moldeo por inyección

19
Jul

Tampografía en inyección de plásticos

Tampografía

Es un proceso industrial donde se transfiere la tinta a la pieza, sea regular, irregular, cóncava o convexa…, de manera indirecta a través de un tampón, y es comúnmente empleado como actividad complementaria en la inyección de plásticos para el marcaje de piezas de plástico. Es una solución sencilla, precisa y más o menos económica.

Máquina tampografría – Pad printing

 Proceso

Básicamente y  de manera resumida, una vez preparada la tinta para la máquina todo depende del movimiento de un tampón a una velocidad determinada. Tampón que se mueve en automático recogiendo la tinta por contacto con el cliché que contiene el grabado a reproducir. Este grabado se transfiere de nuevo por contacto del tampón a la pieza. Ésta, se encuentra colocada en la posición adecuada en un pequeño útil para grabar el marcaje deseado. En ocasiones es necesario realizar más de una tamponada para que la cesión y adhesión de la tinta sea la adecuada, esto se produce por la evaporación de diferentes agentes, como endurecedores, disolventes… contenidos en la propia tinta.

Para ello, y previamente al proceso descrito, es necesario disponer de un diseño con su plano y dimensiones que generará un fotolito. Algo así como un negativo del grabado a reproducir  en una plancha de pequeño espesor, denominado cliché. Que es donde el tampón, por contacto, copiara  y cederá el grabado a la pieza según hemos descrito anteriormente.

Componentes

Tampón, es el elemento estrella y que da nombre al proceso. Hecho generalmente de silicona, su función es la de copiar el grabado con la tinta necesaria a transferir al producto final. Su forma, tamaño y dureza(determinada por el color del mismo) de debe adaptar perfectamente a la geometría de la pieza de plástico.

Ejemplo de tampografia para pieza de plástico sector automoción

Tinta, es el medio en estado liquido con el que damos color al área a reproducir en la pieza. Se formula según el material de la pieza donde se «imprimirá» para tener una correcta adherencia, y en ocasiones requiere de un secado mediante aporte de calor. Es importante en su preparación controlar ciertos detalles como la temperatura del entorno, limpieza…

Cliché, es la plancha de pequeño espesor que citábamos al principio, donde tiene grabada la forma que queremos copiar en la pieza.

Máquina, es donde están ubicados todos los elementos anteriores y se lleva a cabo todo el proceso repetitivo de cesión de la tinta a la pieza inyectada.

En Zatec desarrollamos diferentes proyectos donde se realiza el moldeo por inyección y que además lleva asociado una tampografía como actividad complementaria, principalmente para sectores como electrónica o automoción. Cualquier consulta, si podemos ayudar no duden en contactar con nosotros

1
Jul

PROYECTO VARIMIT 4.0

Introducción Proyecto Varimit 4.0

El proyecto europeo AEI-010500-2021-116 más conocido como VARIMIT 4.0  donde ha participado ZATEC, como empresa de inyección de plásticos técnicos junto con CITSALP, CEP, e ITAinnova. Este proyecto tiene un marcado carácter de economía circular cuyo objetivo es trabajar en cómo el reciclado en la industria de plástico puede mitigar algunas de las barreras con las que habitualmente se encuentra para conseguir introducir materiales reciclados en más aplicaciones dentro de sectores como el de automoción, y contribuir, de esta forma, a los objetivos de reciclabilidad y economía circular marcados por la Comunidad Europea para el sector. En este caso, el foco principal del proyecto es estudiar la variabilidad de los materiales reciclados desde diferentes perspectivas para establecer medidas y metodologías apropiadas para mitigarlas, realizando los siguientes pasos:

  • Analizar las fuentes de variabilidad en el proceso de reciclado asociados al origen de los materiales, sus características, y su proceso de mezcla y aditivado hasta constituir un grado comercializable.
  • Aplicar técnicas de análisis de datos y machine learning al histórico de datos existente en una empresa recicladora para explorar la posibilidad de extraer reglas de mezclas que permitan digitalizar el proceso.
  • Investigar qué ensayos son más apropiados para cuantificar y monitorizar la variabilidad de un material en la industria recicladora.
  • Cuantificar la variación de lote a lote, y a lo largo del tiempo, de propiedades objetivo de un material a comercializar, bajo unas especificaciones definidas.
  • Establecer procedimientos para aproximar los datos de los ensayos realizados con modelos de material (digitalización) para su uso en simulación que incorporen la variabilidad de forma intrínseca.
  • Proponer metodologías de simulación de proceso, o producto, que incorporen la variabilidad para analizar la robustez de estos.

