Apilar y multi

Oct 20, 2023

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La medicina moderna no sería ni de lejos lo que es hoy sin los plásticos. El experto en tecnología de canales fríos y calientes, Günther Hot Runner Technology, cuenta con amplios conocimientos en tecnología médica, como lo demuestran los siguientes ejemplos.

La pandemia ha demostrado que los sistemas sanitarios actuales ya no pueden prescindir del plástico. La razón es que el plástico es en gran medida responsable de garantizar que se mantengan los estándares de higiene y se prevengan infecciones y transmisiones bacterianas. Lo mismo ocurre con los dispositivos médicos. El plástico es muy beneficioso ya que equipos como las máquinas de diálisis no podrían funcionar sin el material. Los plásticos se utilizan hoy en día en prácticamente todos los ámbitos de la medicina, en artículos como envases estériles, jeringas, catéteres, sistemas de mangueras, implantes, sustitutos artificiales o formas farmacéuticas de liberación de fármacos. Los productos de un solo uso ofrecen ventajas, ante todo, en materia de higiene y, en consecuencia, sustituyen cada vez más a las piezas reutilizables de vidrio o metal.

Siempre que se utilizan productos de plástico en medicina se requieren procesos de fabricación fiables y eficientes. La tecnología de canal caliente de Günther garantiza la máxima fiabilidad del proceso para conjuntos complejos y piezas moldeadas cada vez más pequeñas. Un ejemplo actual son los dos componentes de la carcasa para pruebas de flujo lateral. El dispositivo de prueba consta de un casete, cuyas carcasas de plástico superior e inferior encierran una tira de almohadilla compuesta en la que se impregnan diversos productos químicos. En marzo de 2020, un fabricante del Reino Unido obtuvo un contrato para producir una herramienta de prueba de ocho caídas y la correspondiente herramienta de producción en serie de 32 caídas para las secciones de cubierta superior e inferior. El proyecto no sólo requería un fabricante de moldes técnicamente capacitado, sino también un proveedor innovador de canales calientes. Aquí intervino Günther Hot Runner Technology, que ya había llevado a cabo proyectos especiales en el sector médico en el pasado y sabía que la tecnología de compuertas de válvulas era ideal para este proyecto.

Los requisitos para el sistema de canal caliente eran: un punto de entrada limpio, un llenado uniforme de todas las piezas y, sobre todo, fiabilidad. Se utilizaron boquillas de compuerta de válvula 6NMT con un cabezal de boquilla pequeño para garantizar que se pudieran presentar los espacios bajos requeridos entre cavidades. Esta boquilla de válvula con elemento calefactor convencional consta de un eje de dos piezas de aleación de titanio y acero inoxidable, que garantiza un perfil de temperatura muy homogéneo en toda la longitud de la boquilla gracias al elemento calefactor incluido. De este modo, el material se guía suavemente hacia la gota. Durante el movimiento de desconexión, primero se conduce la aguja a través de un cono hasta el dispositivo de centrado previo cilíndrico para una inmersión precisa en la punta de entrada cilíndrica. El actuador de aguja Günther utilizado proporciona un control preciso e inteligente de la aguja para una instalación y conexión sencillas. La apertura uniforme de las boquillas de válvula individuales garantiza un proceso de inyección fiable, incluso con los pesos de inyección más pequeños. El mecanismo de carrera ANEH se utiliza tanto en la herramienta de prueba de ocho gotas como en la herramienta de producción en serie de 32 gotas.

corredores calientes

Manejo intuitivo de unidades de control de temperatura

Las aplicaciones especiales de múltiples componentes o los moldes familiares son un gran desafío, como el que se utiliza para fabricar una manija de bloqueo con una aguja de inyección donde se sobremoldea la aguja de metal. Dado que se había cambiado el diseño de la pieza de la manija de bloqueo, era necesario diseñar nuevamente el molde desde cero. La lógica dictaba que el diseño del molde debía crearse de tal manera que también se lograra ahorrar en los tiempos de inyección. Sin embargo, equilibrar los diferentes volúmenes de piezas causó problemas. Aquí surgió la tecnología Günther Hot Runner con su accionamiento eléctrico para sistemas de compuertas de válvulas.

