El mercado demanda más aplicaciones especiales en inyección

Este año K, así denominado por la mega feria que tiene lugar en octubre, ha sido especialmente fructífero en tecnología para los moldeadores por inyección. El gran valor agregado que puede entregarse a los plásticos a través de aplicaciones no convencionales, ha hecho pensar a los grandes nombres en máquinas inyectoras y hoy ellos le responden al mercado con tecnología para manufactura de piezas complejas e interesantes relaciones entre costo y beneficio.

La tecnología multi-componentes dispone de configuraciones de máquina más accesibles, precisas y eficientes. Se abre la opción de convertir máquinas estándar en máquinas de moldeo de dos materiales a través de la adición de una segunda unidad de inyección. En tecnología de empaques, nuevos desarrollos siguen alzando la barra en eficiencia y productividad, y las piezas de moldeo de precisión hacen gala de tecnologías completamente nuevas. Todas son oportunidades de nuevos negocios, cada vez más cercanas.

Inyección de dos componentes
Arburg propone el empleo de su máquina más grande de la serie Allrounder, la versión 820S, para la inyección de dos componentes. Esta máquina de 4.000 kN de fuerza en la prensa ha sido adaptada para trabajar con dos componentes, a través de la adición de una expansión modular y de un sistema de control Selogica. Dichos cambios son el resultado de la flexibilidad que ofrece la máquina básica para adaptarse a varias configuraciones, en las cuales se pueden variar las aplicaciones y tamaños de los productos, como lo explica su fabricante.

Además de la fuerza de la prensa, la máquina cuenta con mayor capacidad para hacer productos, los cuales pueden llegar a pesar 1.860 gr en poliestireno. La distancia interna entre las barras guía es de 820 mm y el tamaño de las unidades de inyección puede estar entre 2.100 y 3.200 cc, empleando tornillos con diámetros de 70, 80 y 90 mm. La segunda unidad de inyección puede estar ubicada en posición vertical y contar con una capacidad de inyección de 150 cc.

Otras características se suman a las ya enunciadas: los sistemas hidráulicos de la máquina son rápidos y permiten ahorrar energía, la unidad de inyección puede ser cambiada con facilidad y la prensa está guiada por cuatro barras que permiten su operación en condiciones de máxima rigidez y estabilidad, de acuerdo con Arburg. La altura del molde es ajustable para adaptarse a varios tamaños y se emplean conectores rápidos para hacer las instalaciones de los controladores de temperatura y de los punzones de expulsión.

El módulo del cilindro de plastificación está localizado en el centro de la máquina y todas las conexiones eléctricas se ejecutan automáticamente durante el proceso de instalación o de remoción. Arburg explica que toda la unidad de inyección se encuentra soportada sobre una torre central giratoria, que permite un acceso más fácil para propósitos de limpieza y de cambio del cilindro o tornillo. Esto significa que cuando la unidad de inyección ya ha sido retraída y asegurada, se puede girar la torre para efectuar los cambios de cilindro y/o tornillo sin dificultad.

La designación "DUO Combi CS" representa una aplicación especial de Engel para moldeo multicomponente, en la cual dos unidades de inyección están colocadas horizontalmente y en sentidos opuestos. La unidad de inyección principal ocupa la posición normal, pero la unidad secundaria está ubicada en la posición normalmente ocupada por los eyectores, sobre la placa móvil. Una mesa rotatoria se ubica en la unidad de la prensa para operaciones de dos y cuatro estaciones, y a la vez, soporta el cubo central del molde de luz doble.

Battenfeld resalta los beneficios de la tecnología de co-inyección, donde además de mejorar las propiedades de la pieza inyectada se logra reducir la cadena de producción y se eliminan procesos posteriores, como pegado y soldadura. Afirma que el costo de una pieza puede ser significativamente reducido en la inyección de dos materiales, si en el interior de la pieza se emplea un material más económico. Esto, cuidando de que las propiedades del producto final cumplan con los requerimientos de desempeño mecánico, térmico y de consistencia lote a lote.

De forma particular, Battenfeld resalta que la precisión en la inyección de dos materiales es una parte relevante del costo de una pieza inyectada. Para obtener alta precisión en el peso del producto inyectado, es crucial optimizar el comportamiento reológico del material en las boquillas de inyección. La nueva máquina HM 10.000/7.700+7.700 BM B4 de la empresa, tiene una boquilla de dos canales que p ermite la inyección del núcleo cuando la inyección del material de la piel todavía no ha finalizado del todo. Debido a esto, pueden llenarse cavidades con una distribución regular del material del núcleo por los canales de flujo, conservando una alta calidad superficial. Con la ayuda de la fase simultánea, la velocidad del frente del fundido permanece constante y no se producen picos ni caídas de presión. Además, con la inyección piel-núcleo-piel, el material de la piel siempre está en la superficie de la pieza, logrando que selle. El proceso se controla a través del sistema Unilog B4. Con él, la empresa afirma que las líneas para inyección de dos materiales pueden registrar desviaciones de sólo 5 gramos en una pieza de 4.000 gramos.