ODS-Objetivos de Desarrollo Sostenible 7 y 13

Además,  este proyecto va en línea con  una filosofía de respeto hacia el medioambiente y hacia el concepto de economía circular sin comprometer la calidad de los productos finales de consumo. El hecho de incluir materiales reciclados en los procesos de fabricación también supone un ahorro económico en adquisición de materias primas en el sector industrial y minimiza la extracción de recursos naturales adicionales, es decir, este proyecto está comprometido con la reducción del impacto ambiental del ciclo de vida de sus productos, alineado con la estrategia europea H2030 y con los retos propuestos por la Comisión Europea, mediante el desarrollo de nuevos productos con un mayor valor diferencial respecto a los comercializados actualmente.

Dentro de este proyecto cabe destacar dos conceptos clave marcados en los objetivos de desarrollo sostenible (ODS) definidos en la nueva agenda 2030 aprobada por Naciones Unidas:

  • Crecimiento Económico acelerando la Transformación Digital de nuestra Industria y nuestra Sociedad como medio de asegurar su competitividad y sostenibilidad presente y futura (ODS 8 y 9).
  • Protección del medio ambiente, centrándose en el diseño circular de materiales, componentes y sistemas para la producción limpia de energía; así como en el desarrollo de tecnologías para la correcta gestión de los residuos (ODS 7) y a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (ODS 13).

 

Fluidez, Carga, Impacto y Contracción para la variabilidad de la granza, según las fuentes y las mezcalas realizadas

Conclusiones

las conclusiones finales y resumidas del estudio se recogen a continuación:

  • Se ha conseguido desarrollar un modelo de predicción de propiedades de material reciclado que recoge las no linealidades de las propiedades finales del material fabricado a partir de fuentes de materiales que a su vez presentan su propia variabilidad en sus propiedades.
  • Se ha demostrado que las propiedades de mezclas propuestas por el modelo de predicción son equivalentes a los obtenidos experimentalmente.
  • La simulación del proceso de inyección en pieza considerando la variabilidad de los lotes caracterizados, ha dado como resultado datos de presión similares entre sí, con diferencias entre los valores máximos y mínimos en torno al 3.5%. Además, la presión máxima en el llenado es solo un 18 % superior a la del material virgen con el que normalmente se inyectan dichas piezas. En el análisis dimensional de las cotas de las piezas inyectadas, se ha observado que todas las cotas seleccionadas cumplen los rangos de tolerancia cuando se emplea el material virgen para la inyección. Esto demuestra la validez del modelo.
  • Los datos de las caracterizaciones a tracción de los lotes de material analizados muestran que cuando se fabrican mezclas en el laboratorio la homogeneidad en el material es superior, lo que produce resultados de tracción más acordes a los esperados en un material de polipropileno. . Los datos de la caracterización mecánica de los lotes de material del histórico de CITSALP seleccionados reflejan la variabilidad en sus propiedades tanto en las determinadas habitualmente (fluidez, porcentaje de cargas inorgánicas, resistencia al impacto y contracción) como en las propiedades mecánicas. A partir de la caracterización mecánica de las fuentes que componen el material reciclado es posible determinar o aproximar las propiedades finales del material fabricado, tal y como se ha demostrado en el informe.
  • Las mezclas industriales desarrolladas mediante el modelo de predicción y con la herramienta de gestión de mezclas para ajustar las propiedades conforme a las cantidades de fuentes disponibles, han reflejado los objetivos perseguidos, es decir, la reducción en la variabilidad del material.

Pieza de inyección de plástico, simulación proyecto Varimit 4.0

  • La caracterización mecánica de la zona de clipado de la tapa de la pieza demostradora del proyecto ha revelado que la rigidez del material reciclado es mayor a la del virgen. Asimismo, se ha observado que la variabilidad en los resultados mecánicos del componente es poca, al igual que se ha visto en la caracterización mecánica de los materiales.
  • Los resultados de simulación del ensayo mecánico en pieza se han alimentado con las curvas de tracción de los materiales con los que se han inyectado las piezas y con las curvas de tracción de las mezclas desarrolladas en el laboratorio. En el primer caso, las mezclas eran muy similares entre sí, con resultados mecánicos menos variables, En el segundo, el objetivo era obtener mezclas lo más diferentes posible cumpliendo los criterios de aceptación de propiedades finales del grado comercializable de material reciclado CIPLEN®370. Con los primeros datos, el modelo obtiene una curva de rigidez superior a la experimental. Esto puede ser debido a que las condiciones de contorno introducidas en ANSYS sean más restrictivas (en términos de rigidez, cómo la restricción de movimientos) que el ensayo real. En el análisis con los datos introducidos del segundo caso, se hace un análisis de la variabilidad. En este caso se obtiene una variabilidad máxima del 36 % entre valores máximos y mínimos. Este resultado pone de manifiesto la importancia de conocer dicha variabilidad y que se puede determinar en la etapa de diseño.
  • Finalmente, los modelos de predicción de propiedades de mezclas se han integrado en una herramienta desarrollada para gestionar la composición de mezclas, con el objetivo de poder utilizarlos para reducir la variabilidad. Dicha herramienta permite la modificación de ciertos criterios para adaptarse a las preferencias de la empresa recicladora en función de sus prioridades en cada momento. En base a recalcular bajo diferentes escenarios el histórico completo de fabricaciones de CITSALP, Se ha comprobado como consigue reducir la variabilidad de propiedades significativamente.
21
Jun

Plasticos de Ingeniería: PPS, Sulfuro de Polifenileno.

