Moldes para transferencia de termoestables

Fermín Capella01/07/1995

Los transformadores de composites coinciden en señalar a la fabricación de moldes y a la preparación de las preformas como los elementos básicos para el éxito de la transformación por transferencia (más conocida por sus siglas en inglés RTM: Resin Transfer Molding). En las líneas que siguen se ofrece el estado actual de la técnica sobre el primero de estos temas.

Introducción

La fabricación de los moldes es el que merece la reflexión más atenta del transformador que pretenda introducirse en esta técnica. Aunque es posible realizar moldes que permiten el moldeo sin preforma, es recomendable no aventurarse en este camino a menos que se trate de piezas de gran simplicidad.
Este artículo presta una especial atención a los moldes realizados en composites, debido a que en muchas ocasiones se ha acometido su fabricación por los mismos transformadores con resultados descorazonadores, puesto que deben tenerse en cuenta una serie de pequeños detalles que hacen la diferencia entre el éxito o fracaso de la construcción. Por otra parte, es interesante este tipo de construcción para iniciarse en la técnica del RTM, que es hoy más prometedora que nunca por la aparición de nuevas resinas para la inyección que, con tiempos de endurecimiento muy cortos, permiten el acceso a series mayores.
Un ejemplo es la producción de toda la carrocería del Renault Espace, del que se fabrican de 300 a 400 unidades diarias; otro puede ser el parachoques delantero del Ferrari, moldeado con PUR espumado integral de 600 gr/cm, que ofrece una excelente rigidez con poco peso, o piezas con resina de poliurea, con fraguados del orden de diez segundos, y otros muchos, con posibilidades que no se limitan al campo de la automoción sino que permiten un nuevo concepto de las posibilidades de los composites, especialmente en la construcción de grandes piezas.

El molde de inyección de resina

Es un molde machiehembrado con el espacio hueco intermedio correspondiente a la pieza. Consta de cuatro partes principales:

