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Termoconformado
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Termoconformado
Alumnos: Crisu Leonard-Augustin
Mihai Alexandru
ÍNDICE
¿Qué es el termoconformado?..................................................................................................3
Descripción...........................................................................................................................................4
Etapas...................................................................................................................................................6
Parámetros...........................................................................................................................................6
Ciclos del termoformado.....................................................................................................................7
Métodos de termoconformado...........................................................................................................7
1. Termoconformado al vacío directo....................................................................................8
2. Conformado con macho......................................................................................................9
3. Conformado por molde coincidente..................................................................................9
4. Conformado al vacío con núcleo de ayuda y burbuja de presión.................................9
5. Conformado al vacío con núcleo de ayuda....................................................................10
6. Conformado a presión con ayuda de núcleo.................................................................10
7. Conformado a presión.......................................................................................................11
8. Conformado en relieve profundo al vacío.......................................................................12
9. Conformado por presión térmica de contacto de lámina atrapada.............................12
11. Conformado libre............................................................................................................12
12. Conformado mecánico..................................................................................................12
Materiales.........................................................................................................................................13
1. Material a termoformar.................................................................................................14
2. Materiales para moldes.....................................................................................................15
Equipos y utillaje................................................................................................................................17
Instalaciones......................................................................................................................................18
Geometrías obtenibles en las piezas..............................................................................................18
Áreas industriales donde se aplica el termoformado....................................................................19
Ejemplo de desarrollo del software T-ForM para el diseño de moldes de termoconformado.20
¿Cómo funciona el software T-ForM?....................................................................................21
El proceso se organiza en tres fases:.............................................................................................22
1. Optimización de producto.................................................................................................23
2. Diseño predictivo de molde..............................................................................................24
3. Determinación de los parámetros de proceso...............................................................26
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¿Qué es el termoconformado?El termoconformado es un proceso de moldeo de preformas de termoplásticos
que generalmente se encuentran en forma de lámina o plancha. El proceso de moldeo del semifabricado o preforma se desarrolla en tres etapas, tal y como se muestra en la proxima figura. En el primer paso el material se calienta, generalmente por radiación infrarroja, aunque también se puede calentar mediante convección o conducción. A continuación se tensa encima de un bastidor y, por medio de aire a presión o vacío, se estampa o se presiona sobre las paredes de un molde frío.
Se distingue entre procesos en positivo y en negativo, según sea la cara exterior o interior de la pieza la que se moldea. El proceso en negativo es el que queda reflejado en la proxima figura. Este proceso se emplea para moldear piezas muy grandes que difícilmente se podrían obtener por otra técnica. La principal desventaja del proceso es que solo una de las caras de la pieza copia exactamente la forma del molde.
Figura 1.1. Proceso de termoconformado
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Descripción
El termoconformado es un proceso que consiste en dar forma a una lámina
plástica por medio de calor (120 ºC a 180 ºC) y vacío (600 a 760 mmHg) utilizando
un molde o matriz (madera, resina epóxica o aluminio). Un exceso de temperatura
puede "fundir" la lámina y la falta de calor o una mala calidad de vacío incurrirá en
una pieza defectuosa y sin detalles definidos.
Las herramientas utilizadas son: un sistema de calentamiento que permite
obtener la temperatura de termoformado, la matriz sobre la cual la lámina se apoya y
quedará la forma al producto deseado y el sistema de enfriamiento para que el
material recupere las características de su rigidez original. Alternativamente existe el
dado o contrapunzón que es el elemento que empuja a la lámina sobre la matriz
(este elemento no siempre está presente) y el pisador llamado también anillo
prensa-lámina, que tiene por finalidad el evitar la formación de arrugas y pliegues en
el proceso.
En este proceso, la plancha se sujeta por encima del molde y se calienta a
una temperatura a la que se le puede dar nueva forma. El molde va provisto de
numerosos orificios a través de los cuales puede hacerse el vacío que hará que la
hoja reblandecida se adapte a las paredes del molde para tomar la forma deseada.
En la fabricación de gabinetes de refrigeradores, específicamente, se obtiene
una forma final prestablecida a partir de una lámina de material termoplástico. En
este proceso participan variados componentes y/o herramientas (matriz, punzón,
pisadores, calefactor, etc.), durante la realización de las distintas etapas
(calentamiento, inflado, posicionamiento de la matriz, enfriamiento, desmontado) que
se describen a continuación. En la figura 1.2, se muestra esquemáticamente un
proceso típico de termoformado.