PPS (sulfuro de polifenileno)

Dentro de la gama de plásticos de ingeniería con los que trabajamos para diferentes aplicaciones, os vamos hablar de uno de los materiales que trabajamos en ZATEC con mejores prestaciones mecánicas, hablamos del  Sulfuro de Polifenileno. Mas conocido como PPS, y que generalmente tiene 40% de fibra donde enseguida podrán reconocerlo por su característico sonido metálico al dejar caer la pieza sobre una superficie.

Características

Depende del grado de PPS, no obstante y como características generales:

Tiene un gran comportamiento mecánico a elevadas temperaturas, por encima de los 200ºc, llegando incluso a alcanzar picos de temperatura de 260ºC con buena estabilidad dimensional, por lo que es adecuado para tolerancias estrechas para una amplia variedad de aplicaciones y mercados, como automoción por citar un ejemplo.

Es un termoplástico con poca absorción de agua con buena resistencia a la hidrólisis tiene excelente resistencia a diferentes agentes químicos(no a todos, es aconsejable consultar a fabricante según la aplicación final), por tanto la pieza moldeada por inyección de plástico puede estar presente en ambientes con bastante corrosión.

Por otro lado, es inherentemente retardante a la llama, V0 segun UL94. Es decir, no necesitaremos aditivos añadidos para que sea ignífugarlo como otros materiales.

Finalmente a destacar, por si fuera poco lo citado anteriormente, es su excelente resistencia al Creep o plastodeformación en elevadas temperaturas.

Procesado

Por temas de know-how, no podremos entrar en excesivo detalle con temas de parámetros, entrada de inyección…, no obstante los fabricantes suelen dar muy buena información sobre ello, donde queremos destacar lo siguiente:

A pesar de su baja absorción de humedad se recomienda un adecuado secado previo a la inyección, como muchos otros materiales. El molde donde se realizará la inyección de plástico debe ser un acero adecuado para la elevada temperatura en molde, con la necesidad de refrigerar con aceite. Esta temperatura en molde es especialmente importante para que su aspecto superficial no se vea afectado, si está muy frío o no con la temperatura adecuada el aspecto será granulado o similar.

Desde nuestra modesta experiencia, cualquier proyecto o consulta según aplicación donde se requiera una pieza inyectada en PPS con fibra de vidrio, estamos a vuestra disposición, no dudes en contactar con nosotros.

25
Feb

Tolerancias en piezas de inyección de plástico

Tolerancias en piezas de inyección de plástico

Que importante es definir unas correctas tolerancias en piezas de inyección de plástico. En mas de una ocasión se aplican grados de tolerancias nominales muy restrictivas sin tener en cuenta las particulares propiedades de cada termoplástico con su contracción (no es lo mismo una poliamida con fibra de vidrio que un polipropileno). De hecho los requerimientos de precisión son mucho menores que los metales, por citar un ejemplo típico, donde a menudo se trasladan tolerancias que no son aplicables a una pieza de plástico.

Tolerancias en piezas de inyección de plástico

Las tolerancias deben aplicarse teniendo en cuenta el proceso de moldeo por inyección con su máquina correspondiente y material, el molde a fabricar por el moldista y la funcionalidad requerida de la pieza en su conjunto o montaje posterior. Hay que evitar en la medida de lo posible «la tolerancia del miedo» con coeficientes de seguridad elevados para cubrirse la espalda, con una precisión exagerada en según que dimensiones. Todo esto se traduce en inversiones elevadas y procesos conflictivos con continuos rechazos, a pesar de que la pieza de plástico pueda ser perfectamente funcional.

Siempre va a ser más barato corregir posibles desviaciones en la fase de diseño, que en el molde, una vez fabricado. Una buena combinación con un diseño efectivo y un proceso optimizado durante la fase de puesta a punto en una producción representativa, son sinónimo de éxito en la ejecución del proyecto.

Tal y como adelantamos en un artículo anterior, «consideraciones de diseño en inyección de plástico» hay que tener presente posibles deformaciones como alabeo, concentraciones de masa, geometrías complejas con movimientos en molde, propiedades anisotrópicas, sobre todo en piezas reforzadas con fibra de vidrio, etc.