La cavidad:Es el hueco que queda entre ambos moldes cuando están casados y es la parte que trabaja y corresponde a la forma de la pieza, debiendo cumplir los requisitos que ésta impone en calidad de superficie, dimensiones, forma y espesor;
El punto de inyección: Es una abertura en una de las piezas (macho o hembra) del molde por la que se inyecta la resina. Su posicionamiento es importante y de el depende el llenado satisfactorio del molde: puede estar situado en el centro de la cavidad y en la cara posterior de la pieza para un llenado radial, o puede estar fuera de la pieza, en forma de cola de pescado, para un llenado por barrido: en ambos casos debe tenerse en cuenta que la resina pueda alcanzar los bordes de la pieza de modo uniforme y no desplace al refuerzo de su posición durante su recorrido.
La periferia y los sangradores: La combinación de estos elementos se denomina pinch-off o pinzamiento y debe comprimir al refuerzo a un tercio del espesor de la pieza para sujetarlo; esto obstruye el desplazamiento de la resina pero permite el escape del aire ocluido. El exceso de resina deja el molde y debe depositarse en un canal periférico de retención que debe estar situado por encima de la parte más alta de la pieza. Todo el material de la periferia queda integral con la pieza y se desmoldea al mismo tiempo para ser recortado después del endurecimiento completo.
Una alternativa es efectuar una junta mediante el pinzamiento del refuerzo y romper esta junta en las zonas donde la resina llega en último lugar para producir unos sangradores. El refuerzo se pinza entre una junta de caucho de silicona en el molde y un elemento rígido en el contramolde (lámina metálica o costilla). Esta disposición es válida cuando la inyección no puede situarse en el centro y se efectúa por barrido lateral, situando los sangradores en el extremo opuesto a la entrada.
Una tercera solución es un diseño de molde "estanco al aire" que se consigue cuando, en el conjunto de molde y contramolde, la cavidad se comunica con la atmósfera únicamente por vía de los sangradores, que pueden ser sellados después de la inyección. El sellado se efectúa mediante una junta de caucho de silicona posicionada entre el molde y el contramolde. El tipo de refuerzo a utilizar debe ser preformado y recortado a las dimensiones de la pieza o debe cubrir el núcleo de una estructura sandwich. En ambos casos no se pinza el refuerzo y el sangrador toma la forma de un paso de 0,1/0,2 mm entre molde y contramolde, pudiendo ser o no periférico, según sea la forma de la pieza. Un tubo único puede extraer el exceso de resina.
Si se utiliza un molde metálico caliente y un sistema de resina muy reactivo, será posible diseñar un pinch-off periférico como en un molde de compresión. En este caso se dispone una holgura de funcionamiento entre molde y contramolde muy pequeña, de 0,05 mm de espesor. Debe asegurarse la precisión de las guías durante los movimientos de cierre y apertura para garantizar el paralelismo.
Guías y sistema de cierre del molde: Las guías se utilizan para posicionar con precisión el molde respecto al contramolde. Si el conjunto de molde está montado en un portador hidráulico, es posible utilizar las guías cilíndricas o prismáticas tradicionales, pero si el molde se maneja de un modo simple, como un polipasto, es preferible usar medios cónicos que eviten la inevitable desviación causada por la falta de precisión de los movimientos de aproximación.
El sistema de cierre debe poseer una fuerza mayor que la que provoca la presión de inyección. Debe estar calculado que no pueda sufrir deformación elástica bajo la presión de inyección. En función del ciclo previsto puede efectuarse una selección entre distintas opciones que pueden reducir los tiempos muertos. Por orden, serían: sistema de tornillo y tuerca o cierra-juntas, sistema de cierre por levas, cierres neumáticos o hidráulicos y, finalmente, una prensa hidráulica portamoldes.
Sistemas de calefacción: El conjunto de molde-contramolde puede calentarse según el material en que esté construido. La circulación de fluido por un circuito en serpentín es preferible a todas las demás soluciones. Este método tiene la ventaja de que permite una auténtica regulación de la temperatura, pudiendo añadir o extraer calor según lo demande el momento de la reacción, cuya exotermia puede recalentar peligrosamente el molde.
Las medidas de temperatura que se han tomado durante el moldeo muestran que la resina inyectada, al fluir dentro del molde, se calienta a medida que avanza. Al completarse el llenado, las zonas de resina cercanas a los sangradores son más reactivas por estar mas calientes, en contraposición con las zonas cercanas al punto de inyección, refrigeradas por el paso de la resina que ha tenido menos contacto con la superficie caliente del molde.
Si el proceso de curado no tiene lugar de un modo correcto, la diferencia de reactividad afecta a la calidad de superficie de la piezas e incluso se pueden producir (a) una dificultad para el llenado completo debido al exceso de reactividad del frente de la resina (formación de geles) y (b) deterioros en la superficie del molde.
Para obviar estos problemas, se recomienda el uso de un circuito de fluido caliente cuya entrada esté cercana al punto de inyección y su salida en el área de pinzado, para que la resina encuentre áreas cada vez menos calientes en su progreso hacia los bordes. Si se precisa refrigeración, iniciarla con el fluido entrando por el punto de salida.
Conjunto de rigidificación: La rigidificación de los moldes para RTM es necesaria siempre que no se utilice una prensa de platos o moldes mecanizados de bloque, especialmente para moldes realizados en material composite.
Una presión de 4 a 6 bar representa una fuerza de 40 a 60 toneladas en una superficie de 1 m. Dado que una flecha pequeña en porcentaje sobre la longitud del molde representa una gran variación de la cavidad y, por ende, del espesor, el refuerzo debe limitar al mínimo la deformación de ambos moldes.
Una solución es la construcción de una estructura de tipo de cajetines, constituida por un conjunto de costillas y particiones unidas a la parte posterior de la zona de la cavidad del molde. La estructura debe ser especialmente consistente y unitaria, y su ventaja radica en su mínimo peso, especialmente cuando el molde debe manejarse manualmente.
Una alternativa más pesada aunque menos costosa es colar un hormigón polimérico como respaldo al molde, especialmente cuando se puede montar en una prensa, lo cual da resultados más rápidos, pero debe tenerse en cuenta que la densidad suele ser cercana a 2,5 gr/cm. Eventualmente puede reducirse el peso usando una espuma sintáctica, especialmente si se dispone de microesferas metálicas huecas, aunque es conveniente asegurarse de que la formulación usada tiene suficiente resistencia a compresión

Diferentes tipos de moldes

Pueden usarse varios materiales para producir una herramienta adecuada para inyección de resina líquida. Algunos puede fabricarlos el mismo usuario, mientras que otros requieren las capacidades de especialistas, sean modelistas o fabricantes de moldes.
La selección entre los distintos tipos viene determinada por varios criterios tales como el coste, la vida de servicio y el número de piezas a fabricar. Consideraciones técnicas como la calidad de superficie deseada o la temperatura de curado de la resina pueden definir el tipo de molde. Se distingue entre cuatro tipos de moldes en función del material que se utiliza para la superficie de trabajo (cavidad).

3.1 Moldes construidos con composites

Están basados en resinas de poliéster UP o epoxi reforzadas con fibras de vidrio, estos moldes puede fabricarlos el propio transformador utilizando un modelo de una o dos caras. Su bajo coste los adecua para series cortas y una de sus ventajas es el -relativamente- poco tiempo que se precisa para construirlos. Su principal inconveniente es su falta de confiabilidad, relacionada directamente con la calidad de su construcción.

3.2 Moldes fabricados a partir de una piel metálica

Están generalmente formados por níquel o cromo, algunas veces con una capa subyacente de cobre, la piel, denominada electroforma se genera por deposición electrolítica sobre modelos tratados con una capa de material conductor. Constituye la cara de trabajo del molde y debe ser complementada con un equipamiento y estructura robustos. En estos casos, el respaldo suele ser de un hormigón de epoxi que sea conductor del calor.