El accionamiento eléctrico ofrece importantes ventajas gracias a su control preciso. Es necesario un funcionamiento exacto e inteligente de la tecnología de compuerta de válvula para garantizar un proceso de inyección fiable. Los sistemas de compuerta de válvula accionados eléctricamente proporcionan un ajuste variable pero preciso de la posición de la aguja y la longitud de la carrera en más de dos posiciones. El movimiento sincronizado de la aguja también garantiza una alta precisión de reproducción. Puedes abrir las agujas con un retardo de tiempo para ello y equilibrar el molde para que ambas partes se llenen uniformemente. En este caso se utilizó un sistema de canal caliente con compuerta de válvula eléctrica con motores paso a paso. El motor paso a paso SMA 10 E02 garantiza una alta precisión combinada con un comportamiento óptimo de desplazamiento de fuerza. Se garantiza un control preciso de la compuerta de la válvula ya que el motor se utiliza junto con la unidad de control DPE correspondiente. La aguja también se puede ajustar dentro del rango de 1 a 100 mm. La boquilla de compuerta de válvula con guía de aguja KA con calentador Blue Flow y el eje de dos partes completan esta aplicación compatible con salas limpias.

La cuestión clave en este proyecto era equilibrar las diferentes partes con diferentes volúmenes, por lo que el control estaba vinculado a los sensores de temperatura y presión internos de Priamus. Esto aseguró que el equilibrio se realice en función de los datos de los sensores de temperatura que están instalados al final del recorrido del flujo. Cuando la masa fundida llega a los sensores, el sistema de control retrae la válvula de aguja. El sensor de presión interno se utiliza entonces para cambiar a presión de mantenimiento. El sistema de sensores de temperatura y presión interna también ofrece la ventaja de que se comunica excelentemente con el sistema de compuerta de válvula de Günther a través de la tecnología de control asociada.

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Las investigaciones en curso y los cambios del mercado, como el aumento de los costes laborales o los cambios demográficos, están obligando a los hospitales y otras instalaciones médicas a adquirir instrumentos de un solo uso para sustituir los instrumentos reutilizables, cuyos costes de preparación oscilan entre 2,50 y 3,50 euros por instrumento y ciclo. Esto se debe a que los costos de adquisición de productos de un solo uso son a veces significativamente más bajos que los de preparar instrumentos reutilizables. Si las organizaciones sanitarias sólo utilizan instrumentos nuevos, tampoco incurrirán en costes de reparación.

Sin embargo, los fabricantes se ven obligados a aumentar su capacidad de producción para suministrar estos instrumentos de un solo uso a un precio rentable. Esta es la razón por la que hay demanda de moldes apilados. A los fabricantes les gusta utilizarlos en el proceso de moldeo por inyección para mantener el tamaño de su máquina de moldeo por inyección relativamente pequeño y aun así aumentar el volumen de piezas producidas. Desde el punto de vista económico, se fabrica una cantidad de producción significativamente mayor con la tarifa por hora de máquina. Como resultado, la máquina produce el tamaño de lote planificado en casi la mitad del tiempo y al mismo tiempo crea capacidades de producción adicionales.

Eficiencia energética

Tecnología de moldes: Blue Mouth ahorra hasta un 50 por ciento en costes energéticos

Sin embargo, en el caso de los moldes apilados, es vital una estrecha coordinación entre el fabricante de herramientas, el moldeador por inyección y el fabricante del canal caliente, ya que el diseño del sistema de canal caliente es muy complejo, como en el ejemplo de un molde de 16+16 gotas para un Muestra de componentes de tecnología médica especial. La pieza a fabricar es de poliolefina y tiene un volumen de 10,5 cm3.

Primero se debe obtener la siguiente información: ¿Cómo se debe cerrar la pieza: con una boquilla abierta o con una válvula de compuerta? A continuación se selecciona el tipo de boquilla en función del tipo de plástico y de la geometría de la pieza. El tipo de accionamiento en el diseño de compuerta de válvula depende de si se utilizan válvulas individuales o accionamientos de placas. Se requieren respuestas a preguntas como: ¿las piezas se colocarán espalda con espalda o al tresbolillo? ¿Se transferirá la masa fundida al área del molde en movimiento a través de una boquilla larga o mediante una ruta de transferencia dividida? ¿Cuál es el tiempo de inyección esperado o el rendimiento de material por unidad de tiempo? Como último paso se puede determinar el tamaño del molde y la posible altura del sistema.

Los tipos de boquilla seleccionados para comprimir la pieza generalmente dependen de la calidad requerida del punto de compuerta. Sólo un sistema de compuerta de válvula logrará una compuerta completamente libre de fibras. Si se decide utilizar boquillas de canal caliente abiertas debido a preocupaciones de costos o restricciones en la altura del molde, se debe garantizar que se pueda lograr una descompresión suficiente durante el proceso. Si la descompresión de la máquina no es adecuada, la masa fundida puede entrar en la línea de separación cuando se abre el molde. Este exceso provocará una bola fría durante el siguiente ciclo, que posteriormente se encuentra en la pieza o impide que la compuerta se abra durante la inyección. Se pueden instalar unidades de descompresión adecuadas en el colector para ayudar a la descompresión. Si el problema de la descompresión no puede resolverse claramente de antemano, es aconsejable incluir en el diseño estructural el espacio necesario para las válvulas de alivio. Si se utilizan boquillas de compuerta de válvula, la masa fundida no puede salir de los puntos de compuerta si las agujas se cierran en el momento adecuado. A la hora de elegir la boquilla hay que tener en cuenta las opciones de montaje y desmontaje.

