Integración de procesos y pasos, una tendencia en la feria K de la industria de los plásticos

Entre las principales novedades que se vieron en materia de inyección en la pasada feria K, se destacaron algunas iniciativas de gran complejidad técnica, que combinan en un mismo ciclo y en una misma máquina dos o más procesos. Así mismo, fue importante ver cómo los ensamblajes en el molde fueron protagonistas. Encuentre a continuación algunas de las soluciones tecnológicas presentadas en Dusseldorf.

Inyección y extrusión, una combinación atractiva
La fabricación de piezas largas de pared delgada, estilo perfiles de plástico con un largo definido, ha sido un reto para los transformadores. Con el proceso de inyección este tipo de piezas son producidas en un único ciclo y pueden ser diseñadas con elementos geométricos adicionales y de una u otra forma con cualquier estructura superficial. Sin embargo, existen restricciones de orden físico y económico en cuanto a la longitud de una pieza moldeada por inyección: en un molde enfriado, la viscosidad del material fundido es limitada, y esto puede ocasionar rechupes y deficiencias superficiales al final del recorrido del flujo. 

Ahora bien, fabricar este tipo de piezas mediante extrusión es una opción económica que permite manejar sin mayores limitaciones el largo de los perfiles. No obstante, es inviable integrar elementos geométricos como aletas o pestañas de fijación en ángulos rectos de la dirección de extrusión. Adicionalmente, es imposible definir la estructura de la superficie. 

Con esto en mente, surgió el proceso Exjection, que combina las ventajas de la extrusión y de la inyección, a la vez que evita sus desventajas. Engel presentó en la feria esta técnica que provee una opción costo-eficiente para producir perfiles largos con piezas integradas de refuerzo y elementos de decoración a través de un único punto de inyección y en un solo proceso.

La principal diferencia entre Exjection y la inyección tradicional es que el molde con la forma, digamos, de un perfil, se mueve en ángulos rectos hacia el eje longitudinal de la máquina, en sincronía con la inyección del material fundido. El movimiento del molde crea un volumen libre en la cavidad, que es llenado por un flujo permanente de material fundido.

Durante la feria K, la compañía austriaca demostró el proceso Exjection con su línea de inyectoras eléctricas Emotion 200/55. La pieza fabricada durante la exhibición fue un perfil de 930 mm, con un espesor de pared de 1,2 mm.

Inyección, reacción y cambio de color
Uno de los principales focos de interés para los visitantes del stand de Krauss Maffei fue la demostración de SkinForm, un proceso que combina la transformación de PUR con moldeo por inyección. Según la compañía, esta técnica reduce los costos de manufactura para piezas de gran volumen que requieren ensamblaje. El proceso SkinForm recubre un sustrato termoplástico con una capa de poliuretano. El espesor y color del recubrimiento pueden ser modificados de forma automática. La operación de este sistema fue presentado mediante la fabricación de una pieza automotriz (la parte interna de la puerta de un vehículo) con PA y PUR en dos colores. 

En la primera fase del proceso, la parte termoplástica es inyectada. En la segunda fase, dentro de la misma máquina, un recubrimiento de poliuretano del color elegido es sobremoldeado. El PUR es vertido por varios cabezales de mezcla de forma permanente en el molde. 

La celda de manufactura incorporó dos robots de 6 ejes, que tenían las funciones de aplicar el agente de desmoldeo, tomar las partes del molde y manipularlas para eliminar la mazarota y las rebabas. Otro robot montaba unos soportes para ensamble y el producto quedaba listo. Para esta aplicación Krauss exhibió la máquina de mayor tamaño que ha presentado hasta la fecha en una feria industrial. La celda completa de manufactura (incluyendo los robots) midió 21 metros de largo y pesó cerca de 200 toneladas.

Preparación de compuestos e inyección
La disponibilidad de materiales personalizados es un factor de creciente importancia, por eso una de las novedades fue el sistema de formulación de compuestos en una máquina inyectora, presentado por Engel. En conjunto con otros socios estratégicos, Engel desarrolló el sistema HTS en el cual una amplia gama de formulaciones pueden ser rápidamente plastificadas, hechas compuestos y moldeadas en especimenes de prueba para ser sujetas a inspecciones. El sistema HTS incorpora procesos de medición, mezclado, moldeo por inyección, pruebas y evaluación de la información. El núcleo de la celda de producción es una máquina de dos componentes completamente eléctrica Engel e-motion 200H200W/100 Combi. De acuerdo con la compañía, esta solución tecnológica no es únicamente para fabricantes de compuestos y productores de materias primas, sino también moldeadores que desarrollen sus propias formulaciones.