Norma DIN16742

la norma DIN 16742 comúnmente empleada en el sector, recoge información a partir de diferentes tablas en base a grupos de tolerancias (TG1, TG2…) , tipos de producciones y materiales clasificados según contracciones ( <0,5%, entre 0,5 y 1%, 1-2%, y por encima del 2%) para extraer recomendaciones en tolerancias nominales en diferentes cotas para analizar factibilidad.

La norma distingue 4 niveles de producciones diferentes:

  • Producción normal, aquella producción realizada con tolerancias generales sin una calidad o requerimientos especiales tanto de recursos productivos como humanos.
  • Producción técnica, altos requisitos de estabilidad dimensional con proceso monitorizado y personal cualificado, planteándose la posibilidad o no de emplear molido, monitorizando la calidad de su producción.
  • Producción de precisión, recursos productivos avanzados en máquinas y de monitorización como sensorización, atemperación… y condiciones de proceso muy estables. Además de personal entrenado y cualificado en los procesos de inyección de plástico con materia prima fiable (solo material virgen) con una adecuada gestión de lotes para una elevada precisión.
  • Producción especial de Precisión, básicamente materias primas con mínimas desviaciones, proceso necesario de monitorización de la calidad de las cotas con una revisión 100% y equipos de MMC de las más alta precisión.

Para cualquier proyecto donde se requiera una pieza de inyección de plástico donde podamos colaborar desde nuestra empresa ubicada en Muel, Zaragoza(Aragón), estaremos encantados de ayudarte, contacta con nosotros.

28
Ene

El acetal(POM) en moldeo por inyección de plásticos

El acetal(POM) en moldeo por inyección de plásticos

El polioximetileno (POM), también llamado acetal, es uno de los termoplásticos más habituales en ZATEC, para nuestros proceso de inyección de plásticos técnicos. Empleado en aquellas aplicaciones donde se requiere un buen comportamiento tribológico. Es decir, reducir los efectos al desgaste y a la fricción por contacto entre diferentes componentes, bien para iniciar el movimiento(coeficiente estático) o durante el movimiento (coeficiente dinámico).

POM - Inyección de plásticos Zatec

Otro aspecto importante es la resistencia a los agentes químicos, ya que se suelen aplicar grasas y lubricantes en el conjunto de cliente donde se montan nuestras piezas. El POM presenta una buena resistencia a agentes químicos, y hay que tenerlo en cuenta en la elección del material más adecuado, donde podemos colaborar con el cliente gracias a una experiencia de más de 30 años.

El acetal es un material de elevada rigidez, dureza y tenacidad con una densidad elevada(1,42 gr/cm3), y por tanto buena resistencia a la plastodeformación (creep), además de un buen comportamiento a la hidrólisis. Por ello es empleado en multitud de aplicaciones en automoción como engranajes en el elevalunas, componentes en deposito de gasolina…

POM Homopolímero y POM  Copolímero

las diferencias muchas veces no están claras y dependen del comercial de cada casa, donde según sea homopolímero o copolímero el acetal a vender, siempre será «mejor» uno u otro. Lo que sí podemos decir a grandes rasgos es lo siguiente:

POM-Homopolímero, tiene en principio mejor resistencia a la tracción, alargamiento a la rotura, fatiga y dureza. En general mejores propiedades mecánicas. Por contra, su proceso de inyección es mas complicado. Aunque si el material se degrada por un procesado incorrecto, los gases que se forman avisan al operario con un olor característico por su degradación.

POM, Inyección de plásticos Zatec

POM-Copolímero, tiene mejor estabilidad térmica y degradación, aumentando la vida útil de la pieza a largo plazo, así como una mayor resistencia química. A diferencia del homopolímero, se procesan mas fácilmente.

Coloreado

El POM(tanto homopolímero como copolímero) no es un material que se coloree tan fácilmente como otros termoplásticos. Al emplear masterbaches, la composición de pigmentos de color puede influir en la calidad del material fundido. Determinados aditivos provocan la degradación del POM.

Si tienes un proyecto donde requiere de piezas inyectadas con este material, estaremos encantados de ayudarte. No dudes en contactar con nosotros.

28
Nov

¿Cómo elegir la máquina de inyección adecuada?

La máquina de inyección

La máquina de inyección de plástico, periféricos a parte, es el corazón de una empresa de moldeo por inyección donde se plastifica el material, llenando la cavidad o cavidades de un molde para conseguir la geometría adecuada.

