Novedades en moldes presentadas en Euromold

Las principales ferias de tecnología para moldes de inyección del último año, NPE, Fakuma y Euromold, trajeron consigo una amplia gama de desarrollos y oportunidades para mejorar la eficiencia y margen de ganancia de los moldeadores por inyección. Particularmente la feria de Euromold, que tuvo lugar en Frankfurt, Alemania, a principios de diciembre del 2006, fue escenario de espectaculares novedades: desde detalles para accesorios del molde hasta sistemas completos para acortar el tiempo de entrada al mercado de productos moldeados.

La tendencia en tecnología de moldes es clara: el tiempo de desarrollo de producto se debe acortar, el proceso de diseño debe llevarse a cabo en forma cada vez más integrada y la comunicación entre los involucrados en el desarrollo de un sistema o producto debe ser cada vez más efectiva. Es por esto que a la amplia gama de productos para incrementar la productividad, calidad y ahorro en el moldeo, se suman cada vez más tecnologías de simulación y prototipaje. De hecho, fue notoria la presencia de nuevos expositores como productores de materia prima y diseñadores industriales en Euromold. Todo, porque los moldes son cada vez menos una herramienta aislada, y cada vez más un eslabón que opera simultáneamente con toda la cadena de desarrollo de producto.

A continuación haremos un recorrido por los desarrollos más notables en sistemas de canal caliente, accesorios para el molde, sistemas para control de temperatura, aceros para moldes y sistemas de prototipaje y simulación.

Novedades en canal caliente
En canal caliente, los desarrollos se han orientado hacia el incremento de la flexibilidad para procesar materiales y para producir artículos cada vez más complejos, además de ampliar las capacidades de procesamiento, elevar la calidad de las piezas moldeadas y aumentar el rendimiento.

La división de canales calientes de Husky desarrolló la nueva boquilla UP (Ultra Packaging), diseñada para moldeo de pared delgada. Proporciona ciclos rápidos y puede manejar presiones hasta de 2.800 bar, así como rendimientos de hasta 300 g/s.

Especialmente para moldeo de tapas y cierres, Husky lanzó la boquilla Ultra 750 HT-S6, que incluye tres tamaños de canal de mezcla para obtener una reología óptima en los diferentes rangos de resinas empleadas, un diseño robusto de sello, excelente acceso a la compuerta de enfriamiento y la tecnología patentada UltraSeal para garantizar una operación sin fugas.

También de Husky es la nueva barra partida del bebedero (SSB), ideal para moldes apilados de 2, 3 y 4 niveles. SSB proporciona una solución limpia y sin fugas, que permite una fácil extracción de las piezas e incluye un cierre de aguja-contra-aguja para eliminar hilos y fugas.

Después de dos años de desarrollo, Incoe va a incorporar sus boquillas Twin-Heater como estándar en sus sistemas de canal caliente. La boquilla tiene un sistema de doble calentador paralelo, que funciona como backup uno del otro. De esta manera, si uno de los dos falla, el otro asume la carga completa de calentamiento, para no suspender la operación de moldeo.

Especialmente diseñados para piezas con altos requerimientos de calidad superficial, los sistemas de sistemas de cierre con aguja Polivalve Hot Runner Systems, de D-M-E, hacen posible la inyección simultánea o secuencial de una pieza de geometría compleja. De acuerdo con el fabricante son ideales para familias de productos cuyos espesores de pared, volúmenes o tamaños varíen.

Polyshot, Inc. está usando una nueva tecnología de fusión para unir las múltiples placas de sus distribuidores de canal caliente. Esta tecnología provee beneficios como el suavizamiento de los recorridos del flujo, excelentes capacidades de cambio de color y mejor desempeño en moldes para multi-materiales. El diseño de Polyshot incluye el maquinado de los canales de flujo dentro de las placas de distribución y la unión de las placas entre sí, usando su nueva tecnología de fusión. De esta manera se pueden unir hasta cuatro placas a la vez. De acuerdo con el fabricante es factible diseñar y producir sistemas con giros graduales en el canal e incluso proveer diferentes diámetros en la trayectoria del flujo.

