O que é usinagem CNC acrílica? Tudo o que você precisa saber | LS Fabricação

Usinagem CNC de acrílico geralmente apresenta defeitos como rachaduras, bordas brancas e embaçamento. Estas levaram a que muitas empresas comprometessem os preços e aceitassem retornos que afectaram profundamente os lucros e a reputação. Isso está enraizado na falta de conhecimento sobre PMMA por parte da usinagem tradicional, levando a processamento incorreto e sérios desvios em relação a ferramentas, parâmetros e gerenciamento de calor.

LS Manufacturing concentra-se na prática de ciência de materiais e inovação de processos na busca de um controle de qualidade abrangente , construindo umsistema de usinagem de precisão de grau óptico baseado em acrílico para criar o acabamento espelhado para aumentar o valor dos produtos. Para economizar seu tempo, a seguir analisaremos em detalhes como esse sistema tecnológico eleva a usinagem de acrílico da simples "fabricação" para o novo nível conhecido como "fabricação de qualidade".

Tabela de referência rápida de tecnologia de usinagem CNC acrílica

A usinagem CNC de acrílico requer um sistema de processo dedicado. Seu cerne é como resolver os problemas provocados pela sensibilidade térmica e fragilidade do material. Através da combinação sistemática, a ferramenta dedicada, juntamente com parâmetros precisos, controle científico de temperatura e fixação flexível, pode efetivamente evitar defeitos de usinagem e alcançar qualidade de superfície de nível óptico. Ao fazer isso, melhora muito o rendimento do produto e o valor agregado, oferecendo uma garantia confiável para a produção de produtos acrílicos de alta qualidade.

Por que confiar neste guia? Experiência prática de especialistas em fabricação da LS

A estrutura técnica deste guia é baseada na experiência de uma década da LS Manufacturing em usinagem CNC de acrílico de precisão. Durante o desenvolvimento deste processo, consultamos continuamente o SME publicou padrões sobre usinagem de polímeros e usou o banco de dados de materiais Granta Design CES EduPack para verificar os parâmetros de desempenho do PMMA.

Através da tecnologia CNC de 5eixos, estabelecemos bibliotecas de ferramentas dedicadas, bibliotecas de parâmetros de controle de temperatura e soluções de monitoramento de tensão para diferentes classes de acrílico. Assim, resolvemos efetivamente o problema comum de bordas brancas e rachaduras na indústria. Com base em dados práticos de mais de 300 projetos de acrílico de precisão, construímos um sistema de processo abrangente que abrangeu seleção de materiais, planejamento de percurso de ferramenta e controle de qualidade de superfície.

Essas experiências nos deram uma visão profunda do equilíbrio entre sensibilidade térmica, fragilidade e requisitos ópticos dos materiais PMMA. Todos os métodos descritos neste manual foram verificados através da produção em massa real e têm como objetivo permitir que os leitores compreendam sistematicamente os principais aspectos técnicos das peças acrílicas de grau óptico, evitem armadilhas comuns de qualidade e melhorem rapidamente a estabilidade da qualidade da usinagem.

Figura 1: Amostras de acrílico meticulosamente elaboradas para demonstração de material pela LS Manufacturing

O que torna a usinagem de acrílico única quando se trata de fabricação de precisão?

O que é usinagem CNC de acrílico? A usinagem CNC de acrílico é uma disciplina de processamento de precisão que requer suporte profundo da ciência de materiais, Sua singularidade decorre das diferenças fundamentais entre o PMMA e os metais no nível da ciência dos materiais, refletidas principalmente em três aspectos principais: sua estrutura molecular distinta, resposta mecânica e comportamento térmico.

Características da estrutura do material

O acrílico é um polímero amorfo cujas cadeias estão dispostas aleatoriamente no espaço, em nítido contraste com as estruturas cristalinas dos metais. Esta propriedade estrutural explica a natureza muito frágil do acrílico; portanto, o material acrílico se comportará sob condições de fratura frágil em vez de deformação plástica durante a usinagem. Além disso, a baixa temperatura de distorção térmica de cerca de 80-105°C torna o material sensível ao calor do corte, causando facilmente derretimento da superfície ou rachaduras por tensão térmica.