La máquina consta básicamente de dos partes diferenciadas sobre la bancada:
La unidad de inyección a la derecha del plato fijo, donde el material es alimentado por una tolva, se va plastificando en el husillo gracias a su movimiento, que fricciona y calienta el material ayudado por unas resistencias, para acabar llenando la cavidad del molde.
La unidad de cierre a la izquierda del plato fijo, es donde se encuentra el molde y se producen los movimientos de abrir, expulsar, cerrar y en definitiva mantener la presión adecuada para contrarrestar esa fuerza de empuje dentro del molde durante la inyección de plásticos técnicos.
Además de la pantalla de control donde se programan y monitorizan los parámetros, llevando a cabo la comunicación entre el trabajador y la máquina.

Tipos de máquinas, Eléctricas vs Hidráulicas

Las máquinas de inyección 100% eléctricas son aquellas que apenas usan aceite para engrasar algunos elementos mecánicos que estén en contacto, tienen menos componentes y por tanto menor mantenimiento, con un rendimiento energético más eficiente al consumir electricidad solo cuando están en funcionamiento(aproximadamente un 50% menos que las hidráulicas). Ofrecen otras ventajas como una mayor repetibilidad y precisión, gracias por ejemplo, a los movimientos guiados por servomotores eléctricos. Esto es importante según el tipo de pieza a inyectar y el mercado final, como en nuestro caso en ZATEC, donde inyectamos pequeñas piezas técnicas en plásticos de ingeniería. Por ejemplo materiales de baja viscosidad, como la poliamida.

Las máquinas de inyección hidráulicas no es que sean peores, simplemente es elegir la más adecuada según aplicación. Como ventajas, son más económicas y quizás más fácil de reparar sin necesidad de un especialista, al ser una tecnología que lleva mucho tiempo en el mercado. Algo similar a los diferentes modelos de coches hoy en día y los talleres. También está muy extendido su uso en piezas mas grandes por las limitaciones de las eléctricas, en cuanto a fuerza de cierre y por tanto en tamaño.

Importante mencionar también las máquinas de inyección híbridas, combinando la hidráulica con algunos movimientos eléctricos que redunda en buenos tiempos de ciclo y precisión. Una opción interesante tanto para piezas pequeñas como más grandes, que necesitan mayor fuerza de cierre.

En este artículo no ahondaremos en otras posibles clasificaciones de maquinaria, por no extendernos demasiado.

¿Cómo elegir la máquina de inyección adecuada?

Está pregunta, nos lleva a otras tantas preguntas habituales ¿Qué piezas vamos a inyectar? ¿Qué moldes vamos a necesitar? ¿Qué material o materiales vamos a emplear? no es lo mismo una pequeña pieza de pared delgada con tolerancias estrechas, que una pieza grande de mayor tamaño y tolerancias generosas.

La geometría de pieza, espesor, material, cavidades… y por tanto el molde, como parte importante del proceso, nos delimitará varias puntos importantes a tener en cuenta en la máquina. A continuación, indicamos de manera general alguno de ellos:

La distancia entre columnas, que es la distancia entre barras que delimita el espacio para introducir el molde de cara a fabricar, y encuadrarlo entre ellas según tamaño de platos.

Recorrido de apertura de máquina, la distancia máxima de separación entre el plato móvil y el fijo para accionar la expulsión. En algunos libros, recomiendan que esta distancia sea mayor a algo más que 2 veces la profundidad de la pieza.

Espesor del molde, distancia entre platos que se tiene cuando la máquina mantiene cerrado el molde.

Fuerza de cierre (toneladas) para cada proceso,  cuando se une el plato móvil y el fijo, la máquina ejerce una fuerza para contrarrestar la presión que realiza el material dentro de las cavidades, evitando que se abra el molde. Si es mayor la presión en el interior, el molde se puede abrir generando rebabas. Si la fuerza es excesiva, puede impedir la salida de gases provocando el efecto diesel. Se trata de buscar la más adecuada en cada caso.

Es importante destacar también, que no es necesario emplear toda su fuerza cada vez que inyectamos. De hecho, con mayor fuerza de cierre tendremos también mas desgaste, por ello no debemos trabajar al 100% de su capacidad. Partiendo de la formula Fuerza = Presión x Área; a mayor presión en las cavidades, mayor fuerza de cierre necesitaremos.

Volumen o gramaje de inyección, la masa máxima por tipo de material que puede inyectar una máquina.

Volumen de plastificación, para cargar material sin que este se degrade, dependerá del diámetro, geometría y velocidad de rotación del husillo, así como el material. Por lo que es necesario seleccionar bien el husillo para nuestra unidad de inyección.

Velocidad de inyección (mm/s), velocidad con que avanza el husillo para llenar el molde con el plástico fundido, lo que da lugar al cauda de la máquina.

Y por supuesto, un adecuado servicio de mantenimiento post-venta del fabricante.