También de Polyshot es la boquilla Thinshot para canal caliente, diseñada para aplicaciones en partes pequeñas y moldes de alta cavitación. La boquilla está disponible en estilos de válvula de compuerta y flujo abierto y puede tener una distancia mínima entre boquillas de 0.500 pulgadas con el fin de acomodar el mayor número posible en pequeños moldes. El diseño mejoró su confiabilidad, al diseñar la boquilla para que trabaje con un nuevo calentador que permite su remoción y reemplazo de manera más sencilla. El sistema es compatible con la mayoría de resinas incluyendo materiales rellenos de fibra de vidrio.

Las boquillas de canal caliente Value Shot Z201/..., de Hasco, se ofrecen ahora en longitudes de 50 a 250 mm, con nuevos diámetros de 25, 32 y 45 mm. Un nuevo diseño de geometría en la punta y tolerancias más estrechas hacen que la compuerta de inyección tenga diámetros hasta de 0.6 mm. Se han mejorado la facilidad de reemplazo y mantenimiento. El nuevo calentador de la boquilla, que se remueve desde el frente, puede cambiarse desde la línea de partición mientras el molde está puesto en la máquina, reduciendo los tiempos de parada. Una innovación adicional es el aislamiento de la cámara de fundido con una capa de plástico flexible y resistente a la temperatura, que reduce las pérdidas de calor, acelera los tiempos de ciclo y favorece el cambio de material.

Flexibilidad y precisión para aplicaciones especiales
Ewikon desarrolló una nueva válvula de cierre de aguja para inyección lateral, que permite hacer una inyección excéntrica en piezas curvas. El sistema, que está en proceso de patente, permite el posicionamiento de la válvula en forma perpendicular a superficies de diferentes ángulos de inclinación. La boquilla es posicionada en el inserto del molde y sellada con un collar al eje de la boquilla. Un mandril especial de alta conductividad térmica asegura una distribución uniforme del calor en el área de la compuerta. El pin de la válvula cilíndrica entra y cruza la boquilla desde el lado, a través de un agujero en ángulo, fabricado según la aplicación específica. El sistema usa una combinación de guía del pin y sello que se incorpora en el inserto del molde, haciendo posible el uso de distribuidores estándar.

Heitec presentó un nuevo sistema de actuador mecánico para válvula de cierre de aguja que hace posible tener una apertura y cerrado reproducibles de la compuerta de inyección. A diferencia de sistemas convencionales, el cilindro del actuador, que puede ser hidráulico o neumático, está localizado por fuera de la herramienta, lo que disminuye en gran medida la transferencia de calor desde el molde. Por lo tanto se elimina la necesidad de uso de costosos componentes resistentes a altas temperaturas. La construcción del molde resulta en una menor altura de apilamiento y en mayor estabilidad, dado que el molde no se debilita por la adición de bolsillos. En algunas ocasiones, según el fabricante, la altura de la unidad de actuamiento más el paquete de eyección puede ser reducida con respecto a los sistemas tradicionales. Esto gracias al posicionamiento en diagonal del sistema. Además, un sólo actuador puede mover varias agujas y en caso de tener moldes de cavidades múltiples, las agujas se pueden disponer en diferentes ángulos.

El sistema de válvula de compuerta electromagnética Z1081/... de Hasco ha sido diseñado para el moldeo en cuarto limpio. La actuación de la aguja se lleva a cabo en forma totalmente electromagnética, sin uso de aire o aceite. El fabricante afirma que el diseño, además de un control simple, baja emisión de ruido y bajo consumo energético, se caracteriza por su diseño robusto y longevidad. Es ideal para uso en combinación con máquinas de inyección eléctricas.

Otra innovación de Husky es su boquilla U350 VG, orientada a aplicaciones médicas, que con un diámetro de sello de 8 mm, un diámetro de agujero de 16 mm y un espaciado mínimo entre boquillas de 25,4 mm se constituye en el menor sistema de compuerta que hasta ahora haya lanzado la compañía. Emplea un actuador neumático para un cierre de aguja de émbolo, eficiente en aplicaciones de muchas cavidades donde el espacio es restringido.

Más capacidad, más integración
Con el proyecto de desarrollo "Dart Tip" (punta de dardo), Hasco presentó un molde de 32 cavidades con un espaciamiento muy justo entre cavidad y cavidad y un sistema aprobado para moldeo en habitación limpia, que hace uso de un impulsor electromagnético de aguja. El producto cumple con todas las especificaciones para trabajar en los campos de tecnología médica e industria alimenticia y demuestra la habilidad de los impulsores electromagnéticos para alcanzar los requerimientos de producción y precio esperados de sistemas neumáticos e hidráulicos. Resulta ideal para aplicaciones de numerosas cavidades y espaciamientos cortos.