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Figura 1.2. Lámina y herramientas de un proceso de termo conformado.
A diferencia de otros procesos como la inyección, el soplado y el
rotomoldeado, el termoformado parte de una lámina rígida de espesor uniforme
realizada por el proceso de extrusión, y permite realizar pequeñas producciones por
su bajo costo en matricería llegando a ser rentable en altas producciones también.
Los materiales más utilizados son PAI, PP, PSI, PET, ABS, PEAD,
PVC. También se puede termoformar PVC espumado, policarbonato, acrílico, etc.
Los espesores más comunes van de 0,2 mm (envases descartables) a 6 mm o más
(carcasas para maquinaria).
Una restricción característica de este proceso es que la pieza a termoformar
debe ser fácilmente "desmoldable" esto significa que la matriz debe ser más ancha
en la base y más angosta en la parte superior. Esto comúnmente se denomina
ángulo de desmolde o de salida y generalmente es de 5 grados como mínimo.
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Etapas
Aunque el proceso tiene numerosas variantes que serán descritas posteriormente, cabe distinguir tres etapas fundamentales del proceso, que son:
Calentamiento del semielaborado, ya sea por radiación, contacto o convección.
Moldeo del semielaborado, que tras calentarse se estira adaptándose al molde por medio de diferentes procesos (presión, vacío , presión y vacío o un contramolde).
Enfriamiento del producto, que comienza cuando el termoplástico entra en contacto con el molde y es enfriado por un ventilador o a temperatura ambiente y termina cuando la temperatura es la adecuada para desmoldear la pieza sin deformarla.
Parámetros
Además en esta técnica de transformación de plástico deben tenerse siempre en cuenta una serie de parámetros, que son:
Temperatura de conformado, que depende sobre todo del material a transformar, aunque también de la complejidad y el espesor de la pieza.
Tiempo de calentamiento, que depende sobre todo del espesor del material, aunque también del coeficiente de transmisión del mismo. Este es de gran importancia, y ha de ser suficiente para que la lámina alcance uniformemente en superficie y espesor la temperatura de conformado.
Tiempo de enfriamiento, que depende de los mismos factores que el tiempo de calentamiento, y ha de ser suficiente para que el elaborado final sea resistente y no se deforme al desmoldear.
Presión o vacío, depende sobre todo del espesor de la lámina aunque
también de la complejidad de la pieza. Debe controlarse, ya que si es
insuficiente no se obtendrán todos los detalles y si es excesiva se pueden
producir agujeros o marcas.
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Ciclos del termoformado
1. Calentamiento: el material alcanza una temperatura en el rango
termoelástico.
2. Formación (Moldeo): se le da la forma utilizando la herramienta de
termoformado.
3. Enfriamiento: disminución de temperatura hasta alcanzar una pieza
dimensionalmente estable.
4. Desmoldeo: expulsión de la herramienta de termoformado.
5. Acabado: Corte, soldadura, pegado con adhesivos, sellado al calor,
impresión o decoración, metalización.
Métodos de termoconformado1. Termoconformado al vacío directo2. Conformado con macho3. Conformado por molde coincidente4. Conformado al vacío con núcleo de ayuda y burbuja de
presión5. Conformado al vacío con núcleo de ayuda6. Conformado a presión con ayuda de núcleo7. Conformado a presión8. Conformado en relieve profundo al vacío9. Conformado por presión térmica de contacto de lámina
atrapada10.Conformado con colchón de aire11.Conformado libre12.Conformado mecánico
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1. Termoconformado al vacío directo
El método más antiguo es el termoformado al vacío (llamado simplemente
formado al vacío en sus inicios, en los años cincuenta) en el cual se usa presión
negativa para adherir la lámina precalentada dentro la cavidad del molde. El proceso
se explica en la figura 1.3 en su forma más básica, describiendo lo siguiente (1) se
suaviza una lámina plana de plástico por calentamiento; (2) se coloca sobre la
cavidad de un molde cóncavo; (3) el vacío atrae la lámina hacia la cavidad, y (4) el
plástico se endurece al contacto con la superficie fría del moldé, la parte se retira y
luego se recorta de la hoja. Los agujeros para hacer el vacío en el molde son del
orden de 0.8 mm de diámetro, así sus efectos en la superficie del plástico son
menores.