Dentro de nuestro parque actual de máquinas, cualquier proyecto a desarrollar donde podamos colaborar estaremos encantados de ayudarte. Estamos a tu disposición, no dudes en contactar con nosotros.

31
Ago

DIGI-REC 4.0 (optimización del impacto ambiental en inyección de plásticos)

Concluido el proyecto Europeo  DIGI REC 4.0, cuyo número de expediente es AEI-010500-2020-191, donde ZATEC ha participado junto con el Centro Español de Plásticos (CEP), ItanInnova y Citsalp,  exponemos a continuación un resumen y conclusiones del mismo.

PRESENTACIÓN 

Este proyecto tiene como objetivo principal maximizar la reciclabilidad de materiales plásticos empleados en procesos de moldeo por inyección, lo que implica maximizar la reducción de su impacto medioambiental, favoreciendo la circularidad del plástico y facilitando la producción energéticamente limpia. 

Los fabricantes de piezas de plástico normalmente utilizan material reciclado proveniente de sus propias piezas de rechazo y/o ramales, pero no conocen en qué proporción pueden mezclarlo con el material virgen sin comprometer (i) las características mecánicas del producto y (ii) la procesabilidad de la fabricación de las mismas. Un exceso de material reciclado puede suponer un empeoramiento en las características mecánicas del producto a fabricar y por otro lado puede generar problemas de procesabilidad en las máquinas de inyección que den lugar a defectos dimensionales o estéticos. Por miedo a ello, normalmente se emplea menos material reciclado del que sería posible. 

Por este motivo, el reto que ha sido abordado en este proyecto es la investigación experimental de la variación de propiedades de un material plástico con el reciclado, y la introducción y utilización de técnicas digitales que permitan conocer cuál es la cantidad máxima admisible de material reciclado que el producto y el proceso son capaces de admitir. 

OBJETIVOS 

los objetivos específicos de este proyecto son:

Establecimiento de procedimiento para la recuperación de desechos en planta y regranceado posterior para dosificación precisa de mezclas de material virgen con distintos porcentajes de material reciclado. 

Investigación de la procesabilidad de las diferentes mezclas realizadas para garantizar que la introducción de material reciclado es inyectable con las mismas garantías que el material virgen. 

Estudio de las propiedades mecánicas y físico-químicas del nuevo material obtenido, (material reciclado), para comparar con las del material virgen y análisis de los posibles cambios físicos en el material reciclado tales como transiciones térmicas y/o aparición de subproductos de oxidación (degradación). 

Ajuste de modelos para digitalización de los materiales reciclados, habilitando su uso en simulaciones del proceso de inyección con las diferentes mezclas de material reciclado en pieza de componente final. 

Creación de herramienta (basada en simulaciones de elementos finitos) con la que se pueda maximizar la cantidad de material reciclado garantizando la óptima procesabilidad en máquina de inyección 

Verificación en planta industrial de los porcentajes máximos de reciclado a conseguir. 

METODOLOGÍA 

Para ello, en el proyecto se ha seguido el plan de trabajo mostrado en la siguiente ilustración:

CONCLUSIONES 

Para el material seleccionado en este estudio (polipropileno con talco), inicialmente se preveía que podría existir una degradación evidente durante el reciclado que provocara una merma de propiedades, lo que conllevaría tener que alcanzar un compromiso entre la cantidad que se reintroduce, las propiedades que se obtienen y los cambios en el proceso de inyección que fuera necesario efectuar. 

Sin embargo, las investigaciones experimentales realizadas en el proyecto DIGI-REC han mostrado que, si se recicla en condiciones adecuadas, las propiedades del material permanecen muy estables. De hecho, el resultado fundamental ha sido que el material 100% reciclado prácticamente tiene las mismas propiedades que el virgen, con lo cual podría reintroducirse en cualquier porcentaje en el proceso de inyección. 

A la vista de este resultado se decidió ampliar la investigación y simular ciclos de reciclado para comprobar si se aprecia acumulación de degradación. Los resultados obtenidos en relación a las propiedades relacionadas con la procesabilidad (viscosidad, pvT, CTE, …), para hasta seis ciclos de regranceado, mostraron sólo ligeros cambios. El análisis de las propiedades mecánicas, en este caso realizadas hasta doce ciclos de reciclado, tampoco mostraron una merma apreciable. Esta investigación confirmó nuevamente la estabilidad de las propiedades de este material con el número de ciclos de reciclado. 

A pesar de la poca influencia encontrada en las propiedades de material, se completó el proceso inicialmente previsto de digitalización del material y la creación del gemelo digital del proceso de inyección de la pieza demostradora. Los ligeros cambios en propiedades como la viscosidad, pvT o CTE provocan según las simulaciones del proceso de inyección realizadas también pequeños cambios en la calidad estimada de la pieza. No obstante, a nivel metodológico se completó el estudio y el desarrollo de la herramienta para su aplicación a futuro a otros materiales que puedan ser más susceptibles a sufrir degradación durante el reciclado. 

