Un software facilita mucha la labor

Selección rápida de una inyectora ajustada al molde

C. Javierre, J. Aisa, A. Fernandez.TIIP Unidad Asociada al CSIC-Universidad de Zaragoza01/02/2002
En este trabajo se presenta un programa desarrollado en el T.I.I.P. (Taller de inyección de la industria del plástico, unidad asociada al C.S.I.C) perteneciente al área de Ingeniería de la Universidad de Zaragoza. El software descrito tiene como objetivo principal la determinación de las máquinas capaces de inyectar un determinado molde. La herramienta desarrollada trabaja en entorno Windows y ha sido programada en Visual Basic para poder conseguir una interface de usuario agradable. El programa permite manejar bases de datos de máquinas de forma muy sencilla y seleccionar las que pueden inyectar el molde, las que no pueden hacelo y las que pueden con alguna restricción (que no lo pueden inyectar en condiciones optimas).
El programa, para poder tener en cuenta de forma adecuada todos los factores, realiza con un número de datos muy reducido, cálculos sobre la fuerza de cierre, presión de inyección, tiempo de enfriamiento etc. y se complementa a traves de coeficientes a diferentes criterios a la hora de establecer la idoneidad de una máquina.

Un factor importante en la fabricación de una pieza de plástico inyectada es la idoneidad de la máquina donde se va a inyectar dicho molde. La selección debe realizarse en los primeros momentos en que se considera la construcción de un nuevo molde.

Para seleccionar la máquina de inyección idonea para un determinado molde es necesario comprobar numerosos factores de tipo técnico. Una técnica habitual es considerar únicamente la fuerza de cierre,y en todo caso el volumen de inyección y las dimensiones del molde. Esto puede originar problemas de inyección que no se atribuyen a la máquina.

En algunos casos se podrían acarrear graves problemas económicos y técnicos, ya sea por la necesidad de tener que comprar una nueva máquina o por los gastos posteriores a la inyección durante la duración del proyecto con el fin de obtener una pieza válida para su venta. Esto supondría un coste para la empresa imprevisto y probablemente inaceptable, a la hora de considerar la viabilidad de la inyección de una pieza de plástico.

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El tamaño de la máquina

La característica de la máquina que determina su tamaño es su fuerza de cierre (fuerza que realiza el sistema de cierre para mantener el molde cerrado durante la inyección). La fuerza de cierre es un parámetro fundamental, existiendo una relación entre esta y el resto de sus características.

Ante la necesidad de generar mayores fuerzas de cierre, para inyectar en moldes que así lo requieran, resulta inevitable aumentar el tamaño del sistema de cierre y por lo tanto el de la máquina en general. Por otro lado una máquina más grande también puede ser dotada de una mayor unidad de inyección capaz de inyectar y plastificar mayor cantidad de material.

Funcionamiento del programa

A continuación se describe el funcionamiento del programa y los pasos ha seguir para el correcto desarrollo de la selección de la máquina óptima (Figura 1).
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Comienzo del proceso de selección: Tras seleccionar la base de datos de máquinas deseada, el programa nos permitirá el acceso al proceso de selección.

a) Entrada de Datos: La primera parte es un formulario que nos permite introducir la práctica totalidad de los datos necesarios para posteriores cálculos.

b)Proceso de selección: Después se accede a un nuevo formulario donde aparecen los diversos factores en función de los cuales realizar el proceso de selección. Pulsando en cada uno de ellos accedemos a una nueva pantalla donde se nos pide la conformidad sobre los datos relativos a ese factor ya introducidos o que lo hagamos ahora por primera vez.

Esto nos ofrece una primera selección a partir de un único factor y nos permite cambiar los valores relacionados con él si esto fuera requerido por el usuario, pudiendo volver a realizar nuevamente esta selección parcial.

Por último y desde la pantalla donde se encuentran todos los factores se marcan aquellos con los que se desee realizar la selección final.

Presentación final de resultados: Aparece un formulario con el resultado de la selección donde además podemos ver nuevos parámetros de las máquinas, ordenarlas a nuestro gusto, borrar aquellas que nosotros queramos, acceder a la ficha de la máquina directamente o guardar los resultados en un fichero de texto.

BASE DE DATOS

La base de datos dispone de la información correspondiente a las diferentes máquinas. Esta base de datos puede ser ampliada o modificada de forma muy sencilla. La información asociada a cada máquina se ve reflejada en la siguiente figura:

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NTRODUCCION DE DATOS DEL MOLDE

Los datos correspondientes a las características del molde se introducen mediante las siguientes pantallas:

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No es imprescindible la introducción de todos los datos ya que el programa nos solicitará más tarde aquellos imprescindibles que no se hayan introducido o en algún caso nos ayudará a calcularlos. Cada una de las dos hojas de que consta la ficha de introducción de datos dispone de un botón de ayuda con el icono de un interrogante. Si pulsamos en ellos, podrán ver una pantalla de ayuda donde aparece una descripción de qué es cada uno de los datos que se nos solicitan.