Figura 1.3. Termoformado al vacío
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2. Conformado con macho
También denominado conformado mecánico. Es similar al proceso anterior con la
diferencia de que una vez colocada la lámina en la estructura y calentada, se estira
mecánicamente sobre un molde macho y se aplica el vacío mediante diferencia de
presión, lo que empuja al plástico sobre las superficies del molde. Se pueden
conformar objetos que tengan una relación profundidad-diámetro cercana a 4:1. Los
moldes macho se pueden obtener fácilmente y por regla general su coste es menor
que el de los moldes hembra, aunque también son más propensos al deterioro y
requieren más espacio.
3. Conformado por molde coincidente
Consiste en sujetar la lámina a una estructura y calentarla para conformarla entre
troqueles macho y hembra. Permite fabricar piezas muy exactas con tolerancia
mínimas, consiguiendo además gran precisión en las dimensiones y detalles (deben
protegerse los troqueles ya que cualquier defecto se reproduciría en la pieza). El
ciclo suele durar entre 10 y 20 segundos.
Figura 1.4.
4. Conformado al vacío con núcleo de ayuda y burbuja de presión
Es el proceso más utilizado para termoconformar geometrías muy profundas, ya
que la burbuja de presión y el núcleo de ayuda hace posible controlar el grosor del
objeto formado, que puede ser uniforme o variable. El proceso consiste en fijar la
lámina y calentarla de forma que a continuación se crea una burbuja mediante
presión controlada del aire, que estira el material hasta una altura predeterminada y
controlada normalmente por una célula fotoeléctrica. A continuación el núcleo de
ayuda (que normalmente se calienta para evitar el enfriamiento prematuro) 9
desciende y estira el material lo más cercana posible de su forma definitiva. La
penetración de la clavija deberá avanzar hasta un 70 o 80% de la profundidad de la
cavidad. Finalmente se aplica presión de aire desde el lado de la clavija al mismo
tiempo que se forma vacío sobre la cavidad de forma que se completa la
conformación de la lámina.
Figura 1.5.
5. Conformado al vacío con núcleo de ayuda
Proceso utilizado para evitar el adelgazamiento de las aristas y esquinas en
productos con forma de vaso o caja, ya que permite extender y estirar
mecánicamente el material plástico hasta la cavidad del molde. La clavija suele
precalentarse y normalmente es un 10-20% menor que la cavidad. Una vez que se
ha introducido se extrae el aire del molde completando así la formación de la pieza
mediante vacío.
6. Conformado a presión con ayuda de núcleo
Es muy similar al proceso anterior con la diferencia de que se aplica presión de
aire para que fuerce a la lámina de plástico a adaptarse a las paredes del molde.
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7. Conformado a presión
Una alternativa del formado al vacío involucra presión positiva para forzar al plástico caliente dentro de la cavidad del molde. Esto se llama termoformado a presión o formado por soplado; su ventaja sobre el formado al vacío radica en que se pueden desarrollar presiones más altas, ya que en el método anterior este parámetro se limita a un máximo teórico de una atmósfera. Son comunes las presiones de formado de tres a cuatro atmósferas. La secuencia del proceso es similar a la anterior, la diferencia es que la lámina se presiona desde arriba hacia la cavidad del molde. Los agujeros de ventilación en el molde dejan salir el aire atrapado. La parte del formado de la secuencia (pasos 2 y 3) se ilustra en la figura 1.6.
En la figura 1.6 se puede observar que en (2), la lámina se coloca sobre una cavidad M molde y en (3) la presión positiva fuerza a la lámina dentro de la cavidad.
Figura 1.6
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8. Conformado en relieve profundo al vacío
Consiste en colocar una lámina de plástico caliente sobre una caja y hacer
vacío, lo que crea una burbuja hacia el interior de la caja. Posteriormente se baja el
molde macho y se libera el vacío de la caja y se hace sobre el molde macho de
forma que el plástico se adapta a las paredes del molde. Es posible obtener piezas
complejas con entrantes y salientes.
9. Conformado por presión térmica de contacto de lámina atrapada
Es un proceso muy similar al conformado al directo con al excepción de que
se puede usar tanto presión como vacío para adaptar el material a las paredes del
molde.
