La integración de procesos en inyección se destaca en K2013

Uno de los placeres de ir a la K en Düsseldorf es poder ver de primera mano la carrera tecnológica por innovar, con ofertas cada vez más eficientes y con soluciones que sorprenden por su belleza y complejidad. Este año, como ha sido tendencia, la presentación se caracteriza por las soluciones que sintetizan en una sola unidad de producción varios pasos que anteriormente se realizaban de forma independiente, así como por la apuesta de los fabricantes hacia la mejora de la eficiencia energética.

En el campo de inyección, destacan las tecnologías para inyección multi-componente. Los productos sobre-moldeados, la combinación de materiales suaves y blandos y la integración de diferentes etapas de producción dentro de una sola celda constituirán el plato fuerte de la presentación en la feria.

Moldeo multi-capas
Cada vez es más frecuente fabricar en plástico componentes ópticos de alto valor para la iluminación de automóviles y edificios. En este sentido hay dos tendencias. La primera es la sustitución del vidrio por materiales más ligeros y económicos como los polímeros y la segunda es el mayor grado de libertad que abre el trabajo con los polímeros mismos. El reto esta en compaginar una alta calidad óptica con una buena eficiencia económica.

En la feria K, Engel demostrará cómo con la ayuda de la inyección multicapas esta dicotomía se puede resolver. Para esto, se usará una Engel e-motion 200/110 T con un robot lineal viper 12 integrado y un molde de la firma Krallmann (Hiddenhausen, Alemania). En primer lugar se generará una preforma inyectada a la que en un paso posterior se le inyectarán sucesivas capas del mismo material. La ventaja sobre el procedimiento de una sola capa es que gracias al proceso de varias capas, los posibles puntos de error se compensan y con esto se logra una mayor calidad óptica. Además, los tiempos de enfriamiento y con ello los tiempos de ciclo se acortan drásticamente. Adicionalmente, Engel demostrará que el proceso descrito sólo necesita una máquina de inyección, incrementando aún más la eficiencia en costos de los productos.

Durante el evento K 2013, JSW presentará dos máquinas de la serie J-AD con fuerza de cierre de 1400 y 3500kN. La J140AD moldea una pieza hueca técnica en PP (de 80 gramos en un tiempo de ciclo de 60 segundos). Después de esto las piezas son ensambladas en el molde apropiado y finalmente moldeadas en la circunferencia con PP. La J350AD produce un contenedor hemisférico transparente en PP (con 400 g de peso de inyección en menos de 17 segundos). Esta característica representa un ahorro del 30% en el tiempo de ciclo en relación a las máquinas comparables, de acuerdo con el fabricante japonés.

Con movimientos precisos y sincronizados de todos los ejes relevantes más las funciones paralelas de alta reproducibilidad la empresa busca garantizar una buena aireación de molde. Se pueden integrar hasta seis funciones de compresión y apertura del molde en una sola operación de cierre. La acumulación de presión de cierre e inyección pueden funcionar con sincronización exacta. Se puede definir un perfil de acumulación de presión de cierre para cada punto a lo largo del patrón del proceso de inyección.

Decoración y etiquetado en el molde
Sumitomo (SHI) presentará dos novedades técnicas. La primera será la Systec SP, una máquina de empacado basada en la plataforma Systec, y la segunda será una celda de producción IML/IMD (etiquetado y decorado en el molde) completamente automatizada, en la cual por primera vez, se estará inyectando en un solo paso una pantalla sensible al tacto múltiple.

La máquina Systec SP 280, con fuerza de cierre 2800 kN que se presentará en la feria, está diseñada para el moldeo de empaques por inyección. La sigla “SP” es la abreviatura de “Speed Performance”. Este nombre está respaldado por un sistema de motores híbridos y otros módulos específicos. En la exhibición de Düsseldorf se demostrará la inyección de un balde decorado en el molde (con un volumen de 1.2 L). El tiempo de ciclo será de 5.3 s para un peso de PP inyectado de 84 g. La remoción paralela del balde y la inserción de la etiqueta serán llevadas a cabo por un sistema de manejo lineal de alta velocidad desarrollado por Sepro Robotique en colaboración con Machines Pagès.

Dentro del equipamiento técnico de la máquina se  encuentra un sistema de protección activa del molde denominado activeQ, el cual le da al usuario la oportunidad de acelerar cada pieza, o cada movimiento de la máquina relacionado con el proceso, incrementando la eficiencia del tiempo de ciclo y la productividad de la máquina. Todos los ejes relacionados con el ciclo de inyección pueden ser movidos en paralelo.

La manufactura de la pantalla sensible al tacto múltiple se realiza en una máquina Systec 210 (fuerza de cierre 2100 kN) incluida en una celda de trabajo totalmente automatizada para la producción en masa. Las películas funcionales desarrolladas por PolyIC son películas de recubrimiento basadas en PET con estructuras metálicas conductoras y delgadas. Estas películas estan recubiertas por dispersión con PMMA en el proceso de IML. El marco delgado, que también es inyectado, se decora al mismo tiempo usando IMD, un terminado de laca color negro piano. Todo este proceso funciona en un ambiente de cuarto limpio (ISO Clase 7) desde la inyección de la película IML en la cavidad del molde hasta los últimos pasos necesarios para el post-proceso y el terminado de la pantalla.

Las películas conductoras para IML están optimizadas para el proceso de inyección y pueden ser usadas para pantallas sensibles al tacto reemplazando muchas de las películas establecidas hechas generalemente de oxido de indio - estaño (ITO, por sus iniciales en inglés). Una alternativa al uso de este tipo de películas es especialmente interesante desde el punto de vista económico debido a que el indio es un metal pesado excesivamente raro, con una demanda cada vez mayor y un precio cada vez más alto.