Desde un punto de vista de la metodología desarrollada, la digitalización de los materiales reciclados y la generación de gemelos digitales del proceso, se prevé aporte notables beneficios para otros materiales que sufran mayor degradación, ya que permite aunar en una herramienta ágil los requerimientos de procesabilidad y calidad dimensional de la pieza para maximizar el porcentaje de material reciclado reintroducido. 

27
Jul

CONSIDERACIONES DE DISEÑO EN INYECCÓN DE PLÁSTICO

Muchas veces se recibe un plano con unas tolerancias más que exigentes, o un diseño 3D que enciende todas las alarmas, como por ejemplo grandes acumulaciones de masa, necesidad de paralelismo, perpendicularidad o planitud entre otras características con materiales como puede ser una poliamida con alto porcentaje de fibra de vidrio. Es por eso, que vemos necesario tener en cuenta unas consideraciones previas en la fase de diseño para una pieza de inyección de plástico por si fuera de ayuda.

De cualquier modo, en ZATEC asesoramos a cliente colaborando en esa fase de análisis de factibilidad para optimizar ese diseño inicial reduciendo si es posible inversión y costes en la industrialización de un proyecto de moldeo por inyección, según requisitos finales de la aplicación. A continuación marcamos algunos ejemplos:

Espesor

Si bien es cierto que en ocasiones no es posible evitar variaciones de espesor, es muy importante que sea lo más regular posible, sin cambios bruscos. Un espesor irregular con excesos o defectos, puede ocasionar problemas como deformación por las diferencias de contracción o rechupes en la cara opuesta.

Aristas Vivas,

las aristas vivas son concentradores de tensión(kc) que fragilizan la pieza, y aunque realizar radios en según que zonas pueden complicar el molde, se producen mejoras importantes respecto de su fragilidad. Es necesario tener presente esa mayor acumulación de masa en los bordes al redondear, como por ejemplo en piezas tipo caja, con el efecto tonel.

Nervado

Si queremos una pieza rígida, es preferible nervar como refuerzo que incrementar el espesor. Importante como comentábamos, tener en cuenta los cruces de los nervios por la posible acumulación de masa, pudiendo provocar defectos estéticos en la cara opuesta. En aquellas piezas con superficies planas, además del nervado hay que tener en cuenta, obviamente, la refrigeración en el molde con variaciones de temperatura, ubicación de de entrada(s) de inyección y la elección del termoplástico más adecuado según la aplicación final.

Torretas o resaltes

Se deben diseñar par ano provocar grandes acumulaciones de masa, burbujas… importante que la diferencia entre el radio exterior e interior no debe de ser ni demasiado fuerte ni demasiado débil.

Roscados

evitar roscados de paso demasiado finos. En el caso de la rosca hembra, evitar que el filete llegué hasta el fondo de la pieza, evitando cualquier principio de rotura. En el caso de las roscas macho desmoldeadas por corredera, pueden ser interrumpidas a la altura del plano de unión, evitando en la medida de lo posible el problema de desgaste en los asientos. Como hemos comentado anteriormente, evitar ángulos vivos que presentan propiedades mecánicas pobres, por tanto suavizarlos en este tipo de piezas.

Piezas con insertos

El inserto no debe fragilizar el material que lo rodea, por ello se debe verificar el óptimo espesor del material alrededor del citado inserto. La contracción del plástico sobre el metal va a provocar un desbordamiento del inserto. Este desbordamiento será suprimido, practicando un estriado uniforme y cruzado de la pieza insertada. Por experiencia, es necesario calentar el inserto previamente a la inyección.

Con más de 30 años de experiencia en el sector de inyección de plásticos de ingeniería, nuestra empresa ubicada en Zaragoza(España) colabora activamente con cliente desde el diseño inicial. Cualquier duda o proyecto a desarrollar, estaremos encantados de colaborar, no dudes en contactar con nosotros.

25
May

CREEP, Plastodeformación en termoplásticos

En Zatec no es la primera vez que nos encontramos con el fenómeno de Creep o plastodeformación, un problema a tener muy cuenta en según qué aplicaciones. Como empresa de inyección de plásticos de ingeniería, asesoramos a nuestros clientes en la elección más adecuada del material más idóneo para los requerimientos finales de la pieza. A continuación explicamos en qué consiste.

