El moldeo por inyección se reinventa

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Entre las novedades que se han presentado en las últimas ferias europeas para la industria plástica puede identificarse una marcada tendencia a la innovación en el proceso de moldeo por inyección. Más allá de elevar eficiencia y tonelaje, los proveedores han sorprendido con tecnologías que revolucionan el concepto básico, y abren la puerta a productos con espectros de propiedades completamente nuevos.

Es el caso de nuevos procesos que combinan inyección y soplado para producir contenedores, el proceso de inyección espumada que combina fibras largas y la co-inyección de materiales elastoméricos. Adicionalmente se abren nuevas posibilidades en el tema de eficiencia energética, y la inyección se expande tanto hacia arriba en altos tonelajes, como hacia abajo, con aplicaciones en el rango micro que sorprenden por su precisión.

También en el rango de accesorios para moldes se abren posibilidades interesantes que permiten tener mayor control y eficiencia e incrementar el conocimiento en el monitoreo del proceso. En este artículo ahondamos en estas innovadoras tecnologías.

Sistema de máquinas Blowliner: combinación inyección y soplado-estirado

El proceso de inyección de plásticos se caracteriza hoy en día por ofrecer soluciones inteligentes y completas. Aquí cuenta sobre todo cuando se pueden combinar dos tecnologías que ofrezcan ventajas al productor. La firma Mould&Matic Solutions GmbH de Austria desarrolló un nuevo sistema de maquinaria llamado "Blowliner"que combina en un solo paso los procesos de inyección y de soplado-estirado. Esta máquina consta de una unidad de inyección de cerrado vertical con una estación de soplado, cuyo nuevo desarrollo incluye su sistema de automatización.

Un robot lineal con sistema de agarre toma la preforma inyectada en la máquina vertical de hasta 4000 kN de fuerza de cierre y la coloca en la estación de soplado con 800 kN de fuerza de sujeción, donde es finalmente estirada y soplada. Después de que el producto está listo, se retira automáticamente y se lleva directamente a una línea de soplado o puede ser dirigido a una estación de almacenamiento y apilamiento. La máquina Blowliner ofrece un rango de producción para contenedores desde 5 ml hasta 10 l de volumen.

Los cálculos del fabricante indican que esta máquina es una opción económicamente interesante sobretodo cuando se fabrican botellas o contenedores con volúmenes entre 100 y 500 ml para producciones de hasta 50 millones de piezas. La firma austriaca reporta que gracias a su concepto innovador, tanto el molde de inyección como el de soplado estirado tienen gran accesibilidad y pueden ser cambiados sin necesidad de puente grúa, usando solamente un carro de montaje manual.

Micro inyección con elastómeros

La empresa LWB Steinl GmbH & Co. KG, de Altdorf, Alemania recibe desde hace un tiempo considerable requerimientos para la producción de piezas de mínimo tamaño de manera automatizada y sin necesidad de trabajo adicional, fabricadas en polímeros termoplásticos, cauchos y otros elastómeros. Gracias a esto, la empresa presentó la máquina vertical VCRS 100/10 con una fuerza de cierre de 100 kN con un marco en forma de C y una unidad de plastificación e inyección de precisión con tornillo de 14/16 mm,con un volumen de inyección entre 4.5 y 10 cm3.

La máquina está diseñada para procesar granulado estándar, tiras de caucho y con accesorios adicionales puede trabajar silicona sólida. La repetibilidad del peso de inyección se encuentra en ±0.005 g. En combinación con un sistema de cierre de aguja y canal frío, o de un sistema de canal caliente, es posible fabricar económicamente artículos libres de rebaba. La máquina ocupa un área de 1 m2 en el que se incluyen además dos sistemas de atemperamiento.

Espumas resistentes a la flexión

Con el fin de producir piezas de bajo peso y al mismo tiempo de gran resistencia a la flexión, los investigadores del instituto Fraunhofer ICT de Pfinztal, combinaron el conocido proceso MuCell con un sistema mezclador para inyección para generar un proceso de espumado directo de polipropileno, que incluye un refuerzo de fibras largas. El gas de espumado (N2o CO2) se guía directamente al fundido.

En el momento del llenado la presión cae rápidamente y con esto se espuma la masa a moldear. Dependiendo de las condiciones del proceso se puede generar una pieza de espuma integral que consta de un núcleo espumado y una piel exterior compacta. Estos productos se comportan como placas de compuestos en sándwich, son geométricamente estables y bastante livianos.

Para endurecer estos compuestos con fibra de carbono no se pueden usar las microondas, debido a que los materiales eléctricamente conductores las reflejan. Sin embargo, si se logra suspender tan solo el campo magnético en el compuesto, se induce una corriente que calienta la pieza rápidamente. Los investigadores presentaron un sistema de antena de microondas que desvía la radiación y permite calentar compuestos con fibra de carbono eléctricamente conductores.

Piezas en serie de TPU-X de dos componentes

Los rodillos para el transporte de papel son piezas de alta sensibilidad, por ejemplo cuando son usados en impresoras, copiadoras y cajeros automáticos. Durante mucho tiempo estas piezas se fabricaron con ejes de acero y rodillos hechos de una mezcla vulcanizada de caucho. La empresa Hunold + Knoop Kunststofftechnik GmbH desarrolló una alternativa que reduce notablemente la cadena de proceso y baja sensiblemente los costos de producción. En solo un paso,en máquinas convencionales, se pueden generar piezas de TPU-X reticulado. La solución patentada usa un pequeño dispositivo adicional, que permite procesar simultáneamente un poliuretano termoplástico al añadirle un reticulador líquido.

