Piezas diminutas, grandes cantidades, máxima precisión

Las nuevas aplicaciones en tecnología médica, electrónica para automoción y otras industrias están generando una demanda creciente de micropiezas fabricadas en silicona. Starlim, el mayor transformador de silicona del mundo, está bien preparado para responder a esta demanda. En su sede de Marchtrenk (Austria), cuenta con un departamento dedicado íntegramente al micro moldeo, equipado con inyectoras MicroPower de Wittmann y con su propia sala blanca.

Las dos micropiezas se presentan en bolsas transparentes. Con unas dimensiones de 0,7 x 0,4 mm, la junta tórica es demasiado pequeña para poder cogerla con los dedos. Es un claro ejemplo de la precisión que puede alcanzarse en la producción en serie de microcomponentes.

En comparación directa con la junta tórica, el componente para audífonos, con unas dimensiones de 6 x 5 x 1 mm, parece casi grande, aunque impresiona por su diseño. Se trata de una pieza de dos componentes. En el centro incorpora una membrana de silicona líquida (LSR) de color azul, rodeada por un resistente marco termoplástico de PBT que facilita el montaje en el interior del audífono. El tamaño de la pieza viene determinado por la aplicación.

Fotos 1a y 1b. Pieza de dos componentes para audífonos: una precisión extrema en el moldeo por inyección es el requisito para una reproducción precisa del sonido. Créditos: Starlim Spritzguss GmbH.

Este componente para audífonos se fabricó en un molde de una sola cavidad utilizando una máquina de inyección MicroPower totalmente eléctrica. 'Para la producción industrial en serie nos detenemos en cuatro cavidades', explica Kreuzmayr. Dieciséis cavidades ya serían demasiadas, ya que cuando se requiere la máxima precisión a nivel submilimétrico es importante que las cavidades estén situadas muy cerca unas de otras. El principal reto en la fabricación de estos componentes son las estrechas tolerancias en la zona del corrugado del cuerpo de la membrana. 'Aquí debemos poder confiar plenamente en la precisión del control de la máquina de inyección, porque, a diferencia de lo que ocurre en el moldeo por inyección de piezas más grandes, el cojín residual de material fundido no desempeña ningún papel', subraya Günter Polt, ingeniero de aplicaciones del departamento de micro moldeo por inyección de starlim.

Polt lleva casi 30 años trabajando en el ámbito del moldeo por inyección de silicona. Cuando hace varios años pasó al departamento de micro moldeo, 'fue todo un impacto', nos comenta entre sonrisas. 'No se puede evaluar la calidad de las piezas a simple vista. A menudo solo es posible hacerlo bajo un microscopio'.

'Las máquinas MicroPower destacan por su extraordinaria precisión en la ejecución de todos los ajustes de parámetros', señala Kreuzmayr. 'Esta dinámica extremadamente sensible, combinada con una regulación absolutamente estable y precisa, está estableciendo nuevos estándares. Aquí realmente se está replanteando el concepto de fiabilidad del proceso y de repetibilidad'.

En el caso de estos componentes para audífonos, la elevada precisión de impresión no solo es decisiva para un montaje eficiente. En esta aplicación, la alta precisión es aún más importante para garantizar una reproducción exacta del sonido. Las tolerancias de la pieza terminada de dos componentes son de ±2 micras. Esto requiere un ajuste y un control muy precisos de la fuerza de cierre, así como un molde de gran precisión.

La MicroPower no es solo una máquina de inyección, sino una célula de producción completa. Integra todos los componentes del proceso en un espacio extremadamente compacto. Créditos: Starlim Spritzguss GmbH.

El molde procede del propio taller de fabricación de moldes de la empresa, donde se encuentran los orígenes del grupo empresarial que hoy opera a nivel mundial. En 1974, Franz Sterner fundó la empresa de fabricación de moldes Sterner Werkzeugbau GmbH (anteriormente Franz Sterner GesmbH). Diez años después se creó Starlim Spritzguss GmbH (anteriormente Starlim Gummi- und Kunststoffverarbeitung GmbH). Desde hace tiempo, ambas actividades forman una unidad inseparable. En la actualidad, los moldes se fabrican exclusivamente para la propia producción de la empresa. Esto supone una gran ventaja para los clientes, ya que reciben soluciones coordinadas de un único proveedor y se benefician de la transferencia de conocimientos y del desarrollo integrado. Solo las nuevas tecnologías láser y la microimpresión 3D hacen posible fabricar moldes para componentes de audífonos tan pequeños y con unos requisitos de calidad acústica tan exigentes.