Mecanismo de resposta de usinagem

Mecanicamente, o acrílico é muito diferente dos metais: a remoção de material por deformação plástica prevalece na usinagem de metais, enquantoé principalmente um processo que envolve fratura frágil em acrílicos. São necessárias geometrias de ferramentas e parâmetros de corte totalmente diferentes para explicar essa diferença. Força de alimentação excessiva pode desencadear a propagação de microfissuras; por outro lado, temperaturas de corte excessivamente altas podem induzir o amolecimento do material e a aderência à ferramenta.

Requisitos de controle de processo

A usinagem CNC de acrílico bem-sucedida geralmente envolve o controle preciso de vários parâmetros-chave, incluindo ferramentas especialmente projetadas com um grande ângulo de inclinação, normalmente maior que 10° para um corte suave; parâmetros de corte correspondentes às propriedades do material; e velocidades de fuso comumente controladas na faixa de 200-400 m/min. Também exigirá estratégias exclusivas de resfriamento, já que o gerenciamento térmico será muito importante para evitar danos térmicos.

Após anos de acumulação técnica, estabelecemos um banco de dados de usinagem completo que abrange 12 classes de acrílico diferentes, incluindo bibliotecas de ferramentas dedicadas, modelos de otimização de parâmetros e esquemas de controle térmico. Essa abordagem sistemática, baseada na ciência dos materiais, garante que as várias peças de acrílico, desde componentes ópticos aplicados na área médica até produtos de exibição de alta qualidade, atendam aos requisitos de qualidade de superfícies de grau óptico.

Rachaduras e bordas brancas: como eliminar fundamentalmente esses defeitos fatais?

Rachaduras e bordas brancas são dois dos problemas mais comuns que há muito tempo atormentam a indústria de usinagem de acrílico de precisão. Nossa tecnologia de usinagem CNC PMMA elimina completamente todos os fatores do processo que levam a rachaduras e bordas brancas diretamente em sua origem. Esse avanço é baseado em uma profunda integração entre ciência de materiais e tecnologia de usinagem.

• Mecanismo mecânico e contramedidas para formação de rachaduras: Rachaduras são causadas por tensão localizada no material que excede a resistência à tração do PMMA (70-80 MPa). Desenvolvemos com sucesso uma ferramenta dedicada com um ângulo de inclinação de 25° que reduz a força de corte em 62%. O corte escalonado progressivo foi adotado para evitar a concentração de tensões internas, e a análise de elementos finitos foi aplicada para otimizar o esquema de fixação para distribuição uniforme de tensões.
• Mecanismo termodinâmico e prevenção da formação de bordas brancas: As bordas brancas são um tipo de dano térmico que ocorre quando a temperatura de corte excede Tg (temperatura de transição vítrea: 105℃). Fizemos o controle multidimensional de temperatura da seguinte forma: nano-revestimento da ferramenta para reduzir o coeficiente de atrito; uma velocidade rotacional máxima de até 350 m/min; e tecnologia de resfriamento por pulso para controlar de forma estável a temperatura na zona de corte abaixo de 75°C.
• Testes inovadores e garantia de qualidade: Introduzimos microscópios industriais para inspeção transversal com ampliação de 200x e detectamos rachaduras com sensibilidade de 5μm. Em seguida, estabelecemos um sistema de avaliação quantitativa de borda branca que pode identificar uma diferença de cor de nível 0,1 por meio da análise da escala de cinza da imagem. Este padrão foi colocado em prática em todo o processo de rastreabilidade de qualidade para dezenas de milhares de produtos.

Isso ocorre porque os parâmetros mecânicos dos materiais e modelos termodinâmicos estão profundamente integrados ao projeto do processo para romper as limitações do processamento tradicional. A aplicação deste sistema de tecnologia em domínios de ponta, como moldes de cateteres médicos com rugosidade superficial Ra de 0,008μm e placa guia de luz óptica com transmitância de 93,5% percebeu o salto em processamento de acrílico de "dependente da experiência" para "controlável cientificamente", estabelecendo uma nova referência para a indústria.

5 Principais avanços tecnológicos para superfícies de qualidade óptica

Ao romper com cinco principais tecnologias proprietárias, nosso serviço de usinagem de acrílico alcançou uma verdadeira qualidade de superfície de nível óptico. Essas inovações tecnológicas não apenas eliminam completamente defeitos comuns, como rachaduras e embaçamento encontrados na usinagem tradicional, mas também também demonstram desempenho líder do setor em indicadores mensuráveis críticos, incluindo transmitância de luz superior a 92% e rugosidade superficial inferior a Ra 0,01 micrômetros.

