Fundamentos de ingeniería del diseño de moldes de inyección, con énfasis en los sistemas de expulsión y desmoldeo de artículos plásticos

Abstract

RESUMEN: El trabajo de grado titulado “Fundamentos de ingeniería del diseño de moldes de inyección, con énfasis en los sistemas de expulsión y desmoldeo de artículos plásticos”, tiene como objetivo proponer los fundamentos básicos y generales, aplicados en la ingeniería del diseño de moldes de inyección para artículos plásticos, haciendo énfasis en los sistemas de expulsión y desmoldeo de dichos artículos. Esto con el fin de aportar un documento de acceso a la información básica para el desarrollo del proceso de inyección de plásticos, desde la concepción del proyecto (artículo plástico), hasta el desarrollo del molde de inyección, apto para la producción. Lo anterior haciendo uso de conocimientos prácticos y documentación teórica para el diseño de moldes usados en la transformación de plásticos por inyección. Inicialmente se aborda el tema de los materiales plásticos que se podrán usar en la elaboración de productos, se exponen los tipos y sus propiedades, identificación, comportamiento reológico, los factores afectan dicho comportamiento y qué debe considerarse para lograr su transformación. Algunos de estos factores pueden ser; qué tipo de canal de alimentación usar, la posición del punto de inyección más adecuado para el artículo, temperatura adecuada del molde, la presión de inyección, entre otros. Se plantean temas concernientes a la máquina que se utilizará para la transformación de plásticos, describiendo los principales sistemas que la componen y los parámetros a tener en cuenta en cada uno, además de los tipos comunes de máquinas que se disponen. Para complementar se exponen los principios del proceso de inyección, orientado a sus parámetros de calidad y formación de las piezas. Se traza un camino a seguir para desarrollar un proyecto de transformación de plástico, planteando las características principales que deben considerarse del producto, para manufacturar el molde. Así mismo, una vez reunida esta información, se desarrolla un diseño preliminar del molde que consiste en la estimación aproximada de los costos de manufactura, los ciclos de procesado, la fuerza de sujeción y la velocidad de producción del proceso. Luego se desarrolla el diseño de cada uno de los sistemas que componen el molde y al finalizar se guía en la preparación de la información para el departamento de fabricación, determinando tiempos y costos de manufactura, presentando un análisis de esta secuencia de actividades detallado, para que sea de fácil implementación en cualquier proyecto de transformación con moldes de inyección. Siguiendo con la línea temática, en la siguiente etapa se plantea el método de análisis y validación del artículo plástico, a partir de los requerimientos del cliente o del producto y se trazan los métodos para la selección del plástico que mejor se adecúa al artículo. Métodos de ensamble de las piezas plásticas y método usado para el análisis reológico mediante software de elementos finitos (MoldFlow, NX, Moldex 3d, Creo, etc.), de los cuales se puede obtener información para determinar características del artículo, que influirán directamente el diseño del molde y sus diferentes sistemas. Además En este punto, se ofrecen consejos prácticos y alternativas en el diseño de artículos para solucionar problemas. Con la información obtenida en las etapas anteriores, se inicia el tema de diseño de moldes, donde se relacionan los diferentes tipos de moldes de inyección y sus características. Posteriormente se hace énfasis en los sistemas y funciones básicas de éstos entre los cuales se resaltan: boquilla de acoplamiento a inyectora, cavidades, llenado del molde, la refrigeración, la evacuación de aire del molde, el guiado, el desmoldeo, la expulsión del artículo y demás sistemas adicionales que se requieran, dependiendo de las exigencias de la pieza a inyectar. Incluido en este tema del diseño de los moldes, se presenta la importancia de la selección de materiales para el molde de los tratamientos térmicos y superficiales, y los tipos de mecanizado a los que se pueden someter. Esto con el fin de llevar el molde a condiciones óptimas de desempeño, calidad, y fiabilidad en el tiempo; sin dejar de hacer consideraciones de costos, beneficios y evaluación de los resultados del diseño. Por último, después de realizar un recorrido por los temas relevantes de la transformación de plásticos mediante moldes de inyección, en el capítulo final se expone con un mayor énfasis los temas concernientes con los sistemas de expulsión, tales como: Comentarios generales, descripciones y definiciones acerca del tema de expulsión y desmoldeo, Sistemas de expulsión y desmoldeo de artículos, Requerimientos básicos para cualquier método de expulsión, Tipos comunes, de sistemas de expulsión y del desmoldeo de artículos, Sistemas de expulsión especiales, expulsiones multietapa, desmoldeo con machos o núcleos colapsibles. Sistemas de desenrosque, Sistemas de asistencia externa como cilindros hidráulicos o neumáticos, incluso asistencia por aire directo a la cavidad. Y adicional a lo anterior se presentan a lo largo del documento sistemas comerciales o estandarizados para adaptarlos a los moldes trabajados.