Selección de factores

Tras la pantalla de introducción de datos y haber pulsado Comenzar proceso accedemos a una nueva pantalla donde se encuentran los quince factores en base a los cuales realizaremos la selección de la máquina óptima.Dentro de los factores intervienen en el proceso de selección de la máquina de inyección se podrá diferenciar entre las que se pueden considerar como necesarias y las que sin serlo, si son recomendables. La mayoría de las especificaciones relatadas aparecen en la máquina como aquellos valores que puede soportar dicha máquina. En consecuencia cualquier valor menor a ese máximo podrá ser utilizado.
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EJEMPLO DE APLICACIÓN DE FACTORES

Volumen teórico de inyección

Al seleccionar este factor aparece la pantalla mediante la que el programa calcula el volumen teórico del material seleccionado, a la temperatura de inyección, para inyectar el molde.

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Proceso selectivo:

• Si el volumen teórico de inyección de la máquina es menor al necesario, la máquina es excluida puesto que no es capaz de inyectar piezas de ese tamaño.

• Si están próximas, se restringe su uso, ya que la cantidad de material podría resultar insuficiente en piezas que requieran gran precisión.

• Si el V.teórico de la máquina es mucho mayor al necesario, la dosis a inyectar resulta excesivamente pequeña por lo que aunque es posible su uso no es recomendable, ya que puede producirse la degradación del material que deberá recorrer el cilindro de plastificación (largo en proporción) antes de ser inyectado.

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Se puede realizar una selección parcial de las máquinas válidas para la inyección según un determinado factor.

Fuerza de cierre

Si se desconoce su valor exacto lo aproximaremos a partir de; material a inyectar, espesor de pieza y área media proyectada.

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Proceso selectivo

• Aquellas máquinas cuya fuerza de cierre no es superior a la necesaria son excluidas por no poder mantener cerrado el molde correctamente.

• Se recomienda excluir aquellas máquinas cuya fuerza de cierre es muy superior a la necesaria al estar por tanto empleando una máquina sobredimensionada para las características necesarias que además puede dañar el molde.

Presión especifica de inyección.

Si se desconoce su valor exacto lo aproximaremos a partir de; material a inyectar, espesor de pieza, tiempo de llenado y longitud de flujo.

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Proceso selectivo

• Son excluidas aquellas máquinas que no son capaces de generar la presión necesaria, ya que ello implica no poder realizar el correcto llenado del molde.

Caudal teórico de inyección

Proceso selectivo

• Aquellas máquinas cuyo caudal de inyección esté por debajo del caudal mínimo son excluidas por no ser capaces de inyectar el material en el tiempo necesario.

• Las máquinas cuyo caudal de inyección es mayor al mínimo son aptas para la inyección pero solo aquellas que se encuentren por encima del caudal óptimo lo harán de forma idónea.

Caudal de plastificación

Para un desarrollo óptimo del proceso, la máquina deberá tener suficiente capacidad de plastificación para realizar la fase de dosificación (preparación dosis a inyectar) durante el tiempo de enfriamiento de la pieza.

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Proceso selectivo

• No es un factor excluyente, si una máquina no es capaz de preparar el material lo suficientemente rápido se producirá un retraso, con el consiguiente costo económico, pero no impide llevar acabo la correcta inyección de la pieza.

Potencia de inyección

Nos podemos encontrar en la situación de no ser capaces de inyectar un molde o de acabar de llenarlo bajo las condiciones deseadas sin haber alcanzado los valores máximos de presión y caudal de nuestra máquina, por el hecho de que la potencia solicitada (potencia = caudal x presión) sea superior a la disponible.

Proceso selectivo

• No constituye un factor excluyente al poderse aumentar la potencia de la máquina mediante el uso de una bomba más potente o gracias a un acumulador que proporciona gran cantidad de aceite durante un corto espacio de tiempo, lo que le permite alcanzar la potencia máxima más rápidamente que con una bomba.

Carrera de apertura/Luz máxima

Esta distancia ha de ser la suficiente para permitir la expulsión de la pieza y su manipulación posterior, por un operario o un brazo articulado. Se considera que deberá ser mayor a 2.5 veces la profundidad de la pieza, que es la anchura de la proyección de la pieza sobre un plano perpendicular al de partición del molde.(Distancia que separa las dos caras más alejadas de la pieza medidas sobre la perpendicular al plano de partición).