Parte de los sistemas de post-proceso incluyen el traslado de la pieza inyectada a un sistema de corte del punto de inyección  con rayo láser y un posterior procedimiento de curado de la laca brillante con rayos ultravioleta.

Producción en cuarto limpio
En una máquina de inyección de tres componentes Engel e-victory 310H/80W/50V 160 combi con ecodrive y en una disposición de trabajo de cuarto limpio, se demostrará en la feria K2013 la producción de cámaras de goteo para transfusiones de sangre con filtro integrado. Las cámaras estan hechas por un componente de ABS y uno de TPE que se inyectan en un sólo paso de trabajo. Luego se montan con el filtro y se pegan mediante un proceso de inyección alrededor de las piezas con PP.

Este tipo de grado de integración se muestra por primera vez y garantiza un empuje en la eficiencia de la producción de cuerpos vacíos multicomponentes con insertos. Éstos no solamente estan pensados para la industria médica, sino por ejemplo también para la fabricación de filtros para combustible. Hasta ahora, los dos componentes vacíos se inyectaban por separado y en un proceso posterior, se montaba el inserto y se pegaban.

Un factor clave que hace posible esta nueva tecnología es la técnica servoeléctrica de movimiento de las placas indexadoras en el molde, que posibilita movimientos sincrónicos independendientes uno del otro. El socio manufacturador del molde es la empresa Hack Formenbau (Kirchheim, Alemania).

En la K2013 Wittmann Battenfeld demostrará una aplicación de tecnología médica usando dos máquinas MicroPower 15/10, donde se fabricará un “laboratorio en un chip” para analizar partículas de la sangre bajo condiciones de cuarto limpio. En un molde de 2 cavidades, la primera máquina produce dos partes estructurales que después de ser removidas del molde se presentan a un sistema de inspección por cámara llevadas por un robot W8VS2 Scara e inmediatamente después son ensambladas la una con la otra sobre un sistema de transferencia. El sistema lineal servo eléctrico transporta la parte completa a la segunda máquina donde otro robot W8VS2 Scara la recoge y la inserta en el siguiente molde. Allí la pieza se sobreinyecta con TPE. Al final, el mismo robot recoge el “laboratorio en un chip” terminado y lo deposita automáticamente en un ambiente de cuarto limpio dentro de la máquina. El sistema de moldes y el diseño del producto son desarrollados por la firma inglesa Microsystems

Sobremoldeo con materiales elastoméricos
Las características más importantes del trabajo con silicona líquida son lograr un trabajo completamente automático, no tener necesidad de un postprocesamiento, y lograr un proceso sin residuos ni rebabas.

Durante la feria K2013, Engel presentará en una máquina de inyección e-victory 200H/80W/120 combi automatizada con un robot lineal Engel viper 20 y un molde de la empresa austriaca ACH Solution la fabricación de carcasas para la medición de flujo con un sello (empaque) integrado. La precisión de los sistemas de inyección manejados por servos permite una precisión en el dosificado de LSR en volumenes pequeños que normalemente necesitaría soluciones especiales para ello. En este caso un sistema de inyección estándar lo puede lograr. Por primera vez se usará el sistema de control de peso iQ patentado por ENGEL en el procesameinto de LSR, el cual compensa automáticamente durante el proceso de inyección las variaciones en la cantidad de fundido. Además, el diseño de la máquina sin columnas en la unidad de cierre de la serie de máquinas victory y e-victory hace por un lado que comparativamente para una máquina pequeña, se puedan instalar moldes de varios componentes de gran tamaño y por otro lado, la rigidez de las placas de la máquina logra un buen soporte para el molde, lo cual reduce la producción de rebaba y sube con ello la productividad.

Wittmann Battenfeld presentará una máquina servo hidráulica HM 180/525H/210S 2C con motor ServoPower, produciendo un atomizador para la industria cosmética hecho en PP y SEBS (TPE, termoplástico elastómero) en un molde de 4+4+4 cavidades. Con un proceso conocido como IMA (ensamblaje en el molde, por sus inciales en inglés) es posible fabricar piezas huecas de alta complejidad en un solo paso. De esta manera los dos medios cascarones se juntan después de su inyección con ayuda de una placa indexada y un robot. Una vez juntos los cascarones, se sellan por medio de un proceso de sobreinyección. El robot de Wittmann maneja simultáneamente la remoción de las partes terminadas y las deposita en una banda transportadora.

En colaboración con la empresa Rico, Arburg mostrará la unión entre un termoplástico y una silicona líquida (LSR). Una Allrounder 570 S hidráulica con dos unidades de inyección dispuestas en L producirá una ventosa como las utilizadas en el sector de la logística para mover cargas pesadas o voluminosas. Para la fabricación de la ventosa, un sistema de robot Multilift V introduce un casquillo roscado de metal, el cual se sobreinyecta con los dos componentes.

Integración de insertos
Una máquina vertical Engel insert 80V/60 rotary, confirma que para lograr trabajos de alta precisión no siempre es necesario usar equipos eléctricos. En un molde de 4 cavidades de Conttek (Pforzheim, Alemania) se insertan las piezas troqueladas y luego se recubren mediante inyección con un termoplástico. El complejo diseño geométrico de los conectores no solo requiere de un alto conocimiento del proceso, sino también de una alta precisión del manejo de las piezas. Para esto, se usa la generación de robots lineales de Engel viper 20. Para esta aplicación, el robot se monta en soportes de piso garantizando así una accesibilidad ilimitada en el espacio del molde, acelerando además el cambio de accesorios si es necesario.