10. Conformado con colchón de aire
Similar al conformado en relieve pero con la creación previa de una burbuja
por estirado del material.
11. Conformado libre
Consiste en soplar una lámina de plástico caliente sobre la silueta de un
molde hembra empleando presiones de hasta 2,7 MPa.
12. Conformado mecánico
Es un proceso en el que no se utilizan presión de aire ni vacío para conformar la pieza. La técnica es similar al moldeo coincidente, aunque no se emplean moldes macho y hembra acoplados, si no fuerzas mecánicas de doblado, estirado o sujeción de la lámina caliente. Suelen emplearse plantillas de madera para obtener la forma deseada y hornos, calentadores de cinta y pistolas térmicas como fuentes de calor. Generalmente se calienta un material plano y se enrolla alrededor de cilindros, se dobla en ángulos ó se conforman mecánicamente tubos, varillas y otros perfiles.
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Este proceso tiene una variante llamada conformado de anillo y núcleo, que consiste en una forma de molde macho y contramolde hembra con forma similar entre los que se introduce el plástico caliente, adaptándose a su forma al enfriar. Tampoco utiliza vacío ni presión de aire.
Figura 1.7
Materiales
os materiales que se deben utilizar para el proceso de termoformado son diferentes según la etapa, distinta será la materialidad de la pieza final de la matriz.
Podemos distinguir dos grupos:
1. Material a termoformar2. Matricería
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1. Material a termoformar
Los materiales para termoformar son siempre termoplásticos con bajo calor específico, es decir, de rápido enfriamento y calentamiento, y que además cuentan con buena transmisión de calor.
Los materiales utilizados son siempre termoplásticos con bajo calor específico, es decir, de rápido enfriamiento y calentamiento, y que además cuenten con buena transmisión de calor (alta conductividad térmica). Estas características son de gran importancia, ya que permiten una importante reducción del ciclo de producción de cada pieza al disminuir el tiempo de calentamiento y enfriamiento del material.
Los termoplásticos más usados son PAI, PP, PET, ABS, PEAD, PS, PVC, ABS, PMMA, TPRF; sin embargo, hay algunas excepciones como son los acetales, las poliamidas y los fluorocarbonos, que no se utilizan. Normalmente, las láminas de termoconformado contienen solamente un plástico básico, aunque también se puede utilizar combinaciones de varios materiales.
En la tabla 1.1 se presenta un cuadro de temperaturas sugeridas para el termoformado, al igual que también se pueden apreciar los materiales que se utilizan:
Tabla 1.1 (Cuadro de materiales a temperaturas sugeridas para la aplicación de
termoformado)
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2. Materiales para moldes
Los materiales que se emplean para la fabricación de moldes se detallan a continuación:
Poliéster o epoxi reforzados con fibras para series cortas. Aluminio o acero para series largas. Nylon, goma o madera para pistones.
Las principales características de los moldes son:
Agujeros para evacuar aire entre lámina y molde. Refrigeración y control de temperatura mediante circulación de líquido en
conductos internos en el caso de moldes metálicos. Coste reducido (en comparación con moldes para inyección).
Hay muchos procesos de moldeo de plásticos. En esta sección enumeramos los lineamientos que se aplican al moldeo por inyección (el proceso de moldeo más popular), moldeo por compresión y moldeo por transferencia.
Complejidad de la pieza.
Aunque las formas más complejas de las piezas significan moldes más costosos, de cualquier manera puede ser más económico diseñar un molde complejo si la alternativa implica ensamblar muchos componentes individuales.
Una ventaja del molde de plásticos es que permite combinar múltiples características funcionales en una parte.
Espesor de las paredes.
El espesor de la sección transversal es generalmente indeseable; representa desperdicio de material, probabilidad de causar arrugas debido a la contracción y más tiempo para endurecer.
Se pueden usar costillas de refuerzo para lograr incrementar la rigidez sin espesores excesivos de pared.
Las costillas deben hacerse más delgadas que las paredes que refuerzan para minimizar las marcas hundidas en el exterior de la pared.
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Radios de las esquinas y bordes.
Las esquinas agudas, tanto externas como internas, son inconvenientes en las partes moldeadas; interrumpen el flujo laminar de la fusión, tienden a crear defectos superficiales y causan concentraciones de esfuerzo en las partes acabadas.
Agujeros.
