3D

May 18, 2023

Proveedores relacionados

En el moldeo por microinyección, el tamaño de la producción aumenta a medida que avanzamos en el tiempo y ahora suele ascender a millones. Los científicos del Kunststoff-Zentrum (Centro de Plásticos) de Leipzig/Alemania (KUZ) desarrollaron junto con Hasco una tecnología para una producción económica en máquinas de moldeo por inyección convencionales.

La demanda de microcomponentes moldeados por inyección con un tamaño de unos pocos milímetros cúbicos y un peso de tan solo unos pocos miligramos crece constantemente, especialmente en la industria médica, automovilística y en la electrónica de consumo. Aquí, números de unidades en el rango de millones de tres dígitos ya no son infrecuentes. En principio, estos requisitos pueden cumplirse de dos maneras. Además de tener un gran número de máquinas de moldeo por microinyección dedicadas con un número comparativamente pequeño de cavidades, se pueden lograr cantidades correspondientemente elevadas utilizando soluciones de moldeo de alta cavidad con máquinas de moldeo por inyección estándar, aunque esto requiere una cierta cantidad de trabajo adicional. Si bien esto ofrece una mayor confiabilidad del proceso y menos probabilidad de falla, es considerablemente más costoso en términos de inversión y requisitos de espacio. Por lo tanto, la segunda variante ofrece ventajas económicas considerables, pero conlleva otros desafíos relacionados con el proceso.

Los expertos del Kunststoff-Zentrum de Leipzig (KUZ) trabajan desde finales de los años 90 en el ámbito del moldeo por microinyección [1]. El Dr. Gábor Jüttner, jefe del equipo de tecnología de microplásticos, explica el principio tecnológico: "Uno de los primeros proyectos fue el desarrollo de nuestra máquina de moldeo por microinyección Formica Plast con una unidad de inyección de pistón de dos etapas". En este caso, el granulado se funde primero en el cilindro de preplastificación y se transporta mediante el pistón de preplastificación al cilindro de inyección. Desde allí, un micropistón de unos pocos milímetros de diámetro, accionado servoeléctricamente, empuja con gran precisión una cantidad correspondientemente pequeña de masa fundida hacia la cavidad. Sin embargo, dado que esta tecnología está diseñada para un procesamiento cuidadoso y preciso de volúmenes de masa fundida muy pequeños, de aprox. De 4 a 400 mm3, el escalado alcanza rápidamente sus límites.

“Cuando hace unos tres o cuatro años se hizo evidente que una producción de unos cientos de miles de piezas ya no era suficiente para un número cada vez mayor de aplicaciones, decidimos abordar la tarea de la fabricación de precisión de alta cavidad para piezas micromoldeadas. ”, explicó Steffen Jacob, director de proyectos de KUZ.

En el marco del proyecto público Scale-Mi [2], la tecnología de micropistones servoeléctricos mencionada anteriormente se ha ampliado en los últimos dos años para dar cabida a un mayor número de cavidades. En este caso, la masa fundida se alimenta desde la unidad de plastificación de una máquina de moldeo por inyección de tornillo convencional a un colector de canal caliente, donde se divide, por ejemplo, en cuatro módulos de inyección. En cada uno de estos módulos, una unidad de inyección de micropistón inyecta activamente la masa fundida en una zona del molde que tiene, cada una, por ejemplo, cuatro cavidades. De este modo se puede conseguir en este ejemplo una fabricación de 16 cavidades. De esta manera, las ventajas de la plastificación de tornillo/pistón para proporcionar una cantidad de masa fundida para volúmenes mayores se combinan con las ventajas de la dinámica de inyección y la precisión de las unidades de inyección de pistón pequeñas.

Dado que cada uno de los módulos de inyección, dentro de ciertos límites, puede controlarse o ajustarse individualmente en términos de volumen de inyección, velocidad de inyección, etc., también se pueden producir diferentes piezas moldeadas. De este modo es posible la realización de moldes familiares sin los inconvenientes habituales.

Sin embargo, esta combinación de la tecnología especial de micropistones con un canal caliente plantea un gran desafío para la producción de los canales portadores de masa fundida.