D-M-E simplifica el diseño de moldes apilados con la producción de paquetes estándar para sistemas de centrado de moldes apilados con engranajes helicoidales. Según Chuck Azzopardi, gerente de producción de componentes para moldes de D-M-E, "ordenar un sistema de centrado de moldes apilados a una sola fuente minimiza los tiempos de respuesta, disminuye los programas de construcción y permite entregas más rápidas". Los sistemas de centrado incluyen alojamientos estándar para los ejes y las tuercas que reducen significativamente las tareas de diseño, construcción y mantenimientos de moldes apilados.

Superando la barrera que hasta ahora existía de 192 cavidades, Husky presentó un molde de preformas de 216 cavidades, desarrollado junto con Amcor PET Packaging. Hasta ahora es el molde más grande del mundo. Se emplea para moldeo de preformas de 30 mm. De acuerdo con la empresa, pese a que la intención de superar la frontera de 192 cavidades se exploraba hace un tiempo, sólo hasta ahora las tecnologías de máquina y canal caliente posibilitan un aprovechamiento óptimo. El molde se ha configurado para operar con la máquina HyPET 650, también de Husky.

Materiales para molde
Hasco presentó una nueva línea de aceros para herramienta llamada Toolox que reemplaza los aceros convencionales para moldes 1.2311 y 1.2312. El Toolox 33 es un acero para herramientas pre-templado y revenido con muy bajos esfuerzos residuales, alta tenacidad y estabilidad dimensional. Su resistencia a la tensión es de 1.080 MPa. El Toolox 44 es el único acero para herramientas que se entrega pre-templado a 45 HRC evitando los trabajos de pre-maquinado y tratamientos térmicos. Gracias a su tolerancia a altas temperaturas (590°C) pueden ser endurecidos superficialmente por los métodos de nitruración por gases o recubrimiento por PVD. Su homogeneidad estructural permite también un excelente pulido superficial.

El acero Unimax de Uddeholm combina alta ductilidad con alta dureza, por lo que se presta para el uso en moldes para plásticos, reduciendo su desgaste. El productor afirma que tras pruebas de uso, este acero tiene una mayor conductividad térmica dinámica que el acero convencional 1.2344, reduciendo así los tiempos de ciclo. Sus propiedades mecánicas uniformes permiten su uso para moldes de gran tamaño y complejidad geométrica.

Las aleaciones de aluminio se perfilan cada vez con más fuerza como materiales para moldes de procesamiento de plásticos gracias a su bajo peso, que ejerce menor esfuerzo en la maquinaria, su excelente maquinabilidad, su resistencia a la corrosión y su facilidad de polichado. Además, por tener una conductividad térmica alta permiten rebajar los tiempos de ciclo y disminuyen la distorsión en el molde.

Empresas como Alcoa presentaron su línea de aleaciones para moldeo de plásticos, y específicamente para inyección de termoplásticos, a través de productos como el Alumec 79, cuyos valores de resistencia mecánica no disminuyen tan rápido con la temperatura como los de un 7075-T651, especialmente en secciones de pared gruesa. Esta aleación puede ser reparada por soldadura. Cuando son necesarias mayores presiones de inyección, el Alumec 89 ofrece mayor resistencia y dureza a través de la estructura que el Alumec 79. Otra firma, Almet, presentó en Euromold su nuevo Alcast, con una resistencia a la tensión típica de 345 MPa y una dureza de 135 HB en estado T6 para espesores entre 150 y 400 mm. Su uniformidad microestructural le permite ser tratado térmicamente por anodizado, PVD a bajas temperaturas, cromo duro y por recubrimiento de níquel. Está diseñado para moldes con presiones de proceso entre medias y bajas y especialmente para procesos asistidos con gas y agua.