3.3 Moldes metálicos mecanizados:

Son realizados por fabricantes de moldes especializados. Pueden ser impecables en términos de calidad de superficie y corrección geométrica, así como en robustez propia. Su vida útil es muy larga.
Su elevado coste los hace adecuados sólo para producciones de gran serie.

3.4 Otros tipos de moldes:

En este grupo se incluyen moldes construidos con varios materiales, que son conocidos pero de uso poco generalizado en la industria de composites.
Son las aleaciones de bajo punto de fusión como el Kayem o el Kirksite, o soluciones metaloplásticas como la generación de una piel mediante deposición de metal fundido por proyección, con un respaldo composite.
Este grupo incluiría también moldes realizados mediante colada de hormigón polimérico reforzado con acero inoxidable, que es una solución utilizada corrientemente para series prototipo.

Comparación de distintos tipos de moldes para transferencia de resinas
Tipo	Tipo de superficie	Vida (núm. de piezas)	Índice de coste	Series adecuadas	Ventajas	Desventajas	Comentarios
Composite poliéster	Gel-coat poliéster	1500	1	Pequeñas series	Coste Tiempo	Superficie frágil, Vida limitada	Molde simple si el usuario sigue las reglas
Composite epoxi	Gel-coat epoxi	3000 a 6000	1,5	Pequeñas series	Posible calentar a 60-80C	Superficie frágil, Vida limitada	Regulación temperatura aumenta productividad
Electroforma	Níquel	50.000 a 100.000	5	Series medias	Relación coste/rendimiento Buena superficie	Deformación no modifica	Excelente compromiso coste/duración
Aluminio mecanizado	Aluminio pulido	10.000 a 30.000	7	Series medias	Precisión calentamiento	Superficie buena pero frágil Tamaños pequeños	Solución intermedia Precaución en gran superficie
Otras aleaciones	Según fundición o pulido	50.000 a 100.000	6	Series medias	Posibles modificaciones.	Reproduce modelo Falta de dureza	Usado en moldeo de prototipos
Acero	Posiblemente cromado	250.000 a 500.000	20	Grandes series	Calidad superficie Confiabilidad Vida	Tiempo, coste y peso	Uso en gran serie y en S. Rim

Moldes de material composite: Principios generales

Estos moldes, además de la forma de la cavidad, deben producir la periferia incluyendo la junta del molde. La estructura del molde se produce mediante laminado manual, incluyendo una capa de gel-coat especialmente adaptada a las tensiones y esfuerzos que actúan sobre la superficie y un espesor de composite de fibra/resina y elementos de rigidificación para asegurar la estabilidad dimensional del conjunto.
Los moldes en composites están sujetos a las mismas reglas de diseño que gobiernan la construcción de piezas moldeadas por los métodos de prensado en húmedo.

Dimensiones: Una estimación razonable de dimensiones máximas correspondería a un área superficial de 6 a 7 m.
Superficie: En el mejor de los casos reflejará la superficie del modelo; sin embargo, una construcción apresurada, que implique un desequilibrio en la estructura o contracción diferencial entre distintas zonas, puede afectar a la calidad de la superficie.
Geometría: No pueden efectuarse formas con contra-salidas, los radios en los cantos no deben ser menores de 5 mm, si es posible. El espesor de la estructura debe ser constante y el material debe ser idéntico en todos los puntos de la pieza.

El modelo

Esta es la primera etapa de producción de un molde. El modelo puede construirse a mano o usando métodos de CAD/CAM. Se utilizan varios materiales, a saber:

5.1 Escayola

Después de reproducir la forma, debe ser secado completamente a 30 C y su superficie impregnada para sellar la porosidad y luego endurecido superficialmente usando una resina de poliéster diluida en estireno acelerada y catalizada.
El acabado de superficie se obtiene usando papel al agua en seco de grano 180. Se aplicada una imprimación poliéster lijable y se tosca (lijado al agua) con papel de grano 600. Se completa la preparación puliendo con una pasta abrasiva, seguida de abrillantado y encerado.
El modelo de yeso escayola puede usarse una sola vez y es poco utilizado en la práctica por los fabricantes de moldes industriales.

5.2 Una pieza prototipo
Puede obtenerse mediante termoconformado de una lámina de termoplástico adecuado, por ejemplo metacrilato o PET, teniendo en cuenta la dispersión de espesores que causa este método, montándola en un conjunto de madera de modo que, al desmoldear el molde, quede perfectamente adherido a éste para moldear el contramolde sobre la otra cara.

5.3 Materiales rígidos celulares o no

Estos pueden ser trabajados mediante máquinas herramientas y a mano. Los materiales especiales disponibles para modelado son dimensionalmente estables. La superficie debe prepararse de modo similar al caso anterior.