Los agujeros son posibles en los moldeados plásticos, pero complican el diseño del molde y la remoción de la parte. También causan interrupciones en el flujo de la fusión.
Ángulo de salida.
La parte moldeada debe diseñarse con un ángulo de salida en sus lados para facilitar su remoción del molde. Esto es especialmente importante en las paredes interiores de una parte en forma de copa, porque el plástico moldeado se contrae contra el molde positivo. El ángulo recomendado para termoestables está entre ½º y 1º y para termoplásticos varía usualmente entre 1/8 y ½º.
Ejemplos de matrices realizadas en Fabrinco:
1. MDF
Las matrices de MDF son usualmente las más económicas, pero no resisten muchas bajadas y la terminación no es la óptima. Se pueden laminar con resina de modo que su durabilidad aumente y mejore la terminación superficial. Nunca hay que pintar este tipo de
matrices, ya que al termoformar la pintura quedaría pegada a la pieza final.
2. Corian
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Las matrices de Corian toleran pocas bajadas, pero la terminación superficial es excelente, sobretodo si la matriz es pulida antes de termoformar.
3. Aluminio
Las matrices de Aluminio son las que mayor durabilidad presentan.
Se utilizan generalmente para grandes producciones por su alta resistencia, pero son las menos económicas para producir.
Equipos y utillaje
En general se puede afirmar que el coste del utillaje necesario para el termoconformado es bajo, debido a que las bajas presiones de trabajos permiten fabricar moldes muy económicos. Además, su puesta en servicio es rápida, al igual que el cambio de molde, lo que permite una gran flexibilidad del proceso, lo que hace que resulte muy económico para series pequeñas.
La mayor complejidad del molde se encuentra en los pequeños orificios de los que deben disponer para hacer vació o presión y los sistemas de eliminación de calor, que solo son incorporados si procede. En el caso de los orificios siempre son preferibles y más eficaces las ranuras que los agujeros para permitir que se elimine el aire del interior del molde, y se deben fabricar con un diámetro inferior a 0,65 mm para evitar defectos en la superficie de la pieza acabada. Normalmente se sitúan en las zonas bajas o que no están conectadas al molde.
Muchos equipos incorporan una chimenea de equilibrio para asegurar un vacío constante que suele estar entre los 500 y 760 mm de mercurio. Los moldes suelen incluir siempre ángulos de salida para extraer fácilmente la pieza (entre 2 y 7º).
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Instalaciones
Para el proceso de termoconformado existen varios tipos de instalaciones. Hay maquinas simples que realizan el calentamiento y moldeo en una sola estación, se emplean en series cortas y prototipos y suelen ser manuales.
Otro tipo de instalaciones son las industriales, que constan por lo general de distintas estaciones en cada una de las cuales se realiza una operación sobre el material, que va pasando de forma continua. Generalmente constan de:
Estación de suministro de lámina, que surte de material al resto de estaciones.
Estación calefactora, que calienta el semielaborado hasta la temperatura adecuada.
Estación de conformado, da forma a la lámina. Estación de troquelado, elimina el material sobrante y recoge el desperdicio. Estación de apilado, recoge las piezas conformadas.
Geometrías obtenibles en las piezas
Las piezas obtenibles pueden realizarse con unos espesores de entre 0,1 y 12 mm, lo que puede suponer un inconveniente a la hora de realizar ciertas piezas, aunque la variabilidad de las características del elaborado es grande.
Un inconveniente del proceso es que frecuentemente se obtienen piezas con rebabas, por lo que es necesario desbarbar las piezas y reprocesar los desperdicios.
Se debe tener el grosor de los bordes y en las aristas de la pieza, ya que esto constituye un inconveniente en los moldes relativamente profundos. Al avanzar el material de la lámina hacia el interior de la cavidad se va estirando y adelgaza, por lo que las zonas mínimamente estiradas quedan más gruesas que las estiradas.
Áreas industriales donde se aplica el termoformado
El proceso de termoformado se encuentra las siguientes áreas de la industria:
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EMPAQUES: También conocido como BLISTER, ésta área es la que tiene mayores volúmenes de producción, y se utiliza para el empacado de alimentos, autopartes, cosméticos, juguetes, esferas, etc.
ALIMENTICIA: El termoformado se utiliza para la fabricación de platos y vasos desechables (no de unicel) así como para los empaques de materiales médicos, ampolletas, cápsulas, pastillas, verduras, huevo, frutas, carnes frías, etc.