Las boquillas STT o STF para sistemas abiertos y las boquillas NTT o NTF para compuertas de válvula disponibles en Günther están diseñadas de tal manera que permiten su montaje y desmontaje en la línea de separación. Esto significa que no es necesario desmontar el resto del sistema de canal caliente. La boquilla también se puede cambiar con el molde sujeto en su lugar si es necesario. Las boquillas están equipadas con conexiones enchufables para conectar la electricidad y la calefacción. Se ahorra tiempo y esfuerzo ya que no es necesario soldar el cableado hasta la carcasa del accesorio al reemplazar las boquillas. De este modo se reduce el tiempo de inactividad de la máquina de moldeo por inyección. La boquilla se posiciona mediante dos diales en el cabezal. El dial superior también proporciona protección contra fugas. Pasar los cables a través de la placa de sujeción de la boquilla hacia la línea de separación evita una sobrecarga térmica en los cables. Para el molde de 16+16 gotas se utilizó la boquilla de compuerta de válvula 6NTT3-150VA con un diámetro de punto de compuerta de 1,2 mm. El tipo de guía de aguja VA está fabricado de acero pulvimetalúrgico y garantiza una larga vida útil y una puerta excelente cerca de la guía de aguja gracias a una dureza de alrededor de 60 HRC.

Conservando recursos

Cómo la innovadora tecnología de canal caliente utiliza el material de manera más eficiente

El colector de canal caliente está diseñado para transferir la masa plastificada desde la boquilla de conexión a la boquilla de canal caliente. En el caso del molde de 16+16 gotas, los diámetros de los canales en el colector, las boquillas de canal caliente y la boquilla de conexión se calcularon utilizando el software de simulación Sigmasoft. Las propiedades térmicas del colector se calculan además de los resultados de los cálculos sobre la pérdida de presión y el corte del material. La distribución ahora se realiza a cuatro subcolectores de ocho gotas a través de un colector principal recto de dos gotas. El diámetro del canal de fusión comienza en 16 mm en la entrada del colector y se reduce a 6,2 mm en el orificio de salida a la boquilla de compuerta de la válvula. La disposición escalonada de las boquillas en el molde apilado permite trabajar con un número menor de distribuidores de masa fundida. Esto reduce la altura del sistema y también el peso del molde.

La transferencia de masa fundida en sistemas de canal caliente para moldes apilados es continua con una boquilla de conexión larga de extremo a extremo o con una ruta de transferencia dividida. En nuestra aplicación, era necesaria una transferencia dividida porque el molde no se podía sujetar en su totalidad. El lado de la boquilla fija, el bloque central móvil con canal caliente y el lado del eyector móvil se sujetan por separado y se acoplan en la máquina de moldeo por inyección. El canal de fusión en las boquillas de conexión tiene un diámetro de 16 mm. En el lado de la boquilla fija hay una boquilla abierta y en el bloque central móvil una boquilla de conexión con válvula de compuerta. Esta compuerta de válvula garantiza que ninguna masa fundida pueda penetrar la línea de separación cuando se abre el molde. La compuerta para la boquilla de conexión es accionada por un único cilindro neumático. La solución consecutiva con válvulas neumáticas individuales EEV se utilizó en la aplicación de 16+16 gotas. En este caso, los orificios de suministro de aire a las válvulas deben estar bien equilibrados. El equilibrio y los diámetros de orificio suficientemente grandes son responsables de garantizar un funcionamiento perfecto de las válvulas individuales. La temperatura de las placas matriz donde se montan las EEV no debe exceder los 100 °C durante el funcionamiento. Esto no fue un problema para esta aplicación ya que la temperatura general del molde es de 20 °C durante el proceso.

Los ejemplos muestran que la creciente presión de los costos en la atención médica plantea desafíos extremos para que los fabricantes aumenten su capacidad de producción y adopten prácticas laborales rentables. Por lo tanto, se recomienda buscar una estrecha coordinación con el fabricante de herramientas y el fabricante de canales calientes en una etapa temprana al diseñar moldes apilados y familiares o aplicaciones de múltiples componentes para garantizar que dichos proyectos sean exitosos.

* Horst-Werner Bremmer es director de ventas de Günther.

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