5.4 Madera

Este es el material más usado en modelado, especialmente a partir de contrachapado con capas de 1 mm, lo que facilita la inspección visual de las formas.
Después de ensamblar los varios elementos constituyentes del modelo, se llenan con una masilla poliéster lijable cualquier raja o imperfección de la superficie. La masilla puede usarse también para modelar algunas formas, como los cantos con radios determinados.
La superficie se lija en seco con papel abrasivo, primero de grano #180 y luego #320 y se elimina a continuación cualquier resto de polvo. Se proyecta una capa de imprimación poliéster de unos 250 gr/m y, después de endurecer, se lija al agua con papeles de grano #320, #500 y finalmente #600.
La preparación de la superficie se completa con las operaciones siguientes:

pulido con pasta abrasiva
abrillantado con pasta
aplicación de capas de cera, abrillantadas entre cada capa.

El modelo de madera debe mantenerse a temperatura y humedad estables. La calidad del molde reflejará la del modelo, por lo que puede ser ventajoso utilizar las habilidades de un moldista profesional que dispondrá de sistemas de medición tridimensionales que garanticen la precisión del modelo.

5.5 Selección de la forma: En función de la cara principal de la pieza a producir, el modelo puede construirse con forma macho o hembra, pero recordando que la forma macho es más fácil de pulir y acabar.

El molde

6.1 Principio de producción

Las alternativas son el partir de un modelo para cada molde macho o hembra, partir de un solo modelo que incluya montada una pieza original o de un modelo para uno sólo de los moldes.
En el último caso, se parte de un modelo generalmente macho, se laminan la gel-coat y la estructura del molde, se dota del sistema de rigidificación y de los elementos complementarios y, una vez completado este proceso, se desmoldea el nuevo molde, se aplican en la zona de cavidad las capas de lámina de cera calibrada autoadhesiva necesarias para igualar al espesor de la pieza y se efectúan los complementos en la periferia, procediendo entonces a la realización del contramolde del mismo modo. Finalmente, ambas partes del molde se separan y se extraen los materiales que representaban la cavidad y la periferia.

6.2 Materias primas necesarias para producir los moldes

Gel-coat : Constituye la capa de superficie de trabajo, por lo que es la más expuesta a tensiones y solicitaciones. Debe poder soportar la abrasión durante la apertura, cierre y carga del molde y debe resistir químicamente el ataque de los monómeros o disolventes contenidos en la resinas.
Térmicamente está sujeta a temperaturas que pueden estar controladas por un sistema de regulación o no controladas en absoluto, generadas por la exotermia de la reacción de curado. Las gel-coats especialmente formuladas para esta aplicación deben poseer las siguientes cualidades:

-dureza: entre 30 y 50 Barcol

-buena a elevada resistencia térmica; en continuo 60 C para resinas UP y 80 C para epoxis, aunque pueden haber picos de 80 a 100 C.

Resina de laminación: Seleccionada entre las familias de UP y epoxi, deben ser compatibles con la gel-coat y ser capaces de resistir tensiones térmicas y mecánicas. Por ello, su temperatura mínima de deformación debe ser de 110 C y su dureza, entre 45/50 Barcol.
La selección del tipo de resina, aparte de criterios económicos, deberá ser gobernada por los mismos criterios que para la gel-coat, especialmente en cuanto a temperaturas. En todos los casos, estas resinas deben ser de un uso fácil para el laminado por contacto, con baja viscosidad y buena tixotropía, y con suficiente reactividad para endurecer a temperatura ambiente al tiempo que exhiban la mínima contracción posible durante el curado. Esto asegurará que los moldes tengan una precisión dimensional adecuada. Los suministradores de resinas pueden indicar, generalmente, el sistema de curado más conveniente para cumplir estas condiciones.

6.3 Refuerzo y rigidificación

El refuerzo de fibra de vidrio: La selección del refuerzo de fibras para obtener la rigidez y estabilidad de forma necesarias, así como su contenido en resina, afectarán de modo directo la calidad de superficie y precisión geométrica del molde.
Los porcentajes de fibra en peso deben ser del 33% para el estratificado de mat y del 50% en peso para el de tejido, lo cual limita el exceso de resina y hace posible obtener un espesor preciso y uniforme de la capa de refuerzo, sin crear grandes dificultades de laminado. Se utilizan tres tipos principales de refuerzo:

mat de fibras cortadas de 200 a 300 gr/m. Se emplean en las primeras capas de laminado sobre la gel-coat para facilitar la eliminación de burbujas al trabajar con capas delgadas. Debe evitarse también el exceso de resina. Cada capa de mat de 200 gr/m da un espesor de 0,4 mm y las de mat de 300, 0,6 mm.
mat de fibras cortadas de 450 gr/m. Este y el anterior deben tener un apresto en polvo de alta solubilidad (tipos de Vetrotex M 123 o CM 631). El espesor por capa es de 0,9 mm.
tejido plano de roving, adaptable, que puede emplearse después de la 4 capa de mat en adelante, alternándolo con mat para mejorar la cohesión entre capas. Los espesores por capa, para una impregnación al 50% en peso, pueden ser:

Tejido de 270 gr/m = 0,3 mm
Tejido de 500 gr/m = 0,6 mm
Tejido de 800 gr/m = 1 mm

El espesor de la estructura será variable y viene determinado por la presión de inyección y el área superficial del molde, así como por las condiciones de rigidificación o si el molde se emplea montado en una prensa. Los espesores mínimos se ofrecen en la Tabla II adjunta.