Desde o projeto da ferramenta até o controle do gerenciamento térmico, da supressão de vibração ao polimento de precisão, cada etapa reflete profundo conhecimento nas propriedades do material. Esse sistema de tecnologia permitiu que lentes de endoscópios médicos alcançassem mais de 92% de transmissão de luz e placas guia de luz óptica alcançassem qualidade de superfície comparável a espelhos, estabelecendo um novo padrão em processamento de precisão de acrílico.

Figura 2: Fabricação de alta precisão de peças de acrílico transparente pela LS Manufacturing

Usinagem CNC de precisão versus corte a laser - Como fazer a escolha científica para seu projeto?

Para aplicações de ponta onde os requisitos de desempenho óptico e alta integridade estrutural precisam ser atendidos simultaneamente, a usinagem CNC de acrílico é a única opção. Fundamentalmente, dois processos diferem em seus princípios físicos, o que por si só pré-ordena a adequação para vários cenários de aplicação. A seguir está uma comparação entre usinagem CNC de precisão e corte a laser acrílico:

Em produtos de consumo, a vantagem de custo pode ser considerada com destaque para o corte a laser. Para aplicações de ponta, como equipamentos médicos e instrumentos ópticos, a usinagem CNC é usada para atender aos rígidos requisitos de confiabilidade de desempenho. Nossa equipe técnica pode fornecer um modelo de avaliação quantitativa de acordo com os requisitos funcionais do produto para ajudar os clientes a determinar o melhor plano de implementação técnica logo no início de um projeto e evitar riscos de qualidade e perdas de custos causados pela seleção inadequada de processos.

Requisitos extremos de qualidade para peças acrílicas nas indústrias médica e óptica

Deve-se observar que, em comparação com os requisitos de nível industrial, aspeças acrílicasusadas para fins médicos e ópticos devem atender a exigências extremas de qualidade. Nossas peças de PMMA de grau médico atendem totalmente aos requisitos de certificação ISO 13485 e FDA, e suas especificações técnicas cobrem as três dimensões a seguir:

• Qualidade da superfície e desempenho óptico: A rugosidade da superfície do cilindro do endoscópio médico deve ser inferior a Ra 0,008 μm para evitar distorção na imagem. No caso de uma placa guia de luz óptica, a transmitância deve ser superior a 92%, enquanto a neblina é inferior a 0,5%. Usando processos de polimento e controle de ambiente de sala limpa em nanoescala, alcançamos padrões de nível de espelho óptico.
• Precisão estrutural e estabilidade dimensional: É necessário que a tolerância da largura do canal do chip microfluídico seja controlada dentro de ±5 μm, sem deformação por fluência durante o uso prolongado. Umatecnologia de recozimento sob tensão em baixa temperatura é adotada para garantir que os componentes sejam capazes de manter suas dimensões dentro da tolerância de ±0,01 mm/100 mm mesmo sob condições de temperatura flutuante.
• Biocompatibilidade e resistência química: As partes que entram em contato com o corpo humano devem passar nostestes USP Classe VI; a corrosão causada por desinfetantes como o hipoclorito de sódio deve ser resistida. Usamos tecnologia de modificação de material parafazer com que o PMMA atinja uma taxa antibacteriana de > 99,9% enquanto mantém a transmitância de luz.

Equipados com nanoescala acabamento de superfície, controles de tolerância submícron e garantias de biocompatibilidade, podemos garantir que nossas peças excedam amplamente os padrões industriais de desempenho óptico, precisão estrutural e estabilidade química. A ISO atual A solução técnica certificada pela FDA 13485 coloca esses requisitos abstratos de qualidade em parâmetros de fabricação quantificáveis e rastreáveis, fornecendo garantias essenciais para aplicações de alta confiabilidade.

