El diseño del molde vital para su óptima fabricación
Entre los problemas de calidad que pueden reducirse con frecuencia por medio del diseño se pueden enumerar los siguientes:
- Líneas de soldadura:
Éstas se forman donde se encuentran los flujos de polímeros y algunas veces pueden evitarse.
Si son inevitables las soldaduras, por lo común se pueden mover a una posición en donde sean poco importantes gracias al control de la posición de la compuerta.
Una vez que el diseño reduce el problema, puede aplicarse el control del proceso para disminuir el efecto. Esto significa asegurar temperaturas y presión adecuadas para una buena soldadura. Una soldadura es siempre una trampa potencial de aire, debido a la convergencia de los frentes de fusión, de modo que en este punto puede requerirse sacar el aire.
- Marcas de hundimientos y huecos:
Estos defectos de moldeo se producen cuando la sección del producto es demasiado gruesa. La parte gruesa retiene calor y se hunde por las fuerzas de contracción, especialmente durante la cristalización en la que hay un gran cambio de densidad. Si se endurece la capa exterior y, entonces, resiste un posterior hundimiento, se forman huecos internos cuando se excede la resistencia a la tracción del material fundido en proceso de solidificación. Este es principalmente un problema de diseño, por lo que se evitan tanto como sea posible las secciones gruesas, pero puede ayudar un control cuidadoso de la presión de retención.
Cuando se requieren secciones gruesas en una pieza moldeada, por ejemplo, para darle rigidez, es mejor usar un procedimiento modificado como el del moldeo en núcleo de espuma, que evita el problema de hundimiento y de formación de huecos a la vez. Como una opción, se puede usar un patrón de costillas de sección delgada.
- Concentraciones de esfuerzos en esquinas que conducen a la falla del producto en servicio:
La consecuencia de las concentraciones de esfuerzos en piezas moldeadas con esquinas agudas puede ser por lo común, la fractura, especialmente si el producto soporta carga. Algunas veces es la distorsión presente cuando se usan polímeros reforzados con fibra.
- Diseño del molde por ordenador:
Un avance importante de los últimos años es el uso de los métodos de diseño por computadora, iniciado por la compañía Moldflow. El banco de datos del sistema contiene datos reológicos, de temperatura y de presión de varios polímeros.
Con la computadora se puede simular un diseño del molde que se proponga y analizar el flujo de material fundido en él. Pueden probarse diversos tamaños y posiciones de bebederos y compuertas hasta encontrar los óptimos.
La técnica es muy valiosa para los complejos moldes de cavidades múltiples, donde el patrón de flujo puede ser difícil si no imposible de predecir. Tradicionalmente, se elaboraban esas herramientas con canales subdimensionados que luego se ajustaban en la planta mediante métodos de prueba y error, lo cual es un procedimiento laborioso y caro.
El programa de Moldflow permite la simulación de pruebas y la fabricación directa de un molde perfecto.
- Selección del polímero:
El tema de la selección del polímero correcto para un uso determinado es complejo. Realmente no es posible obtener una guía completa y en gran parte depende de la experiencia individual y, por lo común, se encuentra que varios polímeros trabajan igualmente bien. En esos casos, la decisión final depende del costo y de las preferencias del productor. Sin embargo, una vez más, el surgimiento de los ordenadores hizo posible un diseño por computadora para este problema. Se usan bancos de datos que contienen las propiedades generales, mecánicas, eléctricas, etc. de muchos polímeros. De éstas se escogen las que igualen los requerimientos de diseño del producto, y se seleccionan los materiales adecuados mediante el ordenador.