Rigidificación por colada. Se trata de respaldar el estratificado con un hormigón polimérico, formulado con un pequeño porcentaje de resina termoestable con su sistema catalítico y, al menos, tres grados de árido. Este agregado puede tener los diámetros y porcentajes en peso siguientes:

Carbonato cálcico = 50 m : 15%
Arena seca 1 mm : 30%
Granito seco = 3 mm : 45%

El porcentaje de resina debe ser del 10%, aproximadamente. Los proveedores de materias primas pueden suministrar también otras formulaciones adecuadas de agregado, sea mineral o metálico.

Rigidificación mediante estructura. Se utiliza contrachapado de 20 mm o chapa metálica para realizar una estructura en forma de caja de departamentos múltiples que respalde al estratificado del molde. En todos los casos es necesario evitar que las líneas de conexión de la estructura con la superficie posterior de aquel se marque en la superficie del molde, debido a contracción diferencial o a concentración de tensiones. A este efecto, el laminado de la estructura se efectúa con el estratificado previo totalmente endurecido y es recomendable ampliar, de forma escalonada, el área de soporte, particularmente en zonas planas.
Pueden usarse otros materiales, como tubería de cobre de 8 a 12 mm de diámetro, que es muy adaptable y permite utilizarla como circuito de regulación térmica. Si se opta por esta posibilidad, es necesario aumentar la conductividad térmica del molde incorporando aluminio en polvo en las capas internas de refuerzo con objeto de homogeneizar la temperatura de la superficie. Conviene recordar que el cobre puede inhibir la polimerización de las resinas UP, por lo que debe ser adecuadamente recubierto. Al escalonar la conexión con el estratificado pueden emplearse flejes metálicos (acero dulce taladrado de 1-2 mm) de distintas anchuras, que aumenten el área de contacto del intercambio térmico, y respaldar el conjunto sobre los tubos de cobre con una estructura como la anteriormente descrita.

Proceso de producción del molde composite

La preparación incluye situar el modelo en una caja periférica desmontable, de altura superior a la máxima del molde y medida precisa. Se posicionan los insertos metálicos, como la boca de inyección, los sangradores, guías y/o centradores.

7.1 Aplicación de la gel-coat:

Después de asegurarse de que la superficie del modelo está exenta de contaminación y de que se ha tratado con un agente de desmoldeo, la gel-coat se aplica a brocha o pistola, según indique el suministrador, en 2-3 capas para dar un espesor total de 0,5 a 0,8 mm, que corresponde a 750-1.200 gr/m. Conviene tener en cuenta a este respecto las recomendaciones del informe sobre desmoldeantes publicado en el n 31 de Plásticos Universales.

7.2 Laminado de la estructura:

Cuando las capas de gel-coat están lo suficientemente endurecidas pero aún tienen tacto pegajoso, se aplica la primera capa de mat de 200 a 300 gr/m, usando el doble de su peso en resina. Ésta debe fraguar lo antes posible para evitar diluir la gel-coat, aunque conviene que el curado total se realice despacio; es decir, un tiempo de gel corto y un tiempo largo de fraguado. Entre cada capa sucesiva debe dejarse un período de unas 4 horas. Esto evitará irregularidades en el espesor, debidas a en exceso de resina o compresión repetida de las capas, especialmente en zonas angulares, que causarían deformaciones debido a una contracción diferencial.
Las siguientes dos capas pueden ser de mat de 450 gr/m y, a continuación, pueden irse alternando capas de tejido de 500 gr/m y mat de 450 gr/m, con el que deben laminarse las dos últimas capas completando el espesor requerido.
Cuando se ha completado el molde, el curado debe proseguir a temperatura ambiente durante 48 horas y completarse, posiblemente, mediante estabilización en estufa a 40 C durante 10 horas.

7.3 El sistema de calefactado del molde:

Una vez terminada la fase anterior es el momento, en su caso, para emplazar la tubuladura de cobre, con la precaución de que todas las soldaduras, que de ser necesarias deben ser resistentes al calor (plata), queden fuera del molde. La configuración de la tubuladura debe atenerse a lo indicado anteriormente en relación con la posición de la entrada de inyección.
La solidarización a la estructura puede hacerse mediante masilla de epoxi/aluminio, que mejorará el intercambio térmico. Los extremos de la tubuladura se equipan con accesorios de conexión rápida.