Creep in plastic injection Sleeves

En ocasiones, nuestras piezas se someten a tensiones constantes a lo largo del tiempo y, por tanto, la deformación puede aumentar hasta producirse la rotura, incluso por debajo de la resistencia del material. Se suele graficar mediante la deformación o tensión, en función del tiempo según ensayos con probetas habitualmente a tracción.  Un dato importante a tener en cuenta es el módulo de elasticidad de Young, muy útil para diseñadores, porque puede sustituirse en las ecuaciones de resistencia de materiales o en simulaciones por ordenador de elementos finitos para predecir el comportamiento a largo plazo.

El material, su composición y, obviamente, su proceso de moldeo por inyección influyen en sus propiedades, como el creep. Por ejemplo, aquellos materiales reforzados con fibra de vidrio presentan unas mejores prestaciones para este fenómeno debido a su dureza. De hecho, la mayor parte de los materiales empleados en Zatec tienen un alto contenido en fibra de vidrio y esto también puede suponer una fractura frágil. Por lo que debemos de considerar ciertos aditivos como modificadores al impacto para que dicha fractura sea dúctil, en la medida de lo posible.

 

Creep

Creep in Brackets, Frames…

El fallo en la pieza plástica ocurre por una deformación excesiva y también por la aparición de grietas, haciendo que la pieza en cuestión sea inservible. Esta aparición de grietas tiene lugar como respuesta a una tensión aplicada, ya sea interna o externa, superando las fuerzas intermoleculares como los enlaces de hidrogeno o las fuerzas de Van der Waals.

Alguno de los ejemplos típicos puede ser la rotura alrededor de los alojamientos de la pieza donde se le aplica al tornillo un par de apriete concreto en su montaje, pudiendo fallar tiempo después. Podríamos decir, como conclusión final, que es la combinación de varios hechos a tener presentes en la fase de diseño, lo que da lugar a la rotura por creep o plastodeformación.

10
May

Plásticos retardantes a la llama

En varias ocasiones nos hemos encontrado situaciones donde un cliente necesita un «plástico ignífugo» o que emplee determinada marca de material por que necesita que su pieza sea «ignífuga»,  pero lo que realmente necesita es un plástico retardante a la llama en un grado concreto que luego comentaremos, y en un determinado espesor.

Battery Case with flame retardant_Zatec

Un ejemplo, en una consulta nos remarcaron que debíamos emplear el material «x» homologado. Pues bien, el problema era que no cumplía con los requisitos usando el citado material «x»  de cliente. ¿Por qué? por que un grado retardante a la llama de V0 en una probeta de ensayo pongamos de 3 mm, no nos vale para un espesor de pieza de apenas 1,5 mm. Por todo ello, vamos a hablar un poco de un aditivo para termoplásticos muy empleado para electricidad o electrónica así como en electrodomésticos, son los llamados retardantes a la llama.

Según la clasificación UL94 (Underwriters Laboratory en EEUU que emiten las conocidas cartas amarillas) y de acuerdo al ensayo donde se quema una muestra en vertical a la llama analizando cuando se extingue, los diferentes grados de retardante a la llama se agrupan generalmente en:

  • V2, la combustión de la muestra se detiene en 30 segundos y hay un goteo de partículas ardiendo.
  • V1, la combustión de la muestra se detiene en 30 segundos como antes, pero no hay un goteo de partículas ardiendo.
  • V0, la combustión se detiene en 10 segundos y como en el caso anterior, no hay un goteo de partículas ardiendo.

Hay otras nomenclaturas como 5VA, 5VB también con la probeta en vertical donde se produce quemadura con o sin orificio, pero no son tan comunes como las anteriores. La clasificación UL94 más baja correspondería a HB, donde la probeta a diferencia de los casos anteriores se coloca en horizontal. Se considera «auto-extinguible» aunque es como si ardiera una madera(entiendan el símil).

Abajo podéis ver un vídeo de youtube(Fuente: Filoalfa 3D) bastante ilustrativo del comportamiento en piezas finales, en este caso de ABS, aunque hay muchos mas materiales a aditivar con retardantes a la llama, como Poliamida(PA), Policarbonato (PC), polipropileno(PP)…

Los agentes anti llama más empleados para conseguir algunos de los grados expuestos anteriormente son trióxido de antimonio, fósforo rojo (común para colores oscuros), halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo, astato)… entro otros. Pero en muchos de estos casos, son elementos que liberan un humo nocivo para los seres humanos durante su combustión, por ello cada vez más se emplean retardantes a la llama libres de halógenos que se obtienen de materias primas de origen biológico, producidas de manera sostenible reduciendo el consumo de  recursos fósiles así como las emisiones de carbono a la atmósfera.

Si necesitas asesoramiento técnico para elegir el plástico de ingeniería más adecuado según su aplicación final, estaremos encantados de ayudarte colaborando conjuntamente desde el diseño inicial, respecto del punto de vista de nuestro proceso de producción: moldeo por inyección de plásticos técnicos.

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