Últimas tendencias en inyección de multimateriales en feria K 2001

Para hacer una revisión de las últimas tendencias en la inyección de multimateriales, es conveniente en primer término examinar los diferentes métodos que existen para realizar este proceso. Netstal, en su página de Internet trae una explicación sucinta de estos métodos: la inyección de multimateriales se divide en operaciones, una de sobremoldeo y otra de bi/co-inyección.

Sobremoldeo
La inyección de multimateriales por sobremoldeo contiene variantes que incluyen en primer lugar la técnica de placa rotacional, en la cual la mitad del molde es móvil y tiene la posibilidad de rotar. La mitad fija del molde contiene las variaciones geométricas necesarias para dar el acabado final al producto. En este sentido, la mitad del molde que es móvil no aporta cambios en la geometría durante el ciclo de moldeo. Esta variante se aplica en la fabricación de vasos, manijas, tapas y sellos.

La segunda variante de sobremoldeo es la de placa con registro, en la cual el segundo componente se introduce a ambos lados del primero. Se aplica en la producción de ruedas de ajuste, estilógrafos, cepillos de dientes, corta papeles, etc.

Una tercera variante del método de sobremoldeo es la técnica de transferencia, en donde la pieza inyectada en primer término es colocada en una segunda cavidad para recibir el segundo material. Esta técnica ofrece un alto grado de versatilidad en el diseño y puede ser empleada para fabricar, por ejemplo, rodillos de transporte en impresoras, moldeados técnicos y cepillos de dientes.

En cuarto término está la técnica de inyección de multimateriales empleando un contramolde deslizante . En este caso, después de inyectar el primer componente en la cavidad se desplaza el contramolde dejando el espacio disponible para inyectar el segundo componente. La técnica se adapta en casos en que el contramolde sea de un diseño simple y operable dentro del molde. Se puede aplicar para hacer manijas, tapas y sellos, por ejemplo.

Bi-inyección y Coinyección
La segunda técnica de inyección de multimateriales es la de bi/co-inyección y se distingue porque no existen movimientos en las cavidades de los moldes. Los componentes pueden ser inyectados simultáneamente o con un grado de desfase entre ellos. Cuando la inyección de los componentes ocurre simultáneamente, bi-inyección, la distribución de ellos depende en gran proporción de la posición de las compuertas de entrada a las cavidades. Ya que no existe un mayor control para la distribución de los componentes, esta técnica se emplea para fabricar productos que no quedan a la vista en los ensambles finales. Por otro lado, cuando se aplica un control excelente en la distribución de los componentes, co-inyección, se pueden hacer productos de pared delgada como preformas, carcasas de electrodomésticos y productos para la industria automotriz.

Maquinaria y equipo
Tomamos en cuenta las anteriores precisiones para hacer una reseña de los desarrollos más recientes anunciados por los proveedores de equipos de inyección de multimateriales, los cuales podemos apreciar en la actual versión de la K 2001, en Düsserdof, Alemania.

Netstal exhibe una máquina que es una nueva versión correspondiente al grupo de la serie SynEnergy 2C, diseñada para realizar inyecciones de multimateriales. Esta máquina es de 660 toneladas y amplía la serie que antes comprendía el rango desde 60 a 420 toneladas de fuerza en la prensa. La compañía hará una demostración fabricando piezas de PBT y caucho de silicona líquida termofija, LSR. El procesamiento de LSR en moldeo por inyección compuesta (2C) permite eliminar etapas posteriores elaboradas de ensamble y la reducción de operaciones logísticas correspondientes al ensamble.

Por otro lado, la calidad de los productos mejora dada la inyección simultánea de los componentes. Netstal ha considerado dos diferentes métodos para producir artículos moldeados de LSR/termoplásticos. El primero, por anclaje mecánico, el cual se logra dejando huecos que traspasan las secciones del termoplástico donde se embebe la silicona líquida. Este sistema requiere la construcción de un tipo más complejo de molde. El segundo método considera el uso de siliconas líquidas que tienen una mayor capacidad de adhesión al componente termoplástico. En tal caso, se facilita el diseño del molde y a la vez se tiene un mayor grado de libertad y flexibilidad. Estos procedimientos sofisticados de moldeo requieren el empleo de máquinas de inyección muy rápidas y que operen con un alto grado de precisión. Netstal afirma que sus productos ofrecen estas características y que además, pueden ser operados manteniendo un alto nivel de rendimiento económico.

En términos generales, la serie SynEnergy 2C está habilitada para operar por cualquiera de los métodos de moldeo ya mencionados. Y la industria automotriz ha tomado ventaja considerable de este hecho desde hace bastante tiempo. El resultado ha sido la generación de una mayor creatividad en los diseños y la fabricación de partes que desempeñan funciones más adelantadas.

De acuerdo con Juergen Ehritt, de Battenfeld of America, los productores de maquinaria hoy en día reciben requerimientos de sus clientes para desarrollar procesos de producción que consoliden las partes de los productos terminados, que hagan innecesario aplicar acabados pintados, con costos de producción más reducidos y que posibiliten el empleo de materiales reciclados. En moldeo por inyección, han aparecido los procesos de inyección de multimateriales y la coinyección con material espumado (proceso Mucell), que están orientados a lograr estos objetivos.

Battenfeld presenta en la feria K 2001 una máquina hidráulica HM 3500/1900 + 130L B4, para coinyección, con la segunda unidad de inyección en forma de L. En esta máquina se producirá una columna B, con un nuevo mecanismo para el corte del material decorativo dentro del molde. La serie HM ha sido adaptada para operar con fuerzas de cierre bajas. Otra máquina, la HM 1600/525 + 130 L B4, muestra su desempeño en la K 2001 mediante la producción de un inserto para la boquilla de una ducha, en la cual se combina en un paso la inyección de un termoplástico con una silicona.