7.4 El sistema de rigidificación

La primera alternativa sería completar el llenado de la caja en que se contiene el molde con el hormigón polimérico descrito, cuidando de refinar la superficie superior de modo que se establezca un paralelismo entre la cara de asiento del futuro molde y su borde superior, y de permitir el acceso a los sangradores y el punto de inyección.
El sistema de endurecimiento debe proporcionar un tiempo de curado de 24 horas para limitar la emisión de calor exotérmico y las consiguientes tensiones internas. Dado que el módulo de elasticidad está entre 800 y 1.100 MPa, puede calcularse el espesor mínimo imprescindible, con lo que sería posible introducir noyos de madera de balsa o espuma polimérica, que se retiran después de la gelificación, para definir el negativo de una estructura como la que se describe a continuación (con los gruesos adecuados al material), lo que puede limitar considerablemente el peso total y la exotermia.
Si el tamaño del molde es grande puede ser preferible realizar una estructura de cajetines como la descrita antes, con costillas de contrachapado de 20 mm, que se soportan en la estructura directamente si puede efectuarse con suficiente precisión de contacto, o con un intermediario de hormigón polimérico vertido y curado de antemano, pero con la huella de la estructura en él marcada.
Una tercera alternativa es el refuerzo del molde con una estructura metálica soldada prefabricada, que puede llevar incorporados los centrajes y los cierres del molde. Es poco recomendable si se usa calefacción, por los diferenciales de coeficiente de dilatación y rigidez, que pueden causar la distorsión del molde.
La unión de estructuras y estratificado se efectúa, cuando éste ha curado totalmente, por laminado manual, antes de separar el molde del modelo.

7.5 Desmoldeo

Cuando se ha completado la fase anterior y tras un nuevo período de 48 horas, puede extraerse el modelo del molde, que se invierte para permitir la confección del contramolde.

Manufactura del contramolde

8.1 Generación de la cavidad

Para obtener la separación entre molde y contramolde correspondiente al espesor de la pieza, el sistema más rápido puede ser el haber utilizado como cara de trabajo del modelo una pieza de forma igual a la que se debe obtener, que haya quedado, además, temporalmente adherida al molde. Si se desprendiese parcialmente del molde durante el desmoldeo, debe retirarse y proceder alternativamente como se indica a continuación para crear la forma de la cavidad.
Deben conformarse, además, las formas de la periferia del molde. Si se trata de superficies grandes con curvatura simple puede encolarse (cola de neopreno) sobre el molde una lámina delgada de un material adaptable, asegurándose de que no quede aire ocluido y de que pueda despegarse después.
En superficies de doble curvatura se crea la forma de la pieza con lámina(s) de cera calibrada autoadhesiva y para la formación de cantos, detalles con formas o llenado de pequeñas cavidades pueden utilizarse masillas de modelado.
Todos estos materiales deben permanecer en posición durante todo el proceso subsiguiente y ser susceptibles de extracción cuando se termine el contramolde. Cualquiera que sea el material o sistema adoptado, la nueva superficie obtenida debe ser tratada como la del modelo inicial, hasta donde el material lo permita.

8.2 Producción del contramolde

Incluye también los pasos siguientes:

Posicionamiento de la caja periférica
Aplicación del agente de desmoldeo
Posicionamiento de los eventuales insertos metálicos
Aplicación de la gel-coat
Estratificado de la estructura
Instalación eventual del sistema de calefacción
Rigidificación
Estabilización o período adicional de 48 horas de curado

A continuación pueden extraerse las formas periféricas, se separan molde y contramolde y se eliminan los elementos que han conformado la cavidad. Las superficies resultantes, una vez limpias, son el reflejo de la superficie del modelo(s) y no deben sufrir ningún otro tratamiento que el de acabado.
Sin embargo, si la calidad obtenida es pobre puede ser lijada en seco y al agua con grano 600, aunque esto es muy poco recomendable puesto que reduce el espesor de la gel-coat y expone cualquier microporosidad que haya debajo de su superficie.

Tratamiento de la superficie del molde

9.1 Pulido

El pulido superficial se efectúa con una pasta abrasiva aplicada a una boina de piel de cordero fijada en una pulidora rápida (1750-2800 rpm). Debe repetirse la aplicación hasta que se obtiene una superficie limpia y brillante.

9.2 Abrillantado

Se efectúa de modo similar a la operación anterior pero con pasta no abrasiva. Su objetivo es eliminar cualquier traza de la pasta de pulir y darle a la superficie un brillo elevado.

9.3 Aplicación de agente de desmoldeo

Remitimos de nuevo al lector al informe sobre desmoldeantes del n 31 de Plásticos Universales. Para la primera pieza es recomendable dar un mínimo de tres capas de cera con intervalos de 6 horas. La cera se aplica con un paño suave y cada aplicación debe seguirse de un abrillantado de la película de cera formada.
Pueden emplearse otros agentes en función del tipo de resina a inyectar, como soluciones de fluorocarbonos, que en algunos casos implican el sellado previo de la superficie con un tapaporos.