En este caso, el Streamrunner fabricado aditivamente por Hasco no solo permite un considerable ahorro de espacio, sino que también, a través de su geometría optimizada, es posible mantener la cantidad de masa fundida mantenida en reserva lo más pequeña posible, minimizando el tiempo de residencia de la masa fundida.

La tecnología de fabricación aditiva (sinterización selectiva por láser - SLS - de polvo de acero) del canal caliente ofrece la máxima libertad de diseño y puede desarrollarse individualmente para cada tarea específica y optimizarse reológicamente basándose en simulaciones de llenado.

tecnología RFID

Unidades de molde estándar equipadas con innovación digital

"El diseño tridimensional libre de los canales de masa fundida permite equilibrar de forma óptima la distribución de la masa fundida y evitar por completo los bordes afilados y las zonas con flujo deficiente, es decir, los rincones muertos", afirma Tobias Kröber, ingeniero técnico de ventas del canal caliente de Hasco. "Gracias a los elementos calefactores tubulares flexibles utilizados, también conseguimos una distribución óptima de la temperatura, lo que también ayuda a garantizar un flujo de fusión respetuoso con el material". Las superficies de los canales de flujo, que debido al proceso de sinterización 3D todavía son bastante rugosas, se pulen empujando con presión un compuesto de pulido especial, fino pero aún suficientemente abrasivo, a través de los canales de flujo. De esta forma se pueden conseguir acabados superficiales de Rz 2-3.

Por favor ingrese una dirección de correo válida.

Al hacer clic en "Suscribirse al boletín", acepto el procesamiento y uso de mis datos de acuerdo con el formulario de consentimiento (amplíelo para obtener más detalles) y acepto los Términos de uso. Para más información por favor vea nuestra política de privacidad.

Al 23 de marzo de 2021

Naturalmente, siempre tratamos tus datos personales de forma responsable. Cualquier dato personal que recibamos de usted se procesa de acuerdo con la legislación de protección de datos aplicable. Para obtener información detallada, consulte nuestra política de privacidad.

Por la presente doy mi consentimiento para que Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planckstr. 7-9, 97082 Würzburg, incluidas las empresas asociadas según §§ 15 y siguientes. AktG (en adelante: Vogel Communications Group) utiliza mi dirección de correo electrónico para enviar boletines editoriales. Puede encontrar una lista de todas las empresas afiliadas aquí.

El contenido del boletín puede incluir todos los productos y servicios de cualquiera de las empresas mencionadas anteriormente, incluidos, por ejemplo, revistas y libros especializados, eventos y ferias, así como productos y servicios relacionados con eventos, ofertas y servicios de medios impresos y digitales, como boletines adicionales (editoriales), sorteos, campañas principales, estudios de mercado tanto online como offline, portales web especializados y ofertas de e-learning. En caso de que también se haya recopilado mi número de teléfono personal, éste podrá ser utilizado para ofertas de los productos antes mencionados, para servicios de las empresas antes mencionadas y con fines de investigación de mercado.

En caso de que acceda a datos protegidos en los portales de Internet de Vogel Communications Group, incluidas sus empresas afiliadas, según los §§ 15 y siguientes. AktG, necesito proporcionar más datos para poder registrarme y acceder a dicho contenido. A cambio de este acceso gratuito al contenido editorial, mis datos podrán utilizarse de acuerdo con este consentimiento para los fines aquí indicados.

Derecho de revocación

Entiendo que puedo revocar mi consentimiento a voluntad. Mi revocación no cambia la legalidad del procesamiento de datos que se realizó con mi consentimiento antes de mi revocación. Una opción para declarar mi revocación es utilizar el formulario de contacto que se encuentra en https://support.vogel.de. En caso de que ya no desee recibir determinados boletines a los que me he suscrito, también puedo hacer clic en el enlace para cancelar la suscripción incluido al final de un boletín. Puede encontrar más información sobre mi derecho de revocación y su ejecución, así como las consecuencias de mi revocación, en la declaración de protección de datos, sección editorial del boletín.

En un desarrollo conjunto con Hasco, los científicos de KUZ han integrado un pistón de microinyección con un diámetro de sólo 3 mm en el canal de fusión del Streamrunner, cerca de la cavidad de cada módulo de inyección. El diseño modular del Streamrunner® permite la realización de varios módulos de inyección con una excelente sincronización de la distribución de la masa fundida al mismo tiempo.