AUTOMOTRÍZ: En esta área de la industria encontramos piezas internas fabricadas por termoformado para automóviles o externas que no sean estructurales.
PUBLICIDAD: Su uso puede ser para señalización y material punto de venta, para piezas con impresión y que generalmente van ensambladas con otros materiales como por ejemplo estructuras de alambrón.
. LINEA BLANCA Y ELECTRÓNICOS: Actualmente se utiliza el termoformado para recubrimiento de refrigeradores, lavaplatos, para gabinetes de televisión, radio, ventiladores, etc.
MEDICA: Generalmente para charolas o empaque, contando con regulaciones estrictas de producción, como por ejemplo, el no uso de materiales reciclados
Ejemplo de desarrollo del software T-ForM para el diseño de moldes de termoconformado
La industria del termoconformado representa actualmente el 31% del plástico utilizado en Europa. Sin embargo, a pesar de ser uno de los procesos industriales
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más importantes, utiliza en muchos casos una metodología de trabajo basada fundamentalmente en la experiencia y en un proceso iterativo de prueba y error.
El software T-ForM es, precisamente, una herramienta capaz de optimizar el proceso completo de desarrollo de un producto termoconformado, cuyo objetivo es reproducir de manera virtual la creación del molde y el proceso productivo, realizando todos los ajustes y ensayos necesarios virtualmente. De esta manera, además de reducir notablemente el tiempo de lanzamiento e industrialización de un nuevo producto, eliminamos la necesidad de fabricar sucesivos prototipos de molde y pieza.
El software T-ForM permite ayudar a los diseñadores de pieza y molde facilitando la revisión del diseño de pieza, automatizando el diseño de molde y anticipando el espesor final de la pieza, los parámetros de proceso y el coste final de la pieza antes de fabricar prototipos físicos.
T-ForM es el resultado de la colaboración de empresas europeas de la industria del termoconformado (moldistas y transformadores), de centros tecnológicos y de empresas punteras en el desarrollo de software como Missler y Accuform. El equipo español de este proyecto, subvencionado por la UE y liderado por FEAMM, está integrado por Ascamm, AIMPLAS, Plasvina y Decorchapa.
El proyecto, finalizado recientemente, ha obtenido los siguientes resultados:
• La caracterización de un gran conjunto de materiales plásticos y materiales habitualmente utilizados para la fabricación de moldes.
• El desarrollo de la interfaz desde la cual se
comprueba, a partir del fichero CAD, que el diseño de pieza es termoconformable, se diseña el molde y seguidamente se lanza la simulación del proceso de termoconformado.
• La incorporación de las propiedades de materiales al sistema T-SIM de simulación
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para determinar los parámetros de proceso y el espesor de pieza. Además, los algoritmos de simulación incluyen a partir de ahora nuevos factores de fricción y de transferencia de calor que mejoran la predicción del espesor final que tendrá la pieza.
• La creación de un conjunto de directrices de diseño para la industria del termoconformado que reflejan el nivel de conocimiento de las empresas participantes.
La validación del software se ha realizado mediante el estudio de seis casos reales que representan diferentes mercados y que utilizan diferentes espesores de lámina y materiales para pieza y molde.
Un buen ejemplo del valor añadido que supone la utilización del software T-ForM es la bandeja termoconformada con PET que estudió Sabert Company. El coste final resultó un 9% menor cuando el desarrollo se hizo con T-ForM y, como el producto tiene una producción de 2.500.000 piezas, la reducción en consumo de PET resultó de 12,5 toneladas gracias a la optimización del espesor de lámina.
¿Cómo funciona el software T-ForM?
T-ForM es una aplicación desarrollada sobre la plataforma CAD de TopSolid/TopMold (en concreto la versión TopSolid v6.7 patch 294) con la colaboración de Missler. El programa también integra T-SIM (versión 4.6d) de Accuform en la fase de simulación y optimización de proceso. Todos los usuarios de T-ForM tienen, además, acceso a la base de datos que contiene toda la información resultante de la caracterización de los materiales seleccionados dentro del proyecto: PP, PET, ABS y PS con espesores entre 0,5 y 3 mm; aluminio, resina epoxi reforzada con Al y Ureol para los materiales del molde; y, por último, Hytac para el contramolde.