Defectos constructivos

10.1 Defectos debidos al modelo

Estos defectos pueden consisten en ondulaciones o en una pobre corrección geométrica, resultado de un trabajo incorrecto o de la selección de un material de modelo inadecuado en términos de estabilidad. Una verificación previa del modelo evita la mayor parte de estos problemas.

10.2 Defectos debidos a la gel-coat

Pueden ser debidos a una mala aplicación; así:

superficie cuarteada, debida a una reticulación inadecuada entre la aplicación de la 1 y 2 capas o antes de laminar el primer refuerzo. Diluyente no evaporado o capas demasiado gruesas.

poros: diluyente no evaporado, recomendándose reducir el porcentaje o aplicar la pulverización desde más lejos.

fragmentación, marcas de rotura: capa de gel-coat demasiado gruesa o reactividad excesiva. También puede ser inadecuada por exceso de fragilidad o rigidez, o por insuficiente tixotropía.

10.3 Defectos debidos a la estructura

Son los más graves.

deformaciones: las contracciones causadas por un laminado impreciso en términos de espesor u homogeneidad o de casado con la estructura inician y animan la deformación. Estas deformaciones son de una importancia fundamental puesto que alteran el espesor de cada pieza que se produzca.

ampollas o depresiones: esto se debe a inclusiones de aire entre la gel-coat y la primera capa de laminado o a un defecto de impregnación que inicia este tipo de defecto. Un laminado cuidadoso de la primera capa lo suele eliminar, a menos que esté causado por algún golpe accidental que haya separado parcialmente la gel-coat de la superficie del modelo.

10.4 Defectos que aparecen durante el uso

Algunos defectos aparecen a posteriori, y están causados generalmente por calentamientos localizados en el molde, ataque químico de las resinas de moldeo o sus monómeros, abrasión por el vidrio durante el cierre del molde o deformaciones mayores por la presión de inyección. Suelen ser del mismo tipo que los mencionados, más una degeneración clásica de la calidad de superficie. También crean dificultades de desmoldeo por contracción irregular de las piezas.

Mantenimiento de los moldes de composites

Suele limitarse a la aplicación repetida de agente de desmoldeo, y a una limpieza intermitente seguida de abrillantado y, eventualmente, un pulido previo a éste.
La reparación de defectos que puedan aparecer se efectúa eliminando la superficie impregnada con agente de desmoldeo, aumentando el área del defecto, limpiando y activando la superficie subyacente con disolvente y, una vez evaporado éste, aplicando gel-coat de moldes con un pequeño exceso y cubriéndola con una película para evitar su contacto con el aire. Una vez totalmente endurecida, se lija y pule el área reparada y se aplica agente de desmoldeo.

Moldes con superficies activas electroformadas

Estos moldes se fabrican con una técnica que permitió ya el siglo pasado la fabricación de grandes piezas, como las estatuas que hay en el Pont d’Alexandre o l’Opera de París, y su limitación de dimensiones es la de los tanques existentes para deposición electrolítica (galvanotecnia), es decir, 5x2 metros y una profundidad de 1/3 de la dimensión horizontal, aproximadamente.
El molde con superficie activa electroformada es también un molde composite, para el que son válidas las indicaciones constructivas anteriores con la mera sustitución de la gel-coat por la electroforma. Debe asegurarse que la resina utilizada adhiera bien sobre el metal, por lo que las resinas UP no son recomendables, además de que puede resultar inhibida su polimerización por el cobre que suele formar la última capa de la electroforma.
Las piezas de gran profundidad son realizables en tanto en cuanto se trate de moldes hembra, puesto que la deposición se efectúa sobre el modelo macho; en el caso inverso puede haber desprendimientos por tensión residual de la capa electroformada al alcanzar cierto espesor, por lo que a veces convendrá prescindir del procedimiento para el contramolde.
En el primer caso, el espesor de la electroforma lo suelen limitar sólo consideraciones económicas, puesto que la deposición electrolítica del níquel o cromo, que suele conformar la superficie de trabajo, se efectúa a un ritmo de unos 0,02 mm/hora. El respaldo puede hacerse con cobre, que se deposita más rápidamente y tiene menor coste.
Los técnicos en galvanoplastia no pueden garantizar la regularidad del espesor, que puede variar en una relación 1:2 en función de la geometría de la pieza. Puede haber variaciones notables en los cantos y en los rincones, debido a la distinta carga eléctrica creada por su geometría.
Vale la pena tener en cuenta los comentarios de los especialistas en galvanoplastia antes de producir el modelo.

