Moldes, tecnología para reducir costos

En las últimas exposiciones especializadas, K 2004 y Euromold, se hicieron visibles nuevas tecnologías para moldes de inyección, que incluyen opciones más compactas, eficientes y versátiles, y solucionan problemas comunes de calidad de las piezas inyectadas. El propósito es reducir el desperdicio e incrementar la productividad.

En sistemas de canal caliente se ofrecen nuevos tamaños y diseños estandarizados, que simplifican el montaje y ocupan menos espacio. Los controladores de temperatura han bajado de precio sin sacrificar capacidad, y los accesorios para el molde hacen uso de aleaciones especiales, que les permiten tener distribuciones de temperatura optimizada y alargar la vida del molde.

Avances en colada caliente 
En compañía de su socio canadiense MHS Mold Hotrunner Solutions, MHT Mold & Hotrunner Technology AG ha desarrollado innovaciones a sus sistemas de canal caliente Rheo-Pro, y a varios sistemas prediseñados de canal caliente. Entre las innovaciones se cuentan las nuevas boquillas N04, disponibles para pasos de hasta 20 mm, en longitudes estándar de 50, 70 y 90 mm y con 15 combinaciones posibles de punta/compuerta; se emplean en moldes multi-cavidades para moldeo de artículos técnicos y cierres de empaque.

También de MHT es la nueva serie SCVG de boquillas con compuerta de válvula, que tiene 22 mm de diámetro en el canal y está diseñada para dosificaciones altas. Se logra una altura mínima de montaje inferior a 160 mm, gracias a que la actuación de la aguja se lleva a cabo con dos cilindros conectados a través de un yugo, lo que permite una configuración compacta dentro del molde. La guía de la aguja es flotante, eliminando las fuerzas laterales y facilitando acceso a los cilindros para mantenimiento. Un manejo optimizado del fundido y una separación térmica efectiva entre los componentes que llevan flujo y el molde enfriado permite que se produzcan cambios rápidos de color y facilita el procesamiento de plásticos sensibles al calor. Para moldes multi-nivel, la boquilla SCVG provee una transferencia de flujo suave al segundo nivel, sin obstruirse en el plano de división, mejorando así la confiabilidad en la producción.

Para lograr piezas con menor costo y al mismo tiempo incrementar la calidad, Synventive ha desarrollado la tecnología Dynamic Feed, un conjunto que controla completamente el proceso de moldeo por inyección. La herramienta consta de un sistema de colada caliente, un controlador y una fuente de potencia hidráulica. Un control de programa basado en Windows se emplea para fijar un perfil de inyección y empaquetamiento en cada punto de inyección de la colada caliente. El controlador lee la presión real en el punto de inyección y la compara con el perfil deseado, ajustando la posición de un émbolo de control a través del actuador hidráulico. Cada émbolo de control de flujo es operado independientemente en un circuito de control separado y trabaja en tiempo real, de tal forma que cada tiro inyección está controlado independientemente a través de las diferentes compuertas de la colada caliente; es como tener una unidad de inyección separada en cada compuerta.

Adicionalmente, Synventive ha lanzado el programa Kona XPress, con el cual entrega sus sistemas de colada caliente Kona XP en tan sólo dos semanas. Estos sistemas incluyen formas de distribuidor en "I", "T", "X", "H", "YY" y "HH", así como anillos de retención para boquillas, compuertas con ubicaciones estándar, boquillas con diámetros de agujero y longitudes variables, canales de flujo hasta de 25 mm de diámetro y sistemas de compuerta de válvula.

Los sistemas de colada caliente con punta de cuerpo completo pueden maquinarse más fácilmente dentro del molde. Sin embargo, si el punto de inyección está directamente en la cavidad, se puede comprometer el diseño o la calidad de la pieza moldeada. Los insertos de inyección, por otro lado, proveen mejor calidad, pero requieren dimensiones complejas del agujero en el molde. Para solucionar estos problemas, Incoe provee un inserto de contra- rotación, dentro del cual se puede instalar un inserto de inyección. Para instalarlo sólo se necesita maquinar tres barrenos de dimensiones sencillas, y éste se ajusta automáticamente sin necesidad de pasadores adicionales.

Para aumentar los beneficios de sus sistemas integrados Combi, Incoe rediseñó el concepto de ensamble y desensamble de sus resistencias: anteriormente la punta del inyector era atornillada al cuerpo del inyector para sujetar a éste la resistencia. Ahora esta función es realizada por un anillo de presión. Con el nuevo sistema no es necesario retirar la punta del inyector para cambiar la resistencia, y se elimina la posibilidad de fuga del material asociada a un mal ensamble de la punta.