Figura 3: Zonas de deformação por cisalhamento no processo CNC acrílico da LS Manufacturing

Estudo de caso: superando desafios de produção em massa de componentes ópticos para um fabricante líder global de dispositivos médicos

Na produção de dispositivos médicos de alto valor, a consistência da produção em massa de componentes ópticos é um fator que determina a vantagem competitiva de um produto. Um caso para ilustrar como a inovação tecnológica sistemática pode resolver os desafios da indústria na produção em massa de componentes de guia óptico para equipamentos de tomografia computadorizada por uma empresa multinacional de equipamentos médicos é apresentado abaixo:

Análise detalhada do dilema do cliente

Os requisitos que esta empresa tinha eram tecnicamente muito elevados: a rugosidade da superfície tinha que ser constantemente controlada em Ra < 0,01μm, e a variação entre lotes não poderia ser superior a 5%. No entanto, devido às suas propriedades sensíveis ao calor, alguns danos térmicos não puderam ser evitados durante o processamento e, portanto, os métodos de processamento tradicionais não puderam resolver o problema. Por um longo período, isso significou que a taxa de rendimento do fornecedor cooperativo foi inferior a 30%.

Solução: Inovação Tecnológica

Montamos uma equipe interdisciplinar para alcançar avanços tecnológicos em 3 dimensões:

1. O desenvolvimento de um algoritmo de percurso adaptativo com direitos de propriedade intelectual independentes. Usando o monitoramento em tempo real das mudanças na força de corte e o ajuste dinâmico dos parâmetros de avanço, a amplitude da vibração de usinagem pode ser controlada dentro de uma faixa de 0,2μm;
2. O sistema de usinagem criogênica de nitrogênio líquido é adotado de forma inovadora, a faixa de flutuação de temperatura da zona de corte é mantida dentro de ±1℃ usando um módulo de controle de temperatura de circuito fechado, e o fenômeno da borda branca é eliminado;
3. Desenvolvimento de um sistema de inspeção óptica on-line baseado em visão mecânica para revisar a qualidade da superfície a cada 15 segundos, o que pode permitir auto-otimização e ajuste nos parâmetros de usinagem dentro dos limites prescritos.

Resultados quantitativos e criação de valor

Através da implementação do projeto, foram obtidos resultados significativos: O rendimento do produto aumentou da linha de base de 30% para um novo recorde da indústria de 99,2%, com um volume de entrega anual estável atingindo 500.000 unidades. Com a otimização do processo, o ciclo de usinagem de peça única foi reduzido em 35% e o custo geral de produção diminuiu em 40%. Diante de um fornecimento estável de componentes, o cliente encurtou com sucesso o ciclo de lançamento de novos produtos em 4 meses e consolidou ainda mais sua posição de liderança no campo de imagens médicas.

Este estudo de caso destaca a liderança tecnológica da LS Manufacturing no campo de usinagem CNC de acrílico. Ao construir um sistema técnico completo que abrange design de processo, controle de processo e verificação de qualidade, integramos profundamente a ciência dos materiais e a tecnologia digital, resolvendo os desafios de fabricar componentes ópticos de alta qualidade e estabelecer uma nova referência tecnológica para a indústria.

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Três qualificações técnicas que você deve verificar ao selecionar um fornecedor de usinagem de acrílico

Na fabricação de produtos de alta qualidade, a qualidade das peças de acrílico decide diretamente o desempenho do produto final. Materials, process, and quality are the 3 core capabilities that a high-quality clear plastic parts manufacturing partner needs to possess. It's not only a matter of product yield but also a key factor in guaranteeing supply chain reliability. The best practice of the industry suggests the establishment of a supplier evaluation system based on the following 3 dimensions:

Depth of Understanding of Materials Science

Good suppliers should be able to offer full reports of material properties, including the main parameters that characterize PMMA: molecular weight distribution, glass transition temperature, and coefficient of thermal expansion. For example, USP Class VI biocompatibility certification is required for medical applications, while transmittance and haze test data are required for optical devices. Only this basic concept about materials will help avoid defects during processing.

Process Innovation Capability

Assess whether the supplier has exclusive technological reserves such as patented tool designs, temperature control algorithms, or vibration suppression systems. The high-quality supplier can guarantee temperature fluctuation within ±1℃ in the cutting zone by its proprietary low-temperature processing patent, improving the yield rate of acrylic parts to over 99%. This kind of technological innovation is a core guarantee for solving problems such as white edges and cracks.