Uso óptimo de energía
Usando la tecnología de enfriamiento de moldes RiTemp del grupo TecMar, se demostró una reducción de 28% en el tiempo de ciclo en una aplicación para una pieza eléctrica. El principio de operación se basa en el reemplazo de líneas de enfriamiento por agua taladradas en el molde, por una "cámara de enfriamiento" o bolsillo de agua, que envuelve completamente las superficies de enfriamiento el molde. Esta cámara asegura la distribución uniforme del calor sin las complicaciones de ingeniería incluidas en los canales taladrados. El aire se remueve antes de la operación eliminando los problemas de corrosión y el flujo de agua o refrigerante se regula con un control de temperatura que ajusta los niveles de transferencia de calor. En la aplicación práctica, la empresa asegura haber producido piezas con un ciclo de tiempo de 13 segundos en un molde de 4 cavidades usando el sistema RiTemp, en comparación con los 18 segundos que tardaba el ciclo en un molde de 2 cavidades, antes de la utilización de la tecnología de enfriamiento mencionada

Dotherm, proveniente de la ciudad alemana de Dortmund, provee aislamientos externos para el molde, que a la vez que reducen los costos energéticos incrementan la calidad de la pieza moldeada. Los materiales de aislamiento Frathernit separan la zona de canales calientes del resto del molde, permitiendo un calentamiento uniforme y controlado del plástico moldeado. El aislamiento puede ser ajustado específicamente para adaptarse al diseño de molde de cada cliente.

Hasco ha ampliado su familia de controladores multi-zona Z1230/... que se caracteriza por su atractiva relación costo/beneficio, por una exactitud de regulación inferior a 1°C y por una construcción robusta. Es apta para el control de temperatura de sistemas de canal caliente multi-cavidad.

Durante Euromold la empresa italiana HRSflow presentó sus sistemas de control de temperatura, con la novedad de que cada yona de regulación cuenta con dos elementeos de calentamiento y termocuplas. De esta forma, si uno se daña, el otro entra en funcionamiento, y no se interrumpe la producción.

Prototipos reales y virtuales
El sistema de sinterización por láser de plásticos Formiga P100 de la empresa EOS produce piezas plásticas de poliamida o poliestireno en pocas horas, directamente desde datos de CAD. La máquina es perfecta para la producción de pequeñas series y de productos individuales de geometrías complejas, como los típicamente encontrados en la industria médica y de bienes de consumo de alto valor. De igual manera, se hace posible la producción de prototipos completamente funcionales y de patrones para fundición. Esta nueva máquina ofrece varias innovaciones técnicas. Está diseñada para construir paredes verticales de muy buen acabado superficial y su fino diámetro focal permite tener espesores de pared de 0.4 mm. Dependiendo del material, la velocidad de construcción puede ser hasta de 24 mm de altura por hora y el espesor de cada capa típicamente, de 0.1 mm. La máquina misma posee 23 piezas manufacturadas por sinterización por láser. Entre ellas está la tolva de llenado de polvos, la cubierta del interruptor, y distintos elementos del pirómetro. Esto demuestra la capacidad del sistema para operar bajo la llamada manufactura electrónica (e-manufacturing).

Una interesante oferta de software de empresas alemanas tuvo cabida en Euromold. La empresa Simpoe, ubicada en la ciudad de Bremen, lanzó la versión 2006 R2 de su software Simpoe-Mold, que permite una exportación alternativa de datos entre CAD y la herramienta de análisis para refinar el mallado. También hace posible medir la distorsión entre dos puntos definidos del modelo, y permite integrar y modificar en el diseño canales calientes y de enfriamiento.

Simcon, de Herzogenrath, presentó la última versión de su software Cadmould 3D-F, que determina la distancia óptima entre dos puntos de montaje para reducir el alabeo e incrementar la uniformidad de una superficie en una pieza moldeada. Además, simula cambios geométricos que ahorran procesamiento posterior del molde.

Especialmente diseñado para empresas pequeñas y usuarios esporádicos, el software de Moldex3D Voxel, de la firma Simpatec, ubicada en la ciudad de Aachen, está basado en el software taiwanes CoreTech y es una herramienta sencilla de moldeo por inyección. Ayuda al usuario a definir la línea de partición, optimizar el punto de inyección y la presión de inyección requerida. Finalmente, calcula también la deformación de la pieza.

Control
En el campo de pruebas para moldes, el método patentado de control de procesos Intellimold provee mediciones en tiempo real y control de la presión en las cavidades. Por medio de un escaneo con dos transductores de presión estratégicamente colocados, se deriva matemáticamente una sola variable como retroalimentación para el sistema de lazo cerrado de control del proceso de inyección. Este sistema promete mejorar las dimensiones del producto, incrementar su repetibilidad, su calidad superficial, reducir el alabeo, entre otros beneficios. Además se reduce tiempos de ciclo, el consumo de energía eléctrica, y alarga la vida de la máquina y el molde, de acuerdo con su fabricante.