De esta manera se producen piezas que tienen mucho mejores propiedades mecánicas que las anteriores hechas de mezclas de caucho vulcanizado. Entre ellas se cuentan su excelente capacidad de amortiguación de vibraciones, unas buenas propiedades de agarre, resistencia a altas temperaturas, entre otros. Los costos pueden reducirse aún más si el eje metálico se sustituye por un material como la PA con alta concentración de refuerzos.

Nuevas opciones para incrementar la eficiencia energética

La nueva solución de Engel "EcodriveR" puede lograr la reducción energética de máquinas de inyección hidráulicas en hasta un 50% y con esto incrementar su rentabilidad de manera significativa. Todo esto con un montaje de baja complejidad de ciertos accesorios. La empresa austríaca asegura que con este nuevo sistema se pueden controlar también máquinas hidráulicas de motor asincrónico y bombas de regulación eléctricas. Para esto se instala un convertidor electrónico de frecuencias que controla la rotación de los motores de las bombas de acuerdo a la necesidad de potencia.

El líder de la división de servicio al cliente de Engel, Wolfgang Degwerth, dice que "ya las primeras aplicaciones muestran que el requerimiento energético de las máquinas, dependiendo de la aplicación, puede reducirse en hasta un 50% y esto sin influir en el tiempo de ciclo, calidad de los productos o reproducibilidad."

Con el sistema EcodriveR, los motores de la máquina de inyección solo están activos cuando la máquina necesita realizar movimientos, por ejemplo cuando se abre y cierra el molde o al plastificar e inyectar. Durante el tiempo de post-presión y la dosificación, la velocidad rotacional de las bombas hidráulicas se reduce, y durante el enfriamiento incluso, permanecen estáticas sin consumir energía eléctrica.

Este sistema está disponible para todas las máquinas Engel de hasta tres motores asincrónicos y bombas de regulación eléctricas. En muchos países, reporta la compañía, este tipo de mejoras es incluso apoyada con recursos de los gobiernos locales. La empresa Billion S.A.S de Francia, fabricante de máquinas de inyección, ha reportado que su modelo completamente eléctrico Select H6500-600T con fuerza de cierre de 6000 kN tiene un consumo energético específico de 0.32 kWh/kg al producir cajas de almacenamiento colapsables en un molde por etapas. Los costados de la caja que pesa 680 g son ensamblados de manera automática junto a la máquina.

Otro desarrollo amigable con el medio ambiente desarrollado en conjunto con la empresa Biofibre GmbH de Altdorf en Alemania, se produce en una máquina totalmente eléctrica Select de un material biodegradable reforzado con fibras naturales basado en acetato de celulosa. Según el espesor de pared, el producto puede biodegradarse completamente en cuestión de semanas o de meses.

Canal caliente de doce cavidades con control único

La empresa alemana Heitec Heisskanaltechnik GmbH con sede en Burgwald, presentó una línea de soluciones para canal caliente que incluye un sistema multi-boquillas para la inyección lateral de artículos plásticos y permite atender 12 cavidades con un solo sistema de canal caliente. Esto minimiza la complejidad de los sistemas de control, debido a que el monitoreo de la temperatura de doce cavidades solo requiere de un punto de regulación. Sus dimensiones permiten que se pueda ubicar en moldes mucho más pequeños.

La compañía asegura que el diámetro más reducido para realizar sello es de 64 mm. De esta manera en un círculo de cerca de 76 mm se pueden colocar ahora 12 puntos de inyección, en lugar de 8 como era usual hasta ahora.

La elongación térmica de la boquilla ya no juega un papel fundamental debido a puntos de inyección "recalentados", debido a que la expansión térmica se compensa en este diseño con una división del cuerpo de la boquilla. Este nuevo desarrollo ha sido predestinado para el trabajo de piezas complejas en cuartos limpios.

Monitoreos de temperatura ahora más fáciles

La firma Priamus System Technologies AG de Suiza desarrolló un sensor de temperatura que puede usarse en el molde de inyección para medir valores de hasta 320 °C. El sensor se utiliza para el monitoreo, control y regulación del proceso de inyección y gracias a su diseño robusto, afirma la empresa que es ideal para su uso en procesos de alta temperatura. Entre ellos se cuenta la transformación de duroplásticos, elastómeros y silicona líquida, al igual que la inyección de plásticos técnicos en el rango de los termoplásticos. En caso de trabajar con aplicaciones de medios abrasivos como polímeros reforzados con fibras, se pueden solicitar los sensores con membranas de medición endurecidas.

Como un nuevo desarrollo, la firma presentó también un nuevo sensor de temperatura de fundido para usarlo en la boquilla de la máquina o en el distribuidor del canal caliente. Este sensor está adecuado para el trabajo no solo a temperaturas de hasta 450°C, sino que soporta las altas presiones que se desarrollan en estos puntos de la máquina. Este tipo de sensores también cuenta de manera predeterminada con membranas endurecidas para el trabajo con resinas con alto porcentaje de refuerzo.

Priamus System Technologies AG desarrolla además unidades de revestimiento para acoplar de manera ideal sus sensores de presión y temperatura al interior de los moldes de inyección. En comparación con los métodos tradicionales para instalar sensores en los moldes, el sistema Priafit de Priamus permite regular la distancia de instalación por medio de roscas y camisas de distanciamiento variable que eliminan la necesidad de manufacturar roscas de gran profundidad en el molde y de fabricar niples de montaje y distanciamiento con altos niveles de precisión.

 

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