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Abril de 2019 Página 1 de 3

Control dimensional en piezas plásticas

Por: Jose F. Pulido-Jiménez, redactor técnico

Este artículo es una revisión de los fenómenos que determinan la deformación en productos plásticos y de normas y tecnologías disponibles para medirla.

La fabricación de piezas plásticas no es, por lo regular, un proceso de alta precisión. Respecto de materiales como los metales, es de esperarse que en la fabricación de polímeros existan desviaciones importantes en dimensiones y formas, tal como lo resalta la norma vigente DIN 16742 para control de tolerancias en productos plásticos.

En esta dirección, aunque las capacidades de moldeo de los polímeros son incomparables respecto de otros materiales, sus características específicas obligan a que inevitablemente ocurran cambios dimensionales considerables al salir de la herramienta de moldeo.

Por lo anterior, al ser una certeza que las piezas moldeadas se contraerán, la siguiente inquietud es: ¿cómo lo harán y cómo lo puedo controlar?. Dependiendo del tipo de aplicación para la pieza plástica fabricada, el control dimensional desde el diseño y el proceso de moldeo — apoyados por una buena metrología — serán muy importantes para prever las diferencias entre la geometría deseada y la final, con el fin de obtener siempre piezas dentro de especificación.

El porqué del cambio dimensional

La microestructura de los plásticos se ve como una serie de cadenas de moléculas formadas a partir de pequeños eslabones (llamados monómeros) que se organizan de distintas maneras dependiendo de su composición química, de la temperatura y de la presión bajo las cuales estén sometidas. En su estado fundido, tales cadenas forman una gran maraña y se desplazan libremente entre sí.

Desde tal estado, cuando la temperatura disminuye hasta el punto de reblandecimiento (o temperatura Vicat), la dinámica de organización molecular es diferente dependiendo de si se trata de polímeros amorfos, tales como ABS o policarbonato; o de semi-cristalinos, entre los que se encuentran el polietileno, el polipropileno y el PET.

En el caso de los amorfos, las cadenas se alinean ligeramente, se unen entre ellas y se genera una maraña sólida sin una forma definida. Por su parte, en los semi-cristalinos se juntan las cadenas y van formando láminas que paulatinamente se convierten en estructuras parecidas a cristales esféricos (llamados esferulitas).

Es así que, debido a que su estructura final es más compacta, las resinas semi-cristalinas exhiben una mayor contracción volumétrica que las amorfas.
Por debajo de la temperatura Vicat y hasta llegar a temperatura ambiente, lo que se observará en los materiales semi-cristalinos es un agrupamiento progresivo de cristales, mientras que en los amorfos se culminará la reacomodación de sus cadenas constituyentes. La duración e intensidad de estos movimientos, de esta contracción volumétrica, dependerá de la energía disponible en el material de moldeo.

Cuando no se describe un proceso de solidificación simple como el anterior, sino que se habla de un proceso de fabricación donde el polímero interactúa con una herramienta (un molde o un dado, según el proceso), es importante tener en cuenta que los esfuerzos cortantes debido al procesamiento inducirán un direccionamiento preferente en las cadenas de monómeros, lo cual afectará también cómo se reorganizan estas cadenas durante la solidificación.

En la práctica, cuando existen variaciones térmicas importantes dentro del mismo componente (tal como ocurre cuando hay zonas de acumulación de material o cuando el atemperamiento ha sido inadecuado) se presentará una contracción irregular que se puede traducir en rechupes, deformaciones o alabeos indeseados. Por otra parte, si la orientación de moléculas es severa, tendrá lugar una contracción desigual en la pieza moldeada, con mayor intensidad en las direcciones perpendiculares a la orientación.

Normativas relacionadas con evaluación dimensional

Para la especificación geométrica inicial y para la medición rigurosa de componentes se ha desarrollado un importante número de normativas y lineamientos relacionados con el estudio dimensional de piezas plásticas, a partir de experiencias y hallazgos en más de un siglo de conocer el moldeo de estos componentes. En esta dirección, la norma DIN16742 es, tras reemplazar la DIN16901 en el año 2013, uno de los más importantes referentes en cuanto a control dimensional de componentes plásticos moldeados. Dentro de esta normativa se especifican condiciones claras para la especificación de tolerancias y la medición de propiedades, atendiendo las tareas de diseño y control de calidad de piezas plásticas.


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Control dimensional en piezas plásticas, recomendaciones para el control dimensional en piezas plásticas, control geométrico durante diseño y en el proceso para piezas plásticas, norma DIN16742 de tolerancias y la medición de propiedades, sistemas y tecnologías para el control dimensional
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