Extrusão: O que é, como funciona e tudo que você precisa saber!

PUBLICADO POR:

Giovanna CipulloGiovanna Cipullo

ATUALIZADO EM:

16 de Janeiro de 2025

A extrusão é um processo industrial essencial utilizado para moldar materiais forçando-os através de um molde ou matriz, com aplicações que vão desde componentes automotivos até alimentos e produtos farmacêuticos. Neste artigo, você se aprofundará nos seguintes tópicos:

  • O que é extrusão e da onde veio;
  • Exemplos de aplicação;
  • Como funciona na prática;
  • Desafios e soluções;
  • Tendências para o futuro.

Continue a leitura para entender mais e descobrir como essa tecnologia pode impactar positivamente suas operações industriais.

O que é extrusão?

A extrusão é um processo no qual um material é forçado através de um orifício ou matriz para criar uma forma específica. Esse método é amplamente utilizado para a produção em massa de produtos com seções transversais uniformes, aproveitando as propriedades de plasticidade e maleabilidade de certos materiais.

Sendo assim, podemos definir a extrusão como um processo de tratamento térmico do tipo HTST (High Temperature Short Time),que combina calor, umidade e trabalho mecânico, para modificar as matérias-primas e, por consequência, suas características funcionais e nutricionais.

Na indústria alimentícia, por exemplo, extrudem-se cereais e proteínas para alimentação humana e animal. Já na farmacêutica, utiliza-se para fabricar comprimidos e cápsulas, garantindo uniformidade e precisão.

Assista a essa aula para entender melhor sobre a extrusão:

Quais são os princípios básicos da extrusão?

Existem três princípios básicos da extrusão: temperatura e pressão, velocidade de extrusão, material da matriz.


1. Temperatura e pressão

O processo de extrusão depende fortemente do controle preciso de temperatura e pressão. Durante o derretimento e homogeneização, o material é submetido a altas temperaturas que permitem sua transformação de sólido para uma massa viscosa e homogênea. A temperatura precisa ser ajustada conforme as especificações do material, garantindo sua fluidez adequada.

Dessa forma, a pressão, gerada pelas roscas da extrusora, auxilia na homogeneização, assegurando que aditivos e compostos sejam distribuídos uniformemente. Este controle é vital para manter as propriedades desejadas no produto final e para assegurar que o processo ocorra de maneira eficiente e sem interrupções.

2. Velocidade de extrusão

A velocidade de extrusão é um fator crítico que impacta diretamente a qualidade do produto final. Controlar essa variável é essencial para garantir que o material flua adequadamente através da matriz, resultando em uma forma precisa e consistente.

Velocidades inadequadas podem levar a defeitos, como imperfeições na superfície ou variações dimensionais. Assim, ajustar a velocidade de acordo com as características do material e as especificações do produto ajuda a otimizar o processo, resultando em um maior rendimento e qualidade.

3. Material da matriz

A escolha do material da matriz é de extrema importância no processo de extrusão. A matriz deve ser fabricada com materiais resistentes ao desgaste, geralmente metais de alta resistência, para suportar as altas pressões e temperaturas durante o processo.

Essa escolha influencia não apenas a durabilidade da matriz, mas também a precisão com que o produto final será moldado. Uma matriz bem projetada assegura que o material seja extrudado de forma uniforme, atendendo rigorosamente às especificações de tamanho e forma, e reduzindo a necessidade de retrabalho ou ajustes posteriores.

Cada uma dessas etapas é essencial para garantir a qualidade e a consistência do produto extrudado. Ajustes finos nos parâmetros de temperatura, pressão e velocidade podem ser necessários para otimizar o processo, dependendo do tipo de material e das especificações do produto final.

Por isso, as empresas podem se beneficiar significativamente ao usar sistemas avançados de controle e monitoramento, como um ERP integrado, para captar dados e ajustar variáveis em tempo real, garantindo uma extrusão eficiente e sustentável.

