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Agosto de 2003 Página 1 de 4

Auge en uso de espumados impulsa desarrollo de la tecnología de inyeción

Carlos Serrano

El auge en el uso industrial de piezas espumadas, gracias a su gran resistencia mecánica y bajo peso, ha motivando el desarrollo de tecnología de inyección.

Considerando que para usuarios y procesadores cobra cada vez más importancia contar con productos de menor peso y costo, las piezas espumadas son una alternativa interesante, por ofrecer relaciones favorables de resistencia mecánica y peso, consumir menos materia prima, y requerir en general menores presiones de inyección. Los avances tecnológicos se han enfocado en aumentar el campo de aplicación de los productos espumados, reducir la cantidad de procesos adicionales para contar con una pieza terminada y hacer más flexible y económica su producción.

Piezas estructurales espumadas
De acuerdo con Uniloy Milacron, los diseñadores y moldeadores están descubriendo las ventajas del moldeo por inyección a baja presión de piezas estructurales de gran tamaño. Tradicionalmente, se fabrican piezas robustas y con altos requerimientos de resistencia mecánica por kilo de producto moldeado; pero ahora, a través de modificaciones en el diseño, es posible crear piezas estructurales espumadas. Reduciendo las presiones es posible abaratar los costos de producción, los requerimientos de fuerza en la prensa de la máquina y emplear moldes más baratos, que incluso pueden fabricarse en aluminio.

En el moldeo a baja presión, la prensa entrega de 10 a 20 veces más de área equivalente de moldeado por tonelada de fuerza que las prensas convencionales de alta presión. Se pueden moldear cavidades múltiples por ciclo en uno o varios moldes, o en moldes apilables. El diseño de las piezas se modifica para incluir refuerzos internos, que garanticen la misma resistencia para una pieza más liviana (la reducción de peso varía entre el 10 y el 30%). Las partes con formas complejas se pueden fabricar sin marcas de hundimiento, y se pueden alcanzar espesores de pared de 3.2 a 12.7 mm. Una excelente alternativa que ofrece el proceso es la de fabricar piezas monolíticas, que reemplazan la manufactura y ensamble de varias partes a través de la inyección de varias capas en una sola pieza.

"La tecnología de espumado estructural ofrece ventajas obvias cuando se analiza la producción de piezas de gran tamaño, que usualmente se fabrican por moldeo convencional empleando fuerzas altas en las prensas de inyección", dice Ed Hunerberg, director ejecutivo del negocio de maquinaria para espuma estructural de Uniloy Milacron. "Estos nuevos procesos eliminan la fuerza en la prensa como parámetro limitante en la producción de partes termoplásticas grandes, al tiempo que generan ahorros significativos en materia prima y peso. Adicionalmente, la tecnología de moldeado por inyección de partes espumadas aumenta la flexibilidad del proceso y la facilidad de controlarlo, especialmente durante el llenado de las cavidades. Ésta es una ventaja crítica cuando se trata de formar piezas de gran tamaño y de formas complejas, con muchas paredes y refuerzos".

El efecto de espumación se logra inyectando un agente espumante (como nitrógeno) dentro de la resina fundida en el barril de la máquina. Debido al patrón de mezclado dinámico que existe dentro del extrusor y a la alta presión de operación, el gas se disuelve formando una solución homogénea (de una fase simple). La alta presión en este punto del proceso impide el crecimiento de las celdas dentro de la espuma, que finalmente ocurre cuando se inyecta el material dentro de la cavidad, a través de boquillas de inyección múltiples que se abren secuencialmente. Durante la espumación el material "crece" hasta llenar la cavidad, ayudado por la presión de sostenimiento, según anota Hunerberg; esta presión interna dentro de la cavidad es suficiente para eliminar los hundimientos en la superficie de la pieza. Los parámetros de inyección se controlan para lograr un uso óptimo de material y evitar la generación de esfuerzos internos. La resina fundida forma una piel por contacto con la superficie fría de la cavidad, y la solidificación del material progresa con la reducción en la temperatura.

Las resinas espumadas para formar partes estructurales reemplazan materiales como madera, metales, concreto y compuestos reforzados con fibra de vidrio. Entre sus aplicaciones se cuentan equipos médicos, de oficina y componentes para la industria automotriz; equipos para manejo de materiales como contenedores, cajas, estibas, etc.; elementos recreativos como botes, tableros de baloncesto, juguetes, deslizadores, y elementos de construcción como puertas, ventanas, bases para equipos de aire acondicionado, tubería y tanques de agua. Para todas las aplicaciones es atractiva la opción de manufacturar piezas monolíticas. Un ejemplo de aplicación se muestra en la Figura 1.

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