os requisitos de projeto higiênico para máquinas de processamento de alimentos.
Perguntas frequentes
A automação completa significa que não há trabalhadores na linha de produção?
Não. Isso significa que os trabalhadores não precisam manusear o produto durante o ciclo de conformação e acabamento. Ainda é preciso trocar os rolos de folhas, limpar os resíduos, examinar amostras e monitorar as máquinas. Uma maneira melhor de medir a automação é contar quantas vezes um trabalhador manuseia o produto a cada 1.000 copos, em vez de contar quantas pessoas estão por perto.
É possível atualizar máquinas semiautomáticas mais tarde?
parcial. Equipamentos de empilhamento e sistemas de descarte podem muitas vezes ser adicionados à parte traseira da máquina. É difícil adicionar o acabamento por matriz, pois ele depende da estação de conformação e do molde. Não é apenas um acessório.
Quais copos produzidos por máquina são mais uniformes?
Os resultados das linhas de produção totalmente automatizadas costumam ser consistentes. Isso não se deve apenas ao uso de servomotores. A ferramenta de perfuração pode manter as dimensões da borda próximas de ±0,2 mm, pois a mesma ferramenta conforma e corta o copo. Os operadores não precisam transferir o produto da plataforma de conformação para um aparador separado. Isso também reduz as variações causadas pelo manuseio e pelo tempo de operação de cada pessoa.
O que verificar antes de fazer um pedido?
As regras para contato com alimentos aplicam-se não apenas às máquinas, mas também às matérias-primas e aos produtos acabados. Na União Europeia, o Regulamento (CE) n.º 1935/2004 e o Regulamento (UE) n.º 10/2011 tratam de materiais destinados ao contato com alimentos e de materiais plásticos. Nos Estados Unidos, a norma FDA 21 CFR 177.1520 inclui determinados polímeros de olefinas. Se os trabalhadores manusearem os copos entre a conformação e a embalagem, a EN 1672-2 fornece orientações sobre requisitos de higiene para máquinas. A Diretiva (UE) 2019/904 também afeta a escolha de materiais e de plásticos de uso único na União Europeia.
As máquinas devem ser escolhidas com base no volume, no tipo de produto e no tempo de produção, e não apenas na denominação. Verifique quantas vezes o trabalhador precisa manusear o produto, o tempo de mão de obra por 1.000 copos e quanto demora a troca do tamanho do copo. As linhas de produção totalmente automatizadas fazem sentido quando o volume e o tempo de operação são suficientes para compensar os custos adicionais.
Fonte de informação
ISO 12100:2010 — Segurança de máquinas: avaliação e redução de riscos, incluindo pontos de intervenção durante o ciclo
ISO 13849-1 — Partes de sistemas de comando relacionadas à segurança: nível de desempenho
IEC 60204-1 — Equipamento elétrico de máquinas industriais
Regulamento (UE) n.º 2023/1230 — Comercialização de máquinas no mercado europeu
ISO 22400-2 — Indicadores-chave de desempenho para a gestão das operações de manufatura
ISO 50001 — Sistemas de gestão de energia
ISO 306 — Temperatura de amolecimento Vicat de termoplásticos
ISO 527-3 — Propriedades de tração de filmes e folhas
ISO 11357-3 — Temperatura e entalpia de fusão e cristalização
ISO 291 — Atmosferas padrão para condicionamento e ensaio de plásticos
ISO 9001:2015 — Sistemas de gestão da qualidade: requisitos
EN 1672-2 — Máquinas para processamento de alimentos: requisitos de higiene
Regulamento (CE) n.º 1935/2004 — quadro para materiais destinados ao contato com alimentos; Regulamento (UE) n.º 10/2011 — materiais plásticos destinados ao contato com alimentos; FDA dos EUA 21 CFR 177.1520 — polímeros de olefinas
Diretiva 2019/904 — Redução do impacto de determinados produtos de plástico de uso único