La empresa alemana wf plastic GmbH presenta el sistema MPS para detección temprana de fugas en sistemas de canal caliente, que puede reducir considerablemente los costos asociados a ensamble, limpieza, repuestos e interrupción de la producción, ocasionados por las fugas. El sistema patentado trabaja con aire comprimido, un sensor especial de presión y boquillas de monitoreo en las posiciones donde las fugas podrían ocurrir. Cuando el plástico fundido que se escapa bloquea una boquilla, se activa el sensor de presión, y se despliega un mensaje en el sistema MPS. Opcionalmente, la alarma de fallo puede enviarse también al sistema de control de la máquina. Con cada MPS pueden monitorearse entre 4 y 6 posiciones de fuga.

Controles de temperatura
Mold-Masters ha logrado reducir el costo de los controles de temperatura para canal caliente. La serie TempMaster XL-II tiene una cabina menor, y ahora permite que se controlen 18 zonas en el mismo espacio que antes se usaba para 9, logrando un ahorro en costo del 30%. La cabina puede configurarse en 4, 12 y 18 zonas, y viene completamente cableada para permitir expansiones futuras. La serie TempMaster MZ-LT ofrece toda la capacidad de la serie MZ en una presentación más pequeña y económica; un marco liviano ofrece una pantalla rotante, fácil acceso a tarjetas de control y ocupa la mitad del espacio que ocupan marcos de trabajo pesado. Es una solución de bajo costo para aplicaciones de cavidades altas, y opera hasta con 60 zonas. Ambos sistemas son completamente automáticos y no requieren calibración ni mantenimiento.

Para control de canal caliente, Gammaflux lanzó la línea de controladores de temperatura LEC, caracterizada por proveer un desempeño alto a un precio competitivo. El dispositivo está diseñado para aplicaciones pequeñas, y puede controlar 2, 6 ó 12 zonas. Un diseño modular permite remover fácilmente las tarjetas de control, y viene pre-cableado para efectuar expansiones posteriores. Su flexibilidad hace posible trabajar con la mayoría de los canales calientes disponibles en el mercado.

Para grandes ligas en moldeo, Gammaflux ofrece la línea de control de temperatura TTC, capaz de manejar hasta 640 zonas, de leer temperaturas con resolución de 0,2°F y de determinar la mejor potencia de control usando un algoritmo de control propietario PID2. El software estándar incluye un menú de solución de problemas avanzado, y un monitoreo del molde que protege el material, predice la falla de los calentadores y las fugas. Se ofrece con una pantalla táctil, sistema operativo Windows NT, y a través de un panel especial puede integrarse al control de la inyectora.

El controlador multi-zona de Hasco Z1293/... se caracteriza por contar con un amplio rango de potencia, y está dispuesto en bloques de seis unidades modulares, con capacidad de control de seis a 36 zonas. Un innovador sistema de insertos facilita el cambio de tarjetas de control desde el frente de la unidad sin requerir asesoría técnica especializada. Cada circuito de control dispone de una potencia máxima de 3.600 W. Un circuito de inicio programable, alarmas estándar de entrada y salida, y una función programable de picos, también hacen parte de las opciones del sistema. De acuerdo con la empresa, el diseño modular ha permitido obtener una relación costo/beneficio más atractiva para el usuario.

Dispositivos de calentamiento
El hecho de que los metales distintos tengan formas diferentes de reaccionar frente a la temperatura, ha representado un reto permanente para el montaje preciso de las resistencias de calentamiento en una boquilla de inyección, sin requerir aditamentos adicionales. La compañía GC-heat está empleando ahora una chaqueta de ajuste patentada, hecha de una aleación especial, que asegura la transmisión uniforme y eficiente de calor, aún después de períodos de operación prolongados. La así llamada "GC-jacket" hace uso de la alta resistencia a la fluencia de la aleación utilizada; de esta manera es posible prescindir de otros mecanismos de ajuste que consumen mayor espacio.

Debido a su elasticidad, la chaqueta puede expandirse fácilmente con pinzas para deslizarse sobre la resistencia de calentamiento, y gracias al espesor de sus paredes (entre 0,5 y 3,2 mm) puede utilizarse en aplicaciones donde el espacio entre las boquillas es restringido.

También de GC Heat es el calentador tubular flexible GC-Flex, con sección transversal circular o cuadrada; está disponible en varios tamaños y puede doblarse manualmente. La envoltura exterior, hecha de material trenzado, se adapta a cualquier forma y se prensa a sí misma dentro de cualquier orificio en la superficie sin dejar agujeros, según afirma la empresa. Esto garantiza conducción óptima, aún bajo condiciones de carga mecánica. La presentación de la sección transversal circular se encuentra disponible en diámetros de 6,5 y 8,5 mm, mientras que la sección transversal cuadrada se ofrece en tamaños de 6,0 x 6,0 mm y 8,0 x 8,0 mm. La longitud máxima disponible es 2.600 mm, trabajando con radios de doblado mínimos de 12 mm a 230 V.