Para Cincinnati Milacron, una máquina de inyección de multicomponentes cuenta con las mismas características que una máquina estándar, pero debe incluir unidades adicionales de inyección para permitirle al procesador inyectar más de una resina en la pieza a fabricar. Entre las aplicaciones más comunes se encuentran productos multicolores, como elementos electrónicos, teclados, cubiertas, etc. Los materiales preferidos son los que ofrecen mayor fortaleza y a la vez elasticidad. Por esto, los materiales pueden ser tanto rígidos como suaves. La unidad principal y las adicionales de inyección pueden funcionar secuencial o independientemente, pero aún así, la máquina puede ser operada como si se tratara de una máquina de un componente. Si se cuenta con una unidad de inyección vertical, ésta se puede ubicar a lo largo de un eje longitudinal para adaptarse a la posición del molde, aunque otra posible configuración es la del tipo L, con la segunda unidad ubicada en el lado opuesto al del operario. El proceso de control se realiza como en las unidades tradicionales.

Empleando unidades secundarias auxiliares, Krauss Maffei puede modificar con rapidez y de manera económica las máquinas antiguas de moldeo por inyección para convertirlas en unidades de inyección de dos componentes. Por otro lado, también vende máquinas nuevas con unidades adicionales de inyección requeridas para este propósito, en versiones horizontales y verticales. Una posibilidad es contar con una distribución en L: por ejemplo, con una unidad al lado de la otra en el plano horizontal, en el lado opuesto al operador.

También existe la posibilidad de hacer arreglos en V, en los cuales una unidad se monta verticalmente sobre una placa fija. Las unidades secundarias vienen equipadas con sus propios sistemas hidráulicos y de control. La comunicación con la máquina básica se realiza a través de una interfase lograda mediante una conexión simple. Un caso de aplicación es el que Krauss Maffei mostrará en la próxima feria K de Dusseldorf; una máquina KM80-160 CX se combina con una unidad de inyección vertical SP55. El producto a fabricar serán pistones para jeringas, compuestos de un material rígido para resistencia estructural y otro suave, que hará las veces de sello en la jeringa. El molde se compone de 8+8 cavidades, en donde el material suave no cuenta con una mazarota.

Eficiencia en moldeo de empaques 
La serie MacPET es una nueva contribución de Engel a la industria de los empaques. Durante la próxima feria K de Dusseldorf, una máquina de este estilo portará un molde de 96 cavidades para hacer preformas de PET. Entre las ventajas que promociona el fabricante se destaca la razón costo/beneficio, de la cual se afirma que es altamente conveniente en esta aplicación. En la serie se ofrecen sistemas para fabricar preformas de PET con moldes de cavidades múltiples (entre 24 y 96 cavidades por molde). Las máquinas están adaptadas con los mecanismos acodados y la plastificación suave de Engel.

También de Engel es el nuevo sistema MacPAC, diseñado para fabricar empaques a alta velocidad. Este es un mercado recientemente explotado por la empresa, y es consecuencia de la adquisición del negocio de los equipos de moldeo por inyección de SIG Corpoplast. Sus máquinas se distinguen por operar con un alto número de ciclos por minuto, gracias a que la prensa tiene codos de cinco puntos. Entre los contenedores que se pueden fabricar con esta tecnología se cuentan empaques de helados, yogur y margarina. Las fuerzas aplicadas en las prensas están en el rango de 1.250 a 3.500 kN.

El empleo de la nueva tecnología de colada caliente Husky en sus máquinas Hylectric permite obtener arranques más rápidos y mayor eficiencia. Así lo ha demostrado la empresa en varias aplicaciones, como la realizada en un modelo HL400 de esta serie, en la cual se instaló un molde de 2x96 cavidades para producir 1.800 tapas inyectadas por minuto. Además de la alta productividad, se lograron óptimos resultados en el desarrollo de la velocidad, control, limpieza y calidad del material fundido, al tiempo que se redujeron los costos de producción, según lo afirma el fabricante. Además de estos beneficios la empresa aduce tener una calidad mayor en los puertos de inyección, alto desempeño en el cambio de colores, un balance justo de propiedades entre todos los productos de la corrida y mayor facilidad de operación.

Otro avance importante de Husky para producción de empaques está representada en su nueva tecnología SwingChute, mediante la cual se acelera el manejo del producto terminado retirándolo más rápidamente del molde. Esta característica permite mejorar el tiempo del ciclo, y aporta más confiabilidad en la consistencia de la calidad, al tiempo que reduce el uso del espacio en la planta y el desperdicio de producción. En un ejemplo reciente de aplicación del concepto, Husky adaptó una máquina Hylectric 1000 con un molde para fabricar un contenedor de comida de 7¼ pulgadas de diámetro. Además implementó una serie de características de manejo del molde, entre las que se incluyó el sistema SwingChute como parte de la automatización de la máquina. El tiempo del ciclo fue de 5,9 segundos.