Al lado de estos avances, Battenfeld anunció el desarrollo de un sistema de boquilla modular con base en insertos intercambiables, que permite a los procesadores beneficiarse de todo el rango de la tecnología de moldeo de multimateriales. El sistema estándar de una boquilla para la inyección de capas múltiples o de coinyección, como se mencionó antes, puede ser modificado fácilmente para lograr el método de inyección por intervalos clásico, con dos o una abertura en la boquilla. En el primero, el material que forma la piel del producto es introducido a la cavidad en primer término y en segundo término, el material que va en el centro es introducido con algún desfase. El proceso de inyección continua de manera simultánea hasta que la cavidad queda completamente llena. La compuerta puede sellarse introduciendo una cantidad adicional pequeña del material que conforma la piel del producto.

Para esta técnica, Battenfeld desarrolló una boquilla con dos distribuidores de material que se coloca entre las unidades de la máquina y el molde de inyección. De esta manera, el procedimiento de inyección puede llevarse a cabo logrando una mejor distribución del material que se introduce en el centro, y sin dejar marcas debidas a los cambios de materiales. La característica esencial de esta boquilla es el diseño concéntrico de los alimentadores central y externo, cada uno de los cuales está conectado a una tapa en la entrada de la boquilla. Por lo tanto, los dos alimentadores pueden ser operados de manera separada para permitir un flujo de material preciso. Cuando se requiere, se puede hacer la inyección de un producto de un solo material cerrando uno de los dos alimentadores. La inyección por intervalos implica la introducción de los componentes de manera secuencial. Los componentes fluyen uno dentro del otro para proporcionar un acabado irregular deliberado en el producto terminado. La boquilla de dos distribuidores se modifica cambiando un inserto. Para esta aplicación, Battenfeld desarrolló una boquilla de reacción rápida que ayuda a hacer el cambio de materiales en intervalos de tiempo muy cortos. La boquilla de dos distribuidores puede armarse con un inserto separado que facilita la inyección de los componentes a través de compuertas diferentes. Ya que la cabeza de la boquilla contiene vías separadas para cada polímero, el concepto básico de la boquilla con dos distribuidores puede emplearse para la aplicación de técnicas que involucran, por ejemplo, la colocación de las preformas en otra cavidad por el método rotacional.

Las máquinas de moldeo por inyección de Battenfeld de las series CDC, BK y HM pueden ser equipadas con la boquilla de dos distribuidores para la inyección de multicomponentes por coinyección o por inyección por intervalos. Así mismo, estas máquinas también podrían trabajar realizando moldeos con un solo material. El cambio de los insertos se realiza rápidamente, minimizando de esta manera los tiempos muertos.

Un proceso similar de coinyección o de estructura tipo sándwich, como prefieren llamarlo algunos proveedores de maquinaria y convertidores, se puede lograr de acuerdo con Twinshot Technologies, de Rifton, N.Y., empleando un solo barril convencional. El proceso se denomina Twinshot y se lanza por primera vez en la K 2001. En él, se emplea un tornillo dentro de otro tornillo para procesar dos corrientes independientes de plástico fundido (ver diagrama). Las dos corrientes se combinan en la punta del tornillo, donde se encuentra una válvula de cierre. Este diseño es considerado simple por su fabricante y también se afirma que puede aportar la ejecución de procesos de coinyección a un menor costo, sin emplear máquinas más especializadas, haciéndolos accesibles a más procesadores. Con el proceso se pueden lograr combinaciones de materiales duros y suaves, o de tipo encapsulado conteniendo remolidos o reciclados en el centro de las estructuras; todo realizado en un ciclo simple.

Demag Ergotech exhibe en la K, un molde especial que permite la producción de una pieza médica de tres componentes, empleando tecnología de Gram Technology ApS, de Birkerod, Dinamarca. Este molde muestra por primera vez el concepto de placa central rotatoria girando en incrementos de 90° y permitiendo así la inserción de tres estaciones de moldeo por inyección. Hasta ahora, la tecnología de placa central se aplicaba con giros de 180°.

Sandretto Industrie SpA, presenta en la K 2001 un modelo de máquina de la serie Nine, de 550 toneladas, equipada con una segunda unidad de inyección de Windsor, un nuevo miembro que acompaña a Sandretto en el Grupo Cannon. La unidad de inyección se denomina PlugExpress y además contendrá un sistema Logigas de inyección con gas presurizado.

Windsor Kunststofftechnologie GMBH, de Hanau, Alemania, exhibe su concepto PlugXpress de tecnología de inyección de multimateriales incorporando además un robot de Kuka. El centro de esta demostración de una máquina Sandretto SNT de 5000 kN, equipada con una unidad PlugXpress tipo WKT7 (Euromap 707) para la inyección del segundo componente. El proceso de inyección seguirá el método de coinyección, en el cual el componente principal, una poliamida reforzada, se introduce en primer término seguida de otra no reforzada. El proceso también incorpora una placa adaptadora para coinyección que une las corrientes de materiales sin necesidad de emplear mecanismos complicados de conducción de flujos. Esta placa se encuentra ubicada entre la placa estacionaria de la máquina y la placa fija del molde. Después que se ha efectuado la inyección de los dos componentes termoplásticos, la unidad de inyección de gas lo envía a manera de un tercer componente hacia la cavidad del molde.