Un paso más allá del desarrollo de compuestos
Krauss Maffei desarrolló un nuevo concepto para reducir los tiempos de ciclo en la producción de partes moldeadas. El nuevo sistema, presentado durante la feria, incorpora extrusión, inyección y el proceso de reacción en una misma celda. Durante la feria, la demostración en vivo de esta tecnología se realizó mediante una celda automatizada de producción para una pieza de dos componentes con un amortiguador de vibraciones. 

La pieza de dos componentes es fabricada en un molde de mesa giratoria con colada caliente en cuatro fases. El cuerpo y el anillo de la pieza son moldeados con PA. Luego, el anillo es sobremoldeado con TPU-X, como elemento conector. En el tercer ciclo, las cavidades restantes son llenadas con TPU-X. La cuarta fase del proceso es la extracción de la pieza terminada. 

El molde está diseñado de tal forma, que le permite al robot entrar y extraer la pieza con el molde cerrado. Esta solución incrementa la productividad del sistema, por lo que el procesamiento continúa en otras estaciones durante la extracción de la pieza. El sistema exhibido en la feria fue prueba de la versatilidad y potencial del IMC (injection moulding compounding) para pesos de inyección pequeños y medianos.

Inyección con efecto espumante
Uno de los lanzamientos de Netstal fue su nueva línea de inyectoras híbridas EVOS, que opera con motores servo para accionar el tornillo. De acuerdo con la compañía, esta configuración permite obtener ahorros de tiempo de operación y de energía. Los ejes de las máquinas EVOS son accionados de forma individual por medio de controladores digitales de ciclo cerrado. De esta manera, Netstal asegura que se logra un mejor control y reproducibilidad del proceso. Durante la feria, la compañía de origen suizo exhibió el modelo EVOS 3500, integrado con etiquetado en el molde y con el proceso MuCell de Trexel. La máquina operó con un molde 4+4 de Plastisud, de Francia, en la fabricación de contenedores de 500g de capacidad en ciclos de 5 segundos. Mediante el proceso MuCell se introduce una pequeña cantidad de nitrógeno en la masa fundida para lograr un efecto espumante y reducir el peso del producto. 

Ensamblajes complejos
Una caja plegable de plástico fue uno de los productos que Arburg fabricó en la K 2007. Las cinco piezas que componen la caja plegable se fabricaron en cinco cavidades distintas de un llamado "molde de inyección de familia" en un solo proceso de inyección. Las piezas son un fondo, así como dos laterales cortos y dos largos. Para trabajar sin bebedero y así realizar el montaje fácilmente, el molde está equipado con un canal caliente completo y un control en cascada. La caja plegable terminada mide 40 x 30 x 15 centímetros y pesa un kilogramo. 

Tras el ciclo de moldeo por inyección, el sistema de robot Multilift recoge las cinco piezas del molde al mismo tiempo y las posiciona una detrás de otra en la estación de montaje. El proceso de depósito comienza con el fondo. A continuación se colocan los dos laterales cortos. Éstos se unen al fondo. Acto seguido se sitúan los dos laterales largos, que se posicionan exactamente y se unen al resto. El sistema de robot recoge la caja plegable completa y la sitúa en la cinta transportadora. 

El elemento principal de la celda es una Allrounder 920 S 5000-4600 con una distancia entre columnas de 920 x 920 milímetros, una fuerza de cierre de 5000 kN, así como la nueva unidad de inyección 4600 de Arburg con diámetros de husillo de 80, 90 o 100 milímetros y un peso por inyección máximo de 2.583 g PS.

Ferromatik Milacron presentó una celda para producir una bisagra flexible para asientos de inodoros, que emplea PP en combinación con TPE flexible y reemplaza el modelo estándar de tapa con dos bisagras. La máquina empleada fue una K-TEK 450 ETW con un molde de placas apiladas Este modelo tiene una fuerza de cierre de 450 toneladas y operó con un molde cúbico de seis cavidades por cara y 1800 mm de diámetro. El peso del molde es de 12 toneladas por lo que el momento de rotación es considerable. Cada rotación de 90° se efectuó en solamente 1.5 segundos. 

Por su parte, Battenfeld exhibió una máquina Vertical R 75/350, de 75 toneladas de fuerza de cierre. Esta inyectora tiene una mesa rotatoria que le permite fabricar piezas con materiales compuestos por el proceso de moldeo de insertos y combinando con varias etapas de ensamble que se llevan a cabo directamente dentro de la máquina. En la feria, el producto fabricado fue un juego