Reduciendo distorsiones en los productos fabricados por inyección de plástico

Dr. Victor Hiram Vazquez Lasso

Resumen industrial

Las condiciones actuales del mercado requieren de la producción de componentes de plástico de alta calidad a costos razonables. Para poder lograr este objetivo es necesario desarrollar procesos robustos que permitan la fabricación de productos libres de defectos. Por lo tanto es necesario anticipar posibles problemas de producción desde las primeras etapas del diseño del producto.

La tecnología de simulación de procesos además de proporcionar una estimación de las condiciones de llenado del producto, también puede proporcionar una idea de la contracción y posible distorsión de los productos de plástico.

El proceso

La distorsión de productos inyectados es más pronunciada para componentes de paredes largas y delgadas como la caja con compartimentos que se muestra en la Figura 1. Este producto por sus dimensiones se debe inyectar utilizando 4 puntos de inyección (ver Figura 2). La simulación del llenado con el programa Cadmould nos indica que la parte llenará completamente con un requerimiento de presión debajo de la capacidad límite de la inyectora. La mayoría de los análisis del proceso se detienen en esta etapa para dar lugar a la fabricación del molde. Sin embargo para productos con las características de esta caja es prematuro tomar la decisión de fabricación sin antes revisar la posible distorsión del producto debido al enfriamiento dentro y fuera del molde.

Fig. 1: Vista superior de caja con compartimentos

El análisis de distorsión del producto se muestra en la Figura 3. Podemos observar que la caja sufre una deformación de 0.77 mm en la zona próxima a las
asas del producto. En la unión entre las asas y las paredes de la caja existe una concentración de masa que tarda más en enfriarse que el resto de las partes de la caja. Esto ocasiona que la contracción no uniforme contribuya a la distorsión del producto.

Fig. 2: Puntos de inyección en el posterior de la caja

Fig. 3: Distorsión de caja con el diseño original de asa

El cambio en el diseño

La Figura 4 muestra un detalle del asa diseñada originalmente. La figura 5 muestra una propuesta de diseño para reducir la distorsión del producto. En la nueva propuesta se aumento la relación entre el área superficial y el volumen del asa para aumentar el enfriamiento de esta zona. Sin embargo el área de la sección transversal del asa se mantuvo constante para asegurar un desempeño correcto del producto.

Fig. 4: Diseño de asa original

Fig. 5: Diseño de asa modificada
Resultados

Para evaluar la viabilidad de esta propuesta fue necesario realizar una nueva simulación de llenado y distorsión del producto. Podemos observar en la figura 6 que la distorsión del producto se redujo a 0.34 mm y cambió de forma. Si la distorsión de la parte no es aceptable para el cliente, entonces sería necesario buscar una alternativa para resolver este problema. Sin embargo la simulación nos da una idea clara que el asa óptima debe de tener unas dimensiones intermedias entre el diseño original y el propuesto. Acercándose más a las dimensiones del diseño propuesto.

El tiempo total de simulación con el programa Cadmould para cada uno de los diseños fue de 8 horas aproximadamente de los cuáles el 20% corresponde a la simulación de llenado y el 80% a la simulación de distorsión. La modificación del diseño fue realizada en aproximadamente 3 horas desde el desarrollo del concepto hasta que el cambio fue realizado y aprobado. Basado en este análisis
podemos decir que hemos encontrado la dirección hacia donde debe orientarse la modificación del producto para reducir la distorsión a un mínimo aceptable.

Fig. 6: Resultados de distorsión con cambio de diseño

Conclusiones

Podemos concluir que la simulación de procesos en combinación con la simulación de enfriamiento del producto puede ayudarnos a diseñar productos y
procesos libres de defectos o problemas aún antes de que se fabrique el primer componente del molde.

*Las simulaciones de este artículo fueron desarrolladas con el programa Cadmould. Cadmould es una marca registrada de Simcon GMBH