Se ha diseñado una interfaz que sea intuitiva y fácil de utilizar. El software se controla con el menú que aparece a la izquierda de la pantalla, mientras que en la parte superior se encuentran los iconos para arrancar y guardar sesiones de trabajo y editar la base de datos que contiene todo el conocimiento desarrollado dentro del proyecto. A continuación vemos los iconos que ordenan las diferentes tareas que automatiza el software, de acuerdo con la secuencia sugerida por expertos en diseño de moldes.
Desde la pantalla de T-ForM el usuario puede pasar fácilmente a la interfaz de TopSolid (para, por ejemplo, cambiar un radio en el producto) pulsando en el martillo de la ventana pop-up, y volver para seguir trabajando con T-ForM.
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El proceso se organiza en tres fases:
1. Optimización de producto: Se analiza la geometría del producto para comprobar su procesabilidad de acuerdo con las reglas de diseño implementadas en T-ForM.
2. Diseño predictivo de molde: El CAD 3D del molde se crea a partir de la geometría del producto.
3. Determinación de los parámetros de proceso: El molde generado se envía al paquete de simulación T-SIM para optimizar virtualmente los parámetros de proceso y, en los casos en que proceda, mejorar la geometría del producto u optimizar el espesor de la lámina.
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1. Optimización de producto
Se analiza la profundidad máxima de la deformación y el estiramiento máximo de la lámina y se comprueba que los valores calculados estén dentro de los rangos permitidos para los materiales seleccionados, según el conocimiento aportado por los expertos e implementado en la base de datos.
Seguidamente se comprueban también los ángulos de desmoldeo y los radios. El software marca con diferentes colores los valores comprobados según el criterio que se explicita en el pop-up. Los valores permitidos
para ángulos y radios son, por defecto, los que sugiere la base de datos, aunque se pueden modificar según los intereses del usuario.
Una vez que se ha revisado y modificado, si es necesario, la geometría de la pieza para que sea termoconformable, el CAD del producto se puede exportar y enviar al cliente para su aceptación.
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2. Diseño predictivo de molde
La segunda fase de T-ForM comprende el diseño del molde a partir del CAD validado de producto, aplicando sucesivas reglas de diseño facilitadas a los programadores por expertos en diseño.
En primer lugar, se orienta el molde sobre la lámina de plástico asignando la dirección Z a la dirección de deformación. Seguidamente, se importan de la base de datos las características de la máquina de termoconformado correspondiente para dimensionar el molde. También se aplican en este punto las correcciones correspondientes a las contracciones del plástico seleccionado y las dilataciones del material del molde.
En las fases siguientes del diseño se tapan los agujeros de la pieza y se aplican las extensiones necesarias de acuerdo a los procesos de corte que se utilicen en cada situación. En ambos casos, el software es capaz de detectar automáticamente las líneas de partición, aunque también existe la posibilidad de que las incluya manualmente el diseñador.
Finalmente, se construye el molde macho o hembra de acuerdo con las dimensiones de máquina y con la dimensión Z que decida el diseñador. El molde puede tener una sola cavidad o bien ser multicavidad. El valor de distancia en X e Y entre cavidades puede introducirse directamente o el software puede calcularlo según el número de cavidades que decida el diseñador.
La última operación que facilita T-ForM en la fase de diseño del molde consiste en generar un contramolde de geometría simplificada a partir de las dimensiones que demanda la interfaz, o bien la importación de una geometría CAD de un contramolde más complejo dibujado previamente.
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3. Determinación de los parámetros de proceso
Una vez aceptado el diseño del molde, T-ForM genera automáticamente todos los ficheros que necesita T-SIM y que hacen referencia a las características de los materiales (lámina y molde) y a las geometrías de molde y contramolde. Dentro de T-SIM, el usuario puede jugar con las condiciones de termoconformado (velocidad de deformación, presión de burbuja, vacío aplicado, etc.) y determinar qué influencia tienen sobre el espesor en cada sección de la pieza. En base a los resultados podrá decidir si modifica el diseño de la pieza o el del contramolde, o si reduce o aumenta el espesor de la lámina de plástico.
Para la difusión de los resultados de este proyecto y los beneficios obtenidos de la utilización del software T-ForM se están organizando jornadas y cursos abiertos dirigidos al sector del termoconformado.
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