Quality Assurance Capability

Supplier shall be equipped with a complete optical testing laboratory with professional equipment that includes white light interferometers and spectrophotometers. A fine quality system shall ensure full-process data traceability. For example, it should link processing parameters and check reports of every batch of parts by QR code to ensure verifiability of major index verifications like surface roughness Ra < 0.01μm.

We recommend that during the evaluation of plastic CNC machining​ suppliers, clients request specific case data, such as a comparison table of processing parameters for different grades of PMMA, patent technology application reports, and full-size inspection reports of typical parts. This is the quantitative evidence that really identifies the partners with high-end manufacturing capability.

How To Reduce Processing Risks And Costs By 70% During The Design Phase?

In the precision acrylic parts manufacturing process, design decisions account for more than 80% of the final cost and quality. With early design intervention at LS Manufacturing, customers can avoid up to 70% of probable quality risks and additional costs. Our proprietary DFM, or Design for Manufacturability, methodology helps customers build a quality advantage from the early stages of R&D through systematic optimization:

1. Rounded Corner Optimization Design: Because acrylic is a brittle material, all internal corners are designed with 0.5mm or larger radii, and stress distributions are checked with finite element analysis. After performing this type of optimization, the crack defect rate for a shell in a medical device went from 25% to 0.3%, and mold life tripled.
2. Wall Thickness Standardization Control: We set up the design specification of wall thickness uniformity and control the variation of thickness within ±10% of the base value. As an example, the optical light guide plate can realize the uniformity of light transmittance as 92% ± 2% without shrinkage deformation problems by designing a uniform wall thickness of 1.5mm.
3. Rational Tolerance Allocation: A key feature-based tiered tolerance system is applied where the mounting positions maintain a precision level of ±0.05mm, while non-mating features are relaxed to an industrial level of ±0.2mm. Employing this approach to reduce finishing processes, one instrument panel manufacturer cut the processing time per piece by 40%.

The DFM methodology has helped more than 200 clients reduce cost and enhance efficiency. For example, in one aerospace instrument cover project, early intervention optimized 12 design details, eventually increasing the yield rate from 68% to 95.5%, with a 42% reduction in cost per piece. It has been proved through practice that bringing manufacturing experience to the design stage is the most effective route to achieve a win-win outcome regarding quality and cost.

Figure 4: Acrylic material samples for precision engineering demonstration by LS Manufacturing

Why Do Global High-End Brands Choose LS Manufacturing As A Strategic Partner?

In precision acrylic manufacturing, the partner's technical capability and quality system directly decide the market competitiveness of the product. Choosing LS Manufacturing means choosing a leader in acrylic machining technology. We provide irreplaceable manufacturing solutions to global clients through a four-in-one value system.

Technological leadership advantage

We invest 8% of the revenue every year in R&D and have collected 37 core technology patents covering key processes like low-temperature processing and vibration suppression. Independently developed, the acrylic stress detection algorithm intelligently warns about possible defects before processing, hence shortening the new product development cycle by 50%.

Large-Scale Production Capacity Guarantee

We own Asia's largest acrylic precision processing base, which has 52 5-axis CNC machines and fully automatic production lines, capable of producing millions of pieces monthly. Flexibility in our production system enables dynamic capacities to be allocated between "mass standardization" and "small-batch customization," ensuring prompt fulfillment of urgent orders within 72 hours.

Quality Commitment System

We are the only company in this industry to provide an optical performance warranty, which means a guaranteed transmittance decay of <0.5%/year (accelerated aging test). We've established 214 quality control points from material warehousing to finished product shipment. All test data is stored on the blockchain, realizing 15 years of quality assurance.

End-to-End Service Model

Senior engineers manage each project, from DFM analysis to the optimization of mass production, providing full-cycle services. For example, a luxury brand reduced the number of parts from 38 to 12 by adopting our design optimization solutions and was able to save $1.2 million annually.

This perfectly aligns with high-end brand needs for supply chain reliability, product innovation, and cost control. We provide not just parts but the capability of manufacturing to our customers for enhancing the premium pricing power of their products. This forms the very base of our long-term relationship with top global brands across the world.

Perguntas frequentes

1. How do you ensure consistent quality while mass producing?

We have established a digital quality system, covering 214 quality control points. Every batch of products will undergo full-dimensional inspection with a coordinate measuring machine and laser scanner. The SPC statistical process control will be performed for the critical dimensions to ensure Cpk ≥2.0, achieving a tolerance fluctuation no more than ±0.02mm for mass production of tens of thousands of pieces.