Tecnología para nuevas oportunidades
En materia de inyección de precisión, Engel presenta su nuevo desarrollo de celdas de producción con motores servo-eléctricos. Uno de los casos de aplicación propuestos es la fabricación de carcasas de pared delgada para baterías de celulares: empleando con este fin su máquina totalmente eléctrica, la E-Motion 200/55, la empresa afirma haber logrado tiempos de ciclo de 5 segundos en un molde de cuatro cavidades. En este segmento de producción Engel aplicará su nueva tecnología X-Melt y un robot de la serie ERS-1 para extracción del producto terminado.

En un segundo ejemplo de aplicación, una celda equipada con una máquina eléctrica Victory 200/60 unifica las prensas hidráulicas sin barras de guía, características de esta serie, con la unidad de inyección electromecánica E-Motion de la empresa. En la feria K esta celda hará uso también de la tecnología Optimelt para el moldeo por compresión de componentes ópticos de alta calidad. La celda está complementada con un robot ERC 13/1, producido por Engel.

Recientemente Husky lanzó al mercado su nueva tecnología Ultra Hot Runner de colada caliente, con la cual espera mejorar los tiempos de cambio, el balance de la resina en el llenado, facilitar los cambios de color y mejorar la calidad de las marcas de los puertos de llenado. El denominado UltraHeater es un calentador de boquilla revolucionario que es resistente a la humedad, tiene tiempos más rápidos de respuesta, ahorra energía y espacio en el molde. Estos detalles de diseño mejoran la ventana de operación del sistema de colada caliente hasta cuatro veces. En el nuevo diseño se incluye el sistema UltraGuide, que es una nueva punta para ser aplicada en las compuertas de las válvulas del molde.

La unidad de plastificación Lubrimelt, de Battenfeld, garantiza un procesamiento seguro de plásticos autolubricados. Con esta nueva tecnología de procesamiento, la resina a moldear puede contener un aditivo lubricante unido permanentemente por medio de un agente de acople, para generar un producto final con una tasa de fricción reducida y, a la vez, con una elevada resistencia a la abrasión. La unidad cuenta con diversas ranuras en la zona de alimentación, repartidas en el contorno del cilindro para facilitar el transporte, aún cuando el material tienda a resbalar por la pared como consecuencia de las velocidades de cizalladura demasiado bajas; el tornillo ofrece una relación L/D alta para garantizar la fundición completa de la resina.

El trabajo de desarrollo fue realizado con la cooperación de la Universidad de Montan, Loeben, Austria. En este tipo de proceso, adicionalmente se debe tener cuidado especial en el manejo de la temperatura, para, por un lado, lograr la fundición de la resina, y por otro, proteger la integridad de los aditivos contra los excesos de temperatura. Battenfeld ha desarrollado los cambios necesarios en los modelos HM y TM.

Milacron ha adoptado la tecnología microcelular MuCell de Trexel, la cual puede ser implementada en máquinas antiguas o nuevas. Otras empresas que usan esta tecnología son Ferromatik, Autojectors, Roboshot y Ohio. Los mercados de aplicación se encuentran los sectores automotriz, de la construcción, hogar, eléctrico, de bienes consumo y empaques. Los agentes espumantes usados son gases baratos y ambientalmente aceptables, como el dióxido de carbono y el nitrógeno en estado supercrítico. El tamaño de las celdas creadas en el espumado está entre 5 y 50 micrones en diámetro. Como consecuencia, se reduce el peso de las partes y se eliminan los esfuerzos internos y las tendencias a deformación que ocurren generalmente durante el proceso de enfriamiento de la pieza formada. Adicionalmente, la mezcla de resina con gases disueltos en estado supercrítico reduce la viscosidad en estado fundido, lo cual permite operar a una menor temperatura, mejorar las condiciones de llenado y reducir, e inclusive eliminar el tiempo de sostenimiento de la presión en el ciclo de inyección.

La serie C3 Sprinter de máquinas de moldeo por inyección de Krauss Maffei tiene como característica importante su versatilidad, como lo explica su fabricante. Por un lado, esta serie ofrece la posibilidad de emplear moldes apilados, de peso y capacidad de plastificación variados. Por otro lado, se puede emplear ahora por primera vez en cualquier proceso de inyección multicomponente. En un ejemplo de aplicación, Krauss Maffei escoge fabricar empaques para alimentos empleando una máquina KM 600-3500 C3. En este equipo instala un molde apilado que trabaja con ciclos de inyección muy cortos: el empaque tiene una capacidad de 500 ml y el molde tiene 8 cavidades en cada nivel. La alta capacidad de plastificación requerida en esta aplicación es suplida por el sistema HPX del fabricante. Esta demostración también será efectuada en la próxima feria K. La posibilidad de la inyección multicomponente se hace fabricando un recipiente de 400 ml de capacidad.