Como funciona a extrusão na prática?

extrusao

Na prática, o processo de extrusão envolve três etapas principais:

1. Alimentação do material

O processo começa com a alimentação do material na extrusora. Geralmente, o material está na forma de grânulos ou pó, que são introduzidos em um funil. A partir daí, um sistema de alimentação controlada garante que o material entre na extrusora de maneira uniforme e contínua, prevenindo interrupções no fluxo de processamento.

2. Derretimento e homogeneização

Dentro da extrusora, o material é submetido a um ambiente de alta temperatura e pressão. As roscas da extrusora giram, gerando calor por fricção e, em alguns casos, utilizando também aquecedores externos para assegurar que o material atinja a temperatura desejada. Durante esse processo, o material se transforma em uma massa viscosa e homogênea. A homogeneização é crítica, pois garante que a distribuição de aditivos e outras composições químicas seja uniforme, resultando em propriedades consistentes no produto final.

3. Formação da forma final

A última etapa envolve a passagem do material derretido através de uma matriz, ou molde, que lhe confere a forma desejada.

À medida que o material extrudado sai da matriz, ele começa a resfriar rapidamente para solidificar e manter a integridade da forma. Isso pode ser feito por meio de resfriamento a ar ou em banho de água, dependendo das características do material e do produto final.

Sendo assim, a precisão da matriz e o controle da temperatura são vitais aqui para assegurar que o produto mantenha suas dimensões específicas e características de superfície.

Cada uma dessas etapas é essencial para garantir a qualidade e a consistência do produto extrudado. Ajustes finos nos parâmetros de temperatura, pressão e velocidade podem ser necessários para otimizar o processo, dependendo do tipo de material e das especificações do produto final.

Por isso, o uso de sistemas avançados de controle e monitoramento, como um ERP integrado, pode ser altamente benéfico para captar dados e ajustar variáveis em tempo real, garantindo uma extrusão eficiente e sustentável.

Quais são os tipos de extrusão?

  • Extrusão direta

A extrusão direta é o método mais comum, onde o material é aquecido até um estado semilíquido e então pressionado através de uma matriz por um êmbolo. Este processo gera atrito, sendo ideal para a fabricação de tubos de alumínio e PVC, amplamente utilizado nas indústrias de construção e automotiva.

Além disso, há uma variação é a extrusão vertical, que direciona o fluxo do material verticalmente, formando um ângulo reto em relação à força aplicada.

  • Extrusão indireta

Na extrusão indireta, o material permanece fixo enquanto a matriz se desloca em sua direção. Esta técnica gera menos atrito e é eficiente para materiais mais macios ou sensíveis, como tarugos de cobre e alumínio, onde uma força menor é adequada.

  • Extrusão a quente 

Na extrusão a quente, o processo aquece o material antes de extrudá-lo, o que facilita a conformação. As indústrias automotivas usam esse método com frequência para fabricar peças de aço e alumínio que exigem formas complexas e robustas.

  • Extrusão a frio

A extrusão a frio é realizada em temperatura ambiente, sendo perfeita para materiais que mantêm sua plasticidade em condições mais frias. É vantajosa para produzir componentes precisos e pequenos, como parafusos e peças de bicicletas, oferecendo melhor controle dimensional.

  • Extrusão hidrostática

Introduzida nos anos 1950, a extrusão hidrostática utiliza pressão hidráulica aplicada através de um fluido lubrificante para mover o material através da matriz.

Em resumo, este método reduz o atrito significativamente, sendo ideal para a fabricação de fios e tubos metálicos, especialmente com materiais frágeis ou que requiram alta precisão.

Quais são as máquinas de extrusão e suas aplicações?

  • Extrusoras de parafuso único: São versáteis e amplamente utilizadas na indústria de plásticos para a produção de filmes, tubos, perfis e chapas.
  • Extrusoras de parafuso duplo: Oferecem maior capacidade de processamento e são ideais para materiais mais complexos, como compostos de borracha e resinas termoplásticas de alta viscosidade.
  • Extrusoras de rosca cônica: Especialmente eficazes na produção de perfis, tubos e mangueiras.