2. What is the maximum size for acrylic parts you can process?

Our ultra-large 5-axis machining center can handle acrylic sheets of up to 3000×2000×300mm. With a workshop environment controlled in temperature and the laser positioning and calibration system adopted, we guarantee the processing accuracy of ±0.05mm/m through the whole-size range, at an advanced level in the industry.

3. Can you provide medical-grade certified acrylic materials?

We carry inventory of ISO 10993-1-certified medical-grade PMMA, including an original manufacturer's material certificate for each lot with a full traceability chain. Third-party biocompatibility testing reports can be provided and are often required to meet strict regulatory requirements for implantable medical devices.

4. What is the smallest structure that you can make?

The internal corner radius may be as small as 0.1mm, and the wall thickness could be as thin as 0.2mm using independently developed micro-machining technology. Using nano-tools and micro-amplitude vibration control technology, the success rate of microstructure processing is over 99.5%.

5. How do you handle urgent orders?

For certified clients, we have a VIP expedited channel that has independent production lines with logistics support. Using concurrent engineering with an intelligent scheduling system, the time from confirmation to delivery of the finished product is no more than 72 hours. We have done more than 500 urgent projects so far.

6. Is quantitative testing of transparency supported?

Equipped in our laboratory is the newest generation of spectrophotometers, capable of test reports that include such parameters as transmittance (standard value ≥92%), haze (≤0.5%), yellow index, etc. All data is CNAS certified to ensure quantifiable verification of optical performance.

7. How do you protect client's design intellectual property?

We strictly follow ISO 27001 information security standards and use blockchain encryption storage technology. We adopt hierarchical authorization management for all client design documents; retain operation logs for 15 years; and have insured 20 million RMB in intellectual property insurance to build a comprehensive protection network.

8. Besides acrylic, what other engineering plastics can you process?

The engineering plastics processing techniques have more than 20 varieties, and the independently developed key technologies include the stress control of PC and the prevention of knife sticking of PETG. It can provide solutions for material selection according to the application scenario of the product, thus offering one-stop precision processing services across materials.

Resumo

LS Manufacturing Acrylic CNC is a systemic engineering technology that integrates material science, process engineering, and quality management. Equipped with a 5-axis machining center and an optical inspection laboratory, we can realize meticulous control in the whole process from design to mass production and make sure the parts meet medical or optical grades in light transmittance, dimensional stability, and surface quality.

Let your products stand out with superior texture! Upload design drawings for a accurate quote providing a tailor-made process solution. Free DFM manufacturability analysis services are also provided. For deeper technical discussions, we invite you to directly contact us and offer a full-cycle solution for your project-from material selection to mass production optimization.

📞Phone: +86 185 6675 9667
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Isenção de responsabilidade

The content on this page is for informational purposes only. LS Manufacturing makes no representations or warranties, express or implied, regarding the accuracy, completeness, or validity of the information. It should not be inferred that third-party suppliers or manufacturers will provide performance parameters, geometric tolerances, specific design characteristics, material quality and type, or processes through the LS Manufacturing network. The buyer is solely responsible for this information. For parts quotations, please specify the exact requirements for these parts. Please contact us for more information .

Equipe de fabricação da LS

LS Manufacturing is an industry-leading company specializing in customized manufacturing solutions. With over 20 years of experience serving more than 5,000 clients, we focus on high-precision CNC machining , sheet metal fabrication , 3D printing , injection molding , metal stamping , and other one-stop manufacturing services.
Our factory boasts over 100 state-of-the-art five-axis machining centers and is ISO 9001:2015 certified. We provide fast, efficient, and high-quality manufacturing solutions to customers in over 150 countries and regions worldwide. Whether it's small-batch production or mass customization, we can meet your needs within 24 hours. Choosing LS Manufacturing means choosing efficiency, quality, and professionalism.
For more information, please visit our website: www.lsrpf.com .

Gloria

Especialista em Prototipagem Rápida e Fabricação Rápida

Especializamo-nos em usinagem CNC, impressão 3D, fundição de uretano, ferramental rápido, moldagem por injeção, fundição de metais, chapas metálicas e extrusão.

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