12.1 Confección del modelado para la electroforma.

Los modelos para depositar la electroforma deben ser ligeros, indeformables, no conductores de electricidad y tener una calidad de superficie igual a la que se pretende obtener.
Por tanto, si se desea tener electroformas en molde y contramolde, es necesario producir previamente unos premoldes de los que se pueda extraer el modelo.
Se entiende que el premolde macho, que será de las mismas medidas superficiales que el molde macho definitivo, debe tener las dimensiones correspondientes a la huella del molde hembra, menos el espesor de la cavidad. Por ello, su producción debe seguir los pasos descritos anteriormente, aunque dado que no han de soportar esfuerzos mecánicos, pueden fabricarse por colada de hormigón epoxi que no tenga distorsiones. En este caso conviene partir de un premolde hembra, en el que debe obtenerse la calidad de acabado de la pieza a producir, siempre que ésta deba presentar una mejor superficie convexa; si debe ser la cóncava, se parte de un premolde macho.
Las superficies de ambos premoldes deben ser finamente lijadas y abrillantadas, pudiendo incluso pintarse con una laca de poliuretano monocomponente de brillo directo.

12.2 Fabricación del modelo:

Dado que la capa de la electroforma debe depositarse sobre este negativo, el modelo estará totalmente sumergido en el baño electrolítico, por lo que debe tener las cualidades siguientes:

acabado superficial de la pieza a producir
geometría y dimensiones de la correspondiente cara de la pieza, modificadas de acuerdo con la contracción de moldeo que se calcule para la misma y a las tolerancias permitidas por las especificaciones.
perfecta resistencia a la humedad y a la corrosión por el fluido electrolítico.
ausencia de conductividad eléctrica; sólo las superficies que reciben el depósito serán tratadas por el especialista.
los modelos deben ser ligeros e indeformables y permitir la circulación del líquido cuando estén sumergidos en el baño.

Los modelos se fabricarán, por tanto, en material composite de resina epoxi y fibra de vidrio (tipo de Vetrotex mat M123), usando moldeo por contacto y siguiendo las reglas antes especificadas, con un espesor de unos 5 mm.
Los modelos se rigidifican con costillas de madera, con aberturas para facilitar el paso de líquido, de acuerdo con las instrucciones del especialista, y recubiertas a su vez con epoxi reforzada. Deben incluir puntos de anclaje para manejar y suspender el modelo en el baño.

12.3 La electroforma

Esta es la superficie de trabajo del molde. Se trata de una capa de níquel, posiblemente respaldada con cobre, obtenida depositando una capa sobre la superficie del modelo, que ha sido tratada por el especialista con una imprimación para hacerla conductora. Estas operaciones las hacen empresas especializadas.

12.4 El molde de superficie electroformada

La producción del molde a partir de la piel metálica sigue los pasos indicados anteriormente para moldes composite, aunque no es necesario un espesor de laminado tan importante. Debe aplicarse el sistema de intercambio térmico y la rigidificación según se ha descrito anteriormente.

12.5 El contramolde

Se construye del mismo modo que el molde, recibiendo además los elementos refundidos de la puerta de inyección y los sangradores. Una vez terminado y separados los modelos, se casan y galgan entre si los moldes y se taladran y posicionan los elementos de centrado, así como los sistemas de cierre.

Moldes producidos por colada de metal

Se fabrican por colada de metal de bajo punto de fusión sobre modelos, que deben ser dimensionados de acuerdo con las contracciones de enfriamiento de la fundición. Los moldes resultantes suelen ser pesados y tener un cierto grado de porosidad. Las superficies pueden pulirse y el metal mecanizarse para producir las caras de junta, punto de inyección, sangradores, centrajes y circuito de calefacción.
Los metales utilizados suelen ser aleaciones de plomo, estaño y bismuto, tales como Kayem o Kirksite, que tienen una limitada dureza superficial.

Moldes producidos por proyección de metal

En este caso, el metal se proyecta fundido sobre el modelo. Toma el lugar de la gel-coat y el molde se construye como un molde de composite. La calidad de la superficie depende de la habilidad y experiencia del operador, siendo frecuente que sea poco fiable y presente microporosidad.

Moldes de metálicos mecanizados

Aunque es posible realizarlos con algunas aleaciones de aluminio, como Duralinox o Fortal, que permiten una mecanización fácil y rápida y están libres de porosidad en superficie, ésta es frágil dado que el metal no es duro.
El coste de moldes en acero mecanizado y posiblemente cromado, es unas tres veces superior, pero dura quince o veinte veces más. Es el molde para las grandes series y pueden conocerse sus detalles constructivos en un artículo de Rafael Juan en el número anterior de Plásticos Universales.

Espesores de mínimos
Área de la superficie de diseño del molde en m	Espesor de la estructura en mm
< 0,3	4
0,3 a 1	6
1 a 1,8	6
> 1,8	10
El espesor de la estructura viene determinado por la presión de inyección, el área superficial del molde, las condiciones de rigidificación o si el molde se emplea montado en una prensa.