Extrusão em diferentes segmentos da indústria

  • Indústria de plásticos: Produção de filmes plásticos, tubos, perfis, chapas e granulados.
  • Indústria de alimentos: Fabricação de massas, cereais extrusados, e snacks.
  • Indústria metalúrgica: Produção de barras, tubos e perfis de metais não ferrosos.
  • Indústria farmacêutica: Fabricação de comprimidos, cápsulas e formas farmacêuticas.
  • Indústria da construção civil: Produção de perfis para esquadrias, tubos e elementos estruturais.

Vantagens e desvantagens da extrusão

As vantagens e desvantagens ajudam as pessoas a entenderem por que muitos utilizam a extrusão, mas também por que é importante que elas avaliem cuidadosamente se essa técnica é a mais adequada para um projeto específico. Entenda:

Vantagens

  1. Produção contínua e em larga escala: A extrusão permite a produção contínua de materiais, o que é altamente eficiente para a fabricação em massa. Sendo assim, isso reduz o tempo de produção e os custos operacionais, tornando o processo ideal para grandes volumes.
  2. Versatilidade na criação de formas complexas: O processo de extrusão é altamente versátil, permitindo a criação de peças com seções transversais complexas e formas específicas que seriam difíceis ou impossíveis de produzir com outros métodos.
  3. Eficiência de material: O processo de extrusão minimiza o desperdício de material, pois permite que as indústrias reciclem e reintroduzam o material não utilizado no processo.
  4. Ampla gama de materiais: As indústrias aplicam a extrusão a uma vasta gama de materiais, incluindo plásticos, metais, alimentos e até produtos farmacêuticos, o que torna essa técnica universal em diversas indústrias.
  5. Controle preciso de propriedades do produto: A extrusão oferece um controle preciso sobre as propriedades finais do produto, como espessura, resistência e flexibilidade, ajustando variáveis como temperatura, pressão e velocidade.

Desvantagens

  1. Limitações nas formas produzidas: Embora seja possível criar formas complexas, a extrusão é mais eficaz para peças com seções transversais uniformes. Produzir formas com variações significativas pode ser desafiador e exigir etapas adicionais de processamento.
  2. Desgaste elevado das matrizes: As matrizes utilizadas na extrusão sofrem desgaste constante devido à alta pressão e ao atrito gerado durante o processo. Isso resulta em custos adicionais de manutenção e substituição de peças.
  3. Custos iniciais elevados: O investimento inicial em equipamentos de extrusão, especialmente para configurações mais complexas ou de alta capacidade, pode ser significativo. Isso pode ser um obstáculo para empresas menores ou startups.
  4. Consumo de energia: A extrusão, especialmente a quente, pode ser intensiva em energia, o que aumenta os custos operacionais e pode impactar a sustentabilidade do processo.
  5. Restrições de tolerância e precisão: A extrusão pode ter limitações em termos de tolerância dimensional e precisão, especialmente para peças que exigem acabamentos muito finos ou detalhes minuciosos. Isso pode exigir processamento adicional, como usinagem, para atingir as especificações desejadas.

Tendências para o futuro da extrusão

O futuro da extrusão é promissor, com contínuas inovações que prometem ampliar ainda mais as suas aplicações e eficiência. À medida que as tecnologias emergentes se consolidam, a extrusão se tornará ainda mais crucial em setores industriais variados, desde o automotivo até o alimentício e o farmacêutico.

Dessa forma, a ênfase crescente na sustentabilidade e na digitalização garantirá que a extrusão continue a ser uma tecnologia vital para a fabricação moderna, com um foco eficiência, personalização e inovação.