Con el fin de evitar interrupciones en la producción, Incoe presenta el Twin Heater, o resistencia gemela, que combina dos resistencias helicoidales en un sólo dispositivo. La segunda resistencia es capaz de reemplazar a la primera en caso de que falle, evitando que se requiera interrumpir la producción para removerla. Cuando se activa la segunda resistencia, una alarma da aviso el controlador de temperatura. Las dimensiones exteriores son absolutamente iguales a las de las resistencias estándar.

El uso de un sistema de colada caliente eleva la temperatura en el área de inyección del molde. En general, la diferencia de temperatura entre la colada caliente y el molde es de 200 °C. Si esta zona no está suficientemente enfriada, pueden aparecer defectos en la superficie y problemas de calidad en la pieza moldeada. Para lograr una refrigeración óptima, Incoe desarrolló un inserto de enfriamiento, que combina un manejo de temperatura óptimo en la compuerta con un mínimo esfuerzo del fabricante del molde. El paso del refrigerante alrededor del inserto y el efecto de flujo turbulento optimizan el enfriamiento de las partes frontales del inserto.

Se calienta la micro-inyección
Hasco presenta sus sistemas de canal caliente H 7000/..., H7001/... para inyección directa en el molde –sin compuertas- de piezas pequeñas y micro-partes. El peso máximo de inyección por sistema es de 20 gramos, y puede acomodarse para producir 4, 8 ó 16 piezas con pesos entre 0,05 y 2 gramos.

El llenado uniforme de cada pieza se asegura por un balance natural del sistema. El mínimo espacio entre grupos es de 8 mm, y está especialmente diseñado para incorporarse dentro de máquinas de micro inyección, como las Babyplast.

El calentamiento del sistema se lleva a cabo mediante un cartucho centralizado. La fusión se suministra a través de la sección transversal completa del canal: no hay capas de bordes solidificados ni contacto entre los elementos de calentamiento y el fluido plástico. Esto evita las pérdidas de presión y hace significativamente más fácil el cambio de color, según afirma la empresa. La combinación con un termo-sensor reemplazable permite obtener una homogeneidad óptima en el perfil de temperatura que se busca alcanzar, reduciendo al mínimo el gasto de control por sistema.

Al combinarlo con un casquillo de alimentación con calentador de bandas recientemente desarrollado, una variante adicional del sistema de canal caliente (H7001/...) puede ser utilizada en estructuras del molde estándar y en tamaños iguales y mayores a 156 x 156 mm. Esto hace que las ventajas anteriormente descritas se puedan aplicar también en el rango de tamaño de los moldes tradicionales. Adicionalmente, la estructura modular de los sistemas hace que el mantenimiento se simplifique.

Para moldeo de partes pequeñas que requieren compuertas en el interior y diseños de molde con pasos estrechos, Mold-Masters ha desarrollado su boquilla de canal caliente Femto-Lite, que logra que el elemento de calentamiento esté en contacto cercano con la compuerta sin sacrificar calidad, resistencia o diámetro del agujero. El diámetro de la boquilla es de 11 mm y el paso puede ser de 19 mm; el diámetro del canal es de 3,5 mm y el pozo del agujero es de 12 mm. Las longitudes estándar de las boquillas van de 73 a 163 mm, y de acuerdo con su fabricante, proveen un perfil superior de calentamiento a todo lo largo, haciéndolo útil para moldeo de resinas commodity y de ingeniería. Puede emplearse en aplicaciones de empaque y cuidado personal, como tapas flip-top, cierres pequeños y productos multi-material.

Para microinyección de plásticos sensibles a la temperatura, MHT ofrece la multi-boquilla M04, disponible en 2, 4 y 6 compuertas, y equipada con boquillas de 0,4 mm de punta caliente; puede fabricar productos hasta de 20 miligramos.

Accesorios para el molde
Drei-S-Werk presenta su nueva línea de pines Tipo A para enfriamiento de moldes, fabricados en cobre libre de berilio. Estos dispositivos están orientados a reducir concentraciones indeseables de calor en piezas difíciles de acceder, y bajo condiciones apropiadas pueden reducir el tiempo de ciclo hasta en un 30%; además, la distribución de temperatura optimizada ayuda a moldear productos más complejos con alta calidad. La conductividad térmica es de 200 W/m-K a 20°C, cerca de seis veces superior a la del acero, y tiene una resistencia mecánica de 650-750 N/mm2. El coeficiente de expansión térmica es similar al del acero, y puede ser maquinado con los mismos procesos.