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Proceso selectivo

• En máquinas con sistema de cierre mecánico (de rodillera) empleamos la carrera de apertura máxima que indica la posición en que el sistema de eslabones se encuentra totalmente recogido. Se excluyen las máquinas cuya carrera de apertura no supere las 2.5 veces la profundidad de la pieza.

• En máquinas con sistema de cierre hidráulico donde el plato móvil no tiene la limitación anterior y puede desplazarse hasta la parte final de la máquina, empleamos la luza máxima, excluyendo aquellas máquinas cuya luz máxima no sea mayor que la suma del espesor del molde más 2.5 veces la profundidad de la pieza.

Espesor máximo/mínimo de molde

Proceso selectivo

• Son excluidas aquellas máquinas cuyo espesor máximo es inferior al de nuestro molde. Este factor es solo aplicable a las máquinas con cierre mecánico al tener limitado el tamaño máximo de molde por necesitar tener extendido sus eslabones articulados para poder ejercer la fuerza de cierre.

• El espesor mínimo no es un factor excluyente por existir siempre la posibilidad de colocar unos platos supletorios que nos permitan alcanzar este tamaño mínimo.

Distancia útil entre columnas

Proceso selectivo

• La distancia útil entre columnas ha de ser tal que permita el montaje del molde sin interferir con las placas ni con otros elementos tipo noyo que puedieran sobresalir de él al ser montado en máquina ya sea desde la parte superior o desde un lateral.

Tipo de boquilla abierta/cerrada

Trabajando con ciertos materiales como PA, PVC y POM, debido a los gases que generan a la temperatura de inyección, es necesario la boquilla abierta para permitir su escape.

Proceso selectivo

• La elección de una boquilla abierta no es excluyente ya que las boquillas con sistema de cierre pueden permanecer abiertas.

• Si se elige la boquilla cerrada, se excluye aquellas máquinas que solo disponen de boquillas abiertas.

Automatización

Algunas máquinas se les puede acoplar un brazo articulado u otro tipo de robot industrial, que se encarga de manipular la pieza después de que esta haya sido expulsada del molde. De esta manera se automatiza la producción, si bien no siempre es recomendable o necesario, o bien la máquina no está dotada con este elemento.

Proceso selectivo

• Es un factor excluyente, si lo determina así el usuario. La automatización disminuye los tiempos de producción.

Máquina con control numérico

Proceso selectivo

• Es un factor excluyente o a determinar por el usuario, que constituye una gran ventaja frente a las máquinas convencionales por permitir optimizar el proceso acercándolo a las necesidades de nuestro molde.

Monitorizable

Las máquinas actuales están equipadas de diversas entradas donde se conectan sondas para recoger información sobre el proceso de inyección, como son valores de presión y temperatura.

Son monitorizables aquellas máquinas que disponen del soporte informático necesario para mostrar al operario de la máquina las gráficas y datos recogidos por las sondas.

Proceso selectivo

• Aquellas máquinas no monitorizables tienen la posibilidad de utilizar un equipo informático externo para realizar estas funciones, por lo que no resulta excluyente este proceso.

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Número de noyos controlables

Proceso selectivo

• Si una máquina no es capaz de controlar el numero de noyos necesario, existe la posibilidad de utilizar una centralita hidráulica para controlarlos por lo que este factor no excluye la utilización de ninguna máquina.

Una vez realizadas la selección de forma independiente para cada uno de los factores deseados, marcamos en la pantalla Selección de factores aquellos que deseamos implicar en el proceso de selección final.

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Pulsamos SELECCIÓN FINAL> y accedemos a la pantalla de selección final.
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En la selección final tenemos las máquinas que son capaces de inyectar el molde según los factores considerados oportunos. Esta lista final refleja también posibles restricciones de cada factor y puede ser ordenada según diversas características.

VER FICHA DE LA MÁQUINA

Haciendo doble "click" sobre la máquina que deseemos (sobre su fila), y tras dar nuestra conformidad se abrirá la ventana donde aparece la ficha de la máquina

Finalmente guardamos el resultado, obteniendo el siguiente fichero:

CONCLUSIONES

El programa desarrollado permite seleccionar las máquinas capaces de inyectar un molde de forma rápida y sencilla, indicando cuales lo pueden inyectar de forma óptima y cuales sin dificultades. Para esto considera numerosos factores influyentes. Para poder realizar esto a partir de un número reducido de datos calcula de forma aproximada valores de fuerza de cierre, presión de inyección, volumen de inyección, tiempo de enfriamiento... El programa trabaja también como base de datos de máquinas, almacenando y dando posibilidad de acceder a la información de las mismas de forma rápida y sencilla, como primer paso para una posible adecuación de las necesidades en planta.

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