1. Avanços em sustentabilidade

  • Materiais recicláveis e biodegradáveis: Com a crescente pressão por sustentabilidade, a extrusão está se adaptando para processar materiais reciclados e biodegradáveis. Dessa forma, novas tecnologias estão sendo desenvolvidas para extrudir plásticos reciclados com a mesma eficiência e qualidade que os materiais virgens. Além disso, a indústria está investindo em bioplásticos, que são extrudidos para criar produtos ecológicos com menor impacto ambiental.
  • Redução de consumo de energia: As inovações em design de equipamentos e controle de processo estão focadas na redução do consumo de energia. Portanto, sistemas mais eficientes, como motores de alta eficiência e controle preciso de temperatura, estão sendo implementados para diminuir a pegada de carbono do processo de extrusão.

2. Extrusão de materiais avançados

  • Nanocompósitos e compósitos avançados: O uso de materiais avançados, como nanocompósitos e compósitos reforçados com fibras, está se tornando mais comum na extrusão. Esses materiais oferecem propriedades superiores, como maior resistência e durabilidade, e as indústrias aeroespacial e automotiva os usam em aplicações de alta performance.
  • Extrusão de materiais multifuncionais: Outra tendência é a extrusão de materiais que combinam várias propriedades em uma única peça, como condutividade elétrica, resistência ao calor e leveza, permitindo a criação de produtos multifuncionais e altamente eficientes.

3. Integração de tecnologia digital

  • Indústria 4.0 e extrusão inteligente: A integração de tecnologias digitais, como Internet das Coisas (IoT),inteligência artificial (IA) e análise de dados, está revolucionando a extrusão. Máquinas de extrusão estão se tornando “inteligentes”, com sensores que monitoram em tempo real o processo, permitindo ajustes automáticos para otimizar a qualidade do produto e reduzir o desperdício.
  • Manutenção preditiva: A tecnologia digital também está permitindo a manutenção preditiva, onde os dados coletados das máquinas são analisados para prever falhas antes que ocorram, reduzindo o tempo de inatividade e melhorando a eficiência operacional.

4. Personalização em massa

  • Extrusão personalizada: A demanda por produtos personalizados está levando ao desenvolvimento de processos de extrusão que podem ser ajustados rapidamente para fabricar produtos sob medida. Sendo assim, isso é particularmente relevante em setores como o de construção e consumo, onde as preferências dos clientes variam amplamente.
  • Impressão 3D: A combinação de impressão 3D com extrusão está abrindo novas possibilidades para a fabricação de peças complexas e personalizadas em pequena escala. Em resumo, essa combinação permite a produção de protótipos e peças funcionais com rapidez e precisão.

Importância do ERP nos processos industriais

Como você viu, a extrusão é um processo de produção complexo. Somado a gestão do chão de fábrica como um todo, fazer isso sem ajuda da tecnologia pode ser uma missão impossível.

O ERP (Enterprise Resource Planning) atua como centralizador das informações entre setores, melhorando a comunicação da corporação, além de otimizar o PCP (Planejamento e Controle de Produção), reduzindo custos e desperdícios.

O ERP também assegura qualidade e conformidade através de rastreabilidade e controle de qualidade. Além disso, oferece análises detalhadas para decisões informadas e é flexível e escalável para adaptar-se ao crescimento e mudanças.

A combinação de todos esses fatores auxilia na gestão do processo de extrusão, mas também otimiza todos os demais processos da empresa, garantindo mais produtividade, lucro e eficiência.

Por isso, se você é um gestor industrial e ainda não tem um sistema de gestão que atenda as suas demandas com excelência, pode ser que esteja na hora de dar o primeiro passo.

O KORP ERP é um software de gestão industrial com mais de 20 anos de experiência em manufatura, especialmente em indústrias que atuam com a extrusão. São diversos módulos nativos, que não exigem terceirizações, para gerenciar desde os processos administrativos de backoffice, até o chão de fábrica e logística de distribuição e armazenamento.

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Formada em Jornalismo e pós-graduada em Assessoria de Imprensa, Gestão de Comunicação e Marketing, atua como coordenadora de marketing na Viasoft Korp.

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