También de Drei-S-Werk es el pin expulsor tipo AV3, fabricado en acero de trabajo en caliente nitrurado, que cuenta con una capa de oxidación producida después de la nitruración con plasma; esta capa le permite tener excelentes propiedades de corrido en seco y alta resistencia a la corrosión. La vida útil se ve sustancialmente incrementada, y a la capa de óxido, que hace parte integral de la superficie, no se adhieren masas extrañas al molde.

Royal Diversified Products ofrece una línea completa de pines expulsores para trabajo en caliente. Los RHX Hard Core están fabricados en H-13, endurecidos hasta 50-55 RC y con superficie nitrurada a 65-74 RC. Están disponibles en tamaños de 1/32" a ½", y en longitudes de 6, 10 y 14". Los expulsores son diseñados para eliminar la aparición de hojuelas, grietas y pandeo, resisten hasta 540°C y resultan útiles para trabajar con materiales rellenos de fibra de vidrio.

Moldes para preformas y envases
MHT ofrece una ganancia de 50% en la productividad de sus moldes de preformas de PET, gracias a que el principio de diseño ha logrado reducir el espaciamiento entre cavidades y a que se optimiza el espacio de montaje existente. De esta forma se han diseñado moldes de 192 cavidades para máquinas con fuerza de cierre de 6.000 kN, de 96 cavidades para máquinas con 3.000 kN, y de 48 cavidades para máquinas con 1.750 kN. De acuerdo con la empresa, otro factor que ha permitido mejorar la calidad de las preformas son los bloques de distribución de canal caliente propietarios de la compañía, ya que su altura de montaje reducida minimiza la deflexión de platos, y una disminución en la expansión térmica hace que las agujas de lanzamiento permanecen centradas en forma más precisa.

Electra Form Industries (EFI) y Wentworth Mold Inc ofrecen el programa FTM (Fast-To-Market) para entrega de moldes de preformas y botellas de PET en menos de 14 días. EFI utiliza ingeniería automatizada para ofrecer los servicios de FTM Enfusion, donde el herramental endurecido se entrega después de 7-10 días partiendo de que el cliente entrega el dibujo de la pieza; FTM Standard, donde se entrega el producto dos semanas después de que el cliente entrega los planos de ingeniería, y FTM Plus donde la entrega se realiza tres semanas después de que el cliente ha suministrado los dibujos de la pieza plástica y la ingeniería manualmente diseñada. Paralelo a EFI, Wentworth ha desarrollado el programa FTM para moldes de soplado, basado en diseños estándar de carcasa con 150 mm de diámetro, compatibles con un portamoldes FTM. Pueden entregar moldes de aluminio para botellas con texturizado en 3 días, moldes de aluminio para botellas de llenado en frío en 7 días, y moldes de acero inoxidable para botellas de llenado en caliente en 12 días o menos.

Limpieza de molde con hielo seco
La limpieza de moldes y herramientas se está volviendo una tarea cada vez más importante, no sólo para incrementar la calidad y productividad, sino también para reducir costos. El sistema de limpieza con hielo seco Ascojet, de Asco, es un método no abrasivo en el que se dispara hielo seco (100% dióxido de carbono) sobre la superficie. El hielo seco, disponible en gránulos en su estado comprimido, impacta a una velocidad cercana a los 300 m/s sobre el objeto a limpiar. A causa del repentino choque de temperatura sobre la superficie, el recubrimiento de suciedad se contrae y se fragiliza. Esto produce grietas, que provocarán el desprendimiento de la capa de impurezas. El hielo se sublima (pasa al estado gaseoso) tan pronto toca la superficie, por lo que no se requiere ningún tratamiento posterior, y la superficie queda seca. El sistema es portátil y puede desplazarse a donde es necesario en la línea de producción.

El mismo principio es empleado en las máquinas Cold Jet. Según afirma la empresa, su método de limpieza con hielo seco es más seguro y más efectivo en costos que los métodos tradicionales, ya que reduce ampliamente los tiempos de limpieza (hasta en un 75%) y elimina la necesidad de mano de obra intensiva, o el uso de químicos agresivos. El sistema no daña las superficies ni cambia las dimensiones de los moldes, asegurando consistencia en la calidad de las partes. Está disponible en dos versiones, la T-2 para propósitos generales, y la AeRO 75 para trabajo pesado y mayores requerimientos de limpieza. Husky firmó un acuerdo exclusivo con Cold Jet para ofrecer a sus clientes este sistema de limpieza.