Para la producción en serie está previsto comprobar en línea las propiedades de vibración de la membrana, es decir, directamente después del moldeo por inyección y todavía dentro de la cavidad. Este es el método más eficiente, ya que las diminutas piezas permanecen en una posición definida y no es necesario volver a alinearlas para realizar el control de calidad. Para la prueba de vibración, los fabricantes de moldes han integrado un emisor de sonido y un sistema de medición por láser en la pinza del robot. 'Con este componente para audífonos hemos logrado un verdadero avance gracias a una innovadora tecnología de moldes y a una tecnología de procesamiento extremadamente eficiente', afirma Kreuzmayr.

La integración de etapas adicionales del proceso, como el control de calidad, está especialmente favorecida por el concepto de diseño de la MicroPower. En una superficie de solo dos metros cuadrados, la célula de trabajo totalmente eléctrica integra todo el equipamiento, incluida la unidad de cierre con plato giratorio, el sistema patentado de inyección de dos etapas, además del manejo de materiales, la automatización, el termorregulador, el sistema de control de calidad y otras unidades de proceso. Todo ello manteniendo un acceso sencillo al espacio del molde, con una distancia entre platos de 400 mm.

Las guías lineales garantizan una protección del molde altamente sensible y, gracias a un sistema de palanca de cinco puntos de alta precisión, la fuerza de cierre se distribuye de forma muy uniforme sobre la línea de partición del molde. 'El diseño de la máquina nos permite desplazar el émbolo de inyección hasta la propia línea de partición del molde', explica Jochen Sassmann, director regional de ventas del Grupo Wittmann, que colabora estrechamente con el equipo de micro moldeo de starlim, describiendo otra característica que contribuye a la elevada eficiencia del proceso. Esto reduce considerablemente el tamaño del canal de colada o incluso permite eliminarlo por completo. Dado que la silicona líquida (LSR) completamente vulcanizada no puede reciclarse, el moldeo por inyección de silicona es el que más se beneficia de este proceso de ahorro de material.

La MicroPower ofrece un amplio margen para la automatización. Además del robot Scara integrado verticalmente, también pueden incorporarse mediante interfaces soluciones desarrolladas por los propios clientes. Créditos: Starlim Spritzguss GmbH.

Varias máquinas MicroPower funcionan actualmente en starlim, en Marchtrenk, algunas de ellas en la nueva sala blanca, donde se fabrican productos de alta precisión para cirugía ocular, entre otras aplicaciones. Cada una de estas máquinas está adaptada a los requisitos de un grupo específico de productos. Hay máquinas totalmente equipadas para el moldeo por inyección de un solo componente, así como máquinas de dos componentes y un sistema integrado compuesto por dos máquinas individuales conectadas entre sí mediante un robot.

El sistema integrado aumenta la flexibilidad. Permite fabricar de forma muy eficiente piezas de dos componentes, pero las dos máquinas también pueden utilizarse de manera independiente con moldes de un solo componente. En cuanto a la automatización, el concepto MicroPower ofrece una gran libertad. Además del robot Scara instalado verticalmente, que forma parte integrante de la célula de producción MicroPower, pueden integrarse distintos sistemas de manipulación a través de interfaces, incluidos sistemas desarrollados internamente por starlim.

En el micro moldeo, una lupa no siempre es suficiente para comprobar la calidad de las piezas moldeadas. A menudo solo es posible hacerlo con un microscopio. Créditos: Starlim Spritzguss GmbH.

¿Máquina multicomponente o solución integrada? Para cada nuevo proyecto se analiza detenidamente qué concepto de producción ofrece una mayor eficiencia global. Actualmente, la proporción de productos de dos componentes es de alrededor del 40 %. El equipo de Micro Molding de starlim está convencido de que este porcentaje aumentará. Ya se reciben con mayor frecuencia consultas para piezas de dos componentes, aunque también requieren más tiempo de desarrollo.

La producción en serie, que en su día fue el principal motivo para colaborar con el Grupo Wittmann en el ámbito del micro moldeo, sigue dominando hoy la actividad diaria en Marchtrenk. Son habituales los lotes de producción de varios millones de piezas. 'Las máquinas MicroPower afrontan de forma fiable estos desafíos extremos y nos garantizan un proceso seguro', afirma Dominik Kreuzmayr.

En este contexto, el equipo de micro moldeo de starlim también destaca la buena colaboración con el Grupo Wittmann. 'Nos comunicamos rápidamente y con vías muy directas, y hasta ahora hemos encontrado soluciones conjuntas para todos los retos a los que nos hemos enfrentado. Gracias a esta buena colaboración, realmente podemos aprovechar al máximo todo el potencial tecnológico que ofrecen las máquinas.'

En starlim, la MicroPower es el equipamiento estándar para el micro moldeo de silicona. Créditos: Starlim Spritzguss GmbH.