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Mayo de 2001 Página 1 de 2

Tecnología de simulación en termoformación

Carlos Serrano

La simulación es una herramienta que gana terreno en el proceso de termoformación. Ventajas como ahorro de tiempo y materiales benefician a los procesadores.

En el desarrollo de nuevos productos moldeados por termoformación es común invertir tiempo y materiales valiosos en pruebas de error y ensayo en la construcción del molde hasta llegar a un diseño optimizado de la parte terminada. Los productores de artículos termoformados han mirado con atención cómo en el moldeo por inyección ya existen herramientas de simulación que permiten tener modelos virtuales muy exactos de los productos terminados y de los moldes de producción aun antes de haber obtenido la primera muestra del prototipo de la parte terminada. Además, estos programas de simulación también logran esclarecer las condiciones de proceso con las cuales se puede obtener el objetivo requerido. Esta situación también es deseable en el proceso de termoformación. Algunos productores reportan que emplean hasta varios meses en el desarrollo de nuevos productos termoformados optimizados, y que este tiempo podría reducirse significativamente si gran parte del proceso de diseño se pudiera realizar con programas de simulación.

Tecnología en desarrollo
Hoy ya existen algunos programas de simulación de orden comercial que se están acercando a este objetivo. Los reportes de literatura técnica indican que varias firmas productoras de elementos termoformados están empleando estos programas con beneficios de ahorro de tiempo en desarrollo de nuevos productos que en algunos casos ha llegado al 80%. Esto, sin contar el ahorro en materiales de fabricación de moldes de prueba y de resinas de ensayo. Varios proveedores de tales programas los ofrecen con precios en el rango de US $6.000 a US $40.000, dependiendo de la sofisticación de los cálculos.

Entre algunos de los proveedores se encuentran: Polydynamics, que en 1992 lanzó al mercado su programa T-formcad. C-Mold que ha presentado varias mejoras a su programa original, como la versión C-Mold 2000 específica para Windows y con una mayor facilidad de interacción con CAD/CAM. Compuplast ofrece ahora un nuevo paquete de simulación, versión T-SIM. Fluent Inc. también está presentando su nuevo programa Polyflow 3.7, con varias ventajas en la predicción de los parámetros del proceso. El Consejo Canadiense de Investigación formó un consorcio de 15 empresas y universidades para desarrollar un programa de simulación del proceso de termoformación, del cual se espera ofrezca varias características optimizadas. Sherwood Technologies está desarrollando programas que analizarán únicamente las etapas de calentamiento y enfriamiento del proceso de termoformación. Por último, la Universidad de Massachussets, en Amherst, está desarrollando un programa de simulación que tendrá la capacidad de analizar inclusive la termoformación de láminas coextruidas.

Algunas generalidades
El alcance de los paquetes de simulación puede ser variado, pero los más avanzados entregan como resultado un despliegue gráfico de la parte moldeada, indicando el perfil de espesores, el estiramiento que ha sufrido la lámina en cada punto y la temperatura del producto a la salida del molde. Con esta información y los datos del material de fabricación, es posible calcular también propiedades mecánicas, tales como la resistencia a la compresión del producto terminado.

Varios programas de simulación permiten ubicar sobre la lámina original la distribución final de espesores, de tal manera que el procesador pueda predecir la localización de los puntos débiles del producto y modificar así el patrón de calentamiento de la lámina, para fortalecer estos puntos débiles. Tal proceso, puede también ayudar a mejorar la impresión de productos termoformados preimpresos en la lámina. Hoy, se ha estimado que la exactitud de la predicción puede acercarse al 10% del óptimo, al menos en las partes con formas simples.

La simulación comienza con un modelo CAD de la parte terminada o de la cavidad del molde. Para tener una idea más clara del desarrollo de la simulación, es preferible trabajar con programas capaces de operar con tres dimensiones. El usuario introduce en el paquete de simulación información relacionada con el material de fabricación del producto, la cual puede encontrarse en una base de datos previamente alimentada en el paquete. Por otro lado, también deben indicarse los parámetros de operación de la máquina termoformadora, como son las zonas de calentamiento del horno, el movimiento de la lámina, la geometría del preformador, el tiempo de activación del movimiento del preformador, la extensión de este movimiento, el tiempo de la entrada del aire de formación y el vacío, y la velocidad de enfriamiento de la lámina dentro de la cavidad.

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