“Llevamos mucho tiempo trabajando con Hasco en proyectos de desarrollo”, afirma Steffen Jacob, “y ahora el Streamrunner llegó en el momento justo para nosotros, no sólo por sus considerables posibilidades de ahorro de espacio. En el contexto de este proyecto de desarrollo, una vez más apreciamos mucho la voluntad de Hasco de probar algo nuevo”.

Por ejemplo, los orificios para los micropistones fueron prefabricados por Hasco durante el proceso de impresión 3D y luego acabados mediante erosión y rectificado en el KUZ con el ajuste fino correspondiente. "En este caso, un reto especial fue colocar los taladros prefabricados y los patines con la mayor precisión posible en el mismo plano", añade Tobias Kröber.

Tiempos de diseño acelerados

Hasco lanza datos nativos CAD para Solid Works

Se diseñaron varios moldes demostrativos para demostrar la funcionalidad y resaltar las ventajas del sistema, con el objetivo de incrementar el número de unidades producidas en moldeo por microinyección. Para investigar el equilibrio del colector se creó una pequeña espiral de flujo con un volumen de 58 mm3 y un diámetro de 17,4 mm. El equilibrio se evalúa a través de la longitud del recorrido del flujo alcanzada y del peso de la pieza moldeada. Para resaltar las ventajas del concepto se utilizó una pequeña abrazadera con diseño de 4 cavidades, cada una de 6 mm3 con cuatro accionamientos de inyección activos y, por tanto, 16 cavidades.

Otra ventaja del diseño optimizado del flujo de las guías pulidas es que permite un rápido cambio de color. La prueba con la moldura de abrazadera mostró que se puede lograr un cambio de masa de moldeo o de color lavando dos veces el distribuidor de masa fundida mediante pulverización con la unidad de inyección.

Presentado por primera vez en la K 2019, Hasco también demostró las posibilidades del Streamrunner para la producción multicomponente en la Feria Mundial del Plástico de este año en Düsseldorf. El diseño tridimensional libre de las patines abre posibilidades completamente nuevas. En un espacio muy reducido se pueden distribuir diferentes componentes de plástico o colores y los canales pueden entrelazarse. Esto permite a los diseñadores de productos superar limitaciones anteriores en el diseño de piezas de plástico moldeadas y explotar nuevas opciones de diseño.

Finalmente, una mirada a la economía. Los científicos de KUZ compararon los costes de una pieza moldeada de demostración con un volumen de unos 10 mm3 y una producción de 30 millones de unidades. Por un lado, 14 máquinas de microinyección con moldes de 4 cavidades requieren en el primer año unos costes totales (inversión y costes de fabricación) de poco menos de 7 millones de euros. Por el contrario, la producción en tres máquinas estándar con moldes de 16 cavidades y el equipamiento adicional desarrollado por KUZ, el microinyector de escala, cuesta poco menos de 1,7 millones de euros.

El Streamrunner fabricado aditivamente de Hasco permite una mayor libertad de diseño para el moldeo por inyección de uno o varios componentes. Con las tecnologías de fabricación más modernas, abre nuevas posibilidades para los fabricantes de moldes y los moldeadores por inyección. El Streamrunner es un colector de canal caliente impreso en 3D que utiliza el proceso de sinterización láser con el mayor grado de libertad en el diseño. Los canales de flujo pueden diseñarse reológicamente de manera óptima, de modo que, por ejemplo, se eviten completamente los bordes afilados y las zonas con flujo deficiente.

La combinación con la tecnología de microinyectores a escala de KUZ permite la producción de grandes volúmenes en moldeo por microinyección en máquinas de moldeo por inyección convencionales. Los próximos pasos que debe dar la empresa de Leipzig son, entre otros, ampliar el campo de aplicación de la nueva tecnología de moldes y procesos, así como realizar pruebas a largo plazo de los sistemas correspondientes.

[1] Jüttner, G.: Unidades de plastificación para los pesos de perdigones más pequeños. Kunststoffe 94 (2004)1, págs. 53–55

[2] Jacob, S.: Informe final sobre el proyecto de investigación Scale-Mi 49VF190007, BMWK INNO-COM

(ID:49415068)