Con una combinación IML/IMD para pantalla multitáctil – Sin zona de compresión con un sistema de plastificación SL para mayor precisión

Célula de producción compacta con una Systec 210 que combina la tecnología IML y IMD. Aquí se produce de manera eficiente en una sola operación una pantalla multitáctil. / Célula de producción compacta con una Systec 210 que combina la tecnología IML y IMD. Aquí se produce de manera eficiente en una sola operación una pantalla multitáctil.

En el lado de cierre del molde, el marco de la pantalla de 5'' se decora utilizando la unidad IMD directamente durante el moldeo por inyección.

Partes de una carcasa para smartphone hechas de una mezcla de ABS/PC, fabricadas en una SE 180 EV totalmente eléctrica, equipada con el moderno sistema de plastificación SL. El sistema funciona con una espiral de plastificación completamente calefaccionada sin zona de compresión (husillo); la alimentación del material la realiza una espiral de dosificación previa (GS Loader).

Productos fabricados con la precisión totalmente eléctrica de IntElect: carcasa de llave inteligente (a la izquierda) con componentes hechos de una mezcla de PC/ABS, producidos en un molde familiar de seis cavidades en una IntElect 100, y componentes para una "Braunüle" (a la derecha), hechos de MABS y en condiciones de sala limpia en una IntElect 50.

Con tecnologías innovadoras y procesos de producción implementados en células de inyección complejas y totalmente automatizadas, así como con máquinas de inyección de alta precisión, dinámicas y energéticamente eficientes, Sumitomo ofrece soluciones con alto valor añadido para las más diversas aplicaciones industriales.

Por primera vez, en la feria K en Düsseldorf, se presentó una célula de producción IML/IMD totalmente automatizada, en la que mediante inyección en un solo paso se produce una gran pantalla multitáctil de 5 pulgadas. También por primera vez en Europa, se mostró el sistema de plastificación SL, que trabaja sin la zona de compresión convencional y ofrece ventajas en comparación con los sistemas de plastificación tradicionales. Además, la empresa presentó el alcance de rendimiento de la IntElect totalmente eléctrica, ilustrado con diferentes aplicaciones.

Célula de inyección para pantalla multitáctil – IML para la función, IMD para la decoración

La fabricación de una pantalla multitáctil en tamaño de 5 pulgadas – equivalente al tamaño de un smartphone actual – mediante inyección en una máquina Systec 210 (fuerza de cierre de 2.100 kN) demuestra la competencia de la empresa en células de inyección complejas, totalmente automatizadas, para la producción en serie eficiente y segura de productos innovadores. En la producción en serie demostrada en el stand de la feria K, se utilizaron láminas funcionales desarrolladas específicamente por PolyIC GmbH & Co. KG, una empresa del grupo Kurz, en el proceso de Inmold-Labeling (IML), sobremoldadas con PMMA. El marco estrecho también inyectado en el proceso se decoró simultáneamente mediante Inmold-Decoration (IMD) en una apariencia de laca de piano negra. Todos los pasos, desde la colocación de la lámina IML en la cavidad de la herramienta hasta la última de varias etapas de acabado para el ensamblaje de la pantalla, se realizan en la célula de producción en un ambiente de sala limpia (clase ISO 7).

Las láminas conductoras IML (denominadas PolyTC) optimizadas por PolyIC para el procesamiento por inyección son láminas basadas en PET, recubiertas con estructuras conductoras metálicas delgadas. Pueden reemplazar muchas de las láminas utilizadas en pantallas táctiles actuales, que generalmente están hechas de óxido de indio y estaño (ITO). Las alternativas al ITO no solo son tecnológicamente interesantes, sino también económicamente, ya que el indio es un metal raro y cada vez más caro debido a su creciente demanda. Además, se elimina el costoso proceso de laminación de las láminas sobre el sustrato. Ya hoy en día, se prevé que la tecnología de pantallas táctiles se utilice cada vez más, no solo en tecnología de comunicación. Sus aplicaciones son diversas, desde la automoción y la electrónica de consumo hasta electrodomésticos, con funciones de control específicas para cada tarea.

Incluso con su diseño personalizable, las láminas PolyTC de PolyIC se pueden producir de manera rentable en serie. Al mismo tiempo, estas láminas funcionales también sirven como etiquetas individuales procesables en el método IML. De esta forma, la funcionalidad del sensor táctil puede aplicarse de manera económica directamente en la pieza mediante el proceso de inyección en serie.

Resumen de la célula de producción IML/IMD con la Systec 210: Para la combinación IML/IMD presentada en la feria K 2013, Sumitomo diseñó, junto con varios especialistas, una planta modular basada en la versátil máquina de inyección Systec. Los socios incluyen a PolyIC (para la lámina funcional) y a Leonhard Kurz Stiftung GmbH & Co. KG en la decoración IMD y el manejo de láminas IMD, HBW-Gubesch Kunststoff-Engineering GmbH como desarrollador de la herramienta de inyección, SAR Electronic GmbH como integrador de sistemas para la automatización robotizada, Max Petek Reinraumtechnik para la solución en sala limpia, y Kist Maschinenbau GmbH como proveedor de módulos para curado UV y limpieza de las piezas terminadas.

El centro de control de la célula de inyección con la Systec 210 es un robot industrial suspendido (TX90 de Stäubli), equipado con un sistema de agarre de tres lados. Extrae un lámina conductora Inmold-Label (PolyTC) de un almacén en cada ciclo y la posiciona con precisión en la mitad fija de la cavidad de la herramienta. Al mismo tiempo, el alimentador IMD montado en la parte superior del espacio de inserción de la herramienta introduce una lámina portadora con imágenes individuales para el recubrimiento decorativo en la cavidad con precisión. Tras el cierre de la herramienta, se inyecta el display de PMMA mediante un canal auxiliar; el peso de la pieza es de 20 g. Se emplea la tecnología de control de temperatura variable de la herramienta, desarrollada por gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH.

La temperatura variable de la herramienta tiene un impacto especialmente importante en piezas con canales largos y estrechos, como en el caso del display multitáctil inyectado, ya que permite obtener una calidad de producto consistentemente alta y reproducible. En este proceso, la pared de la herramienta se calienta temporalmente a una temperatura entre el punto de transición vítrea y la temperatura de fusión del plástico utilizado. Esta temperatura elevada retrasa o evita la solidificación de la masa fundida durante la inyección, manteniendo su fluidez mediante una viscosidad constante hasta el llenado completo del molde, reduciendo así la presión de inyección y la fuerza de cierre necesarias. Tras el llenado completo, la herramienta se enfría hasta que la pieza alcanza la temperatura de desmoldeo. Durante el enfriamiento, la forma uniforme del llenado permite que la presión de apoyo actúe durante más tiempo, incluso en áreas alejadas del canal de inyección, asegurando un tiempo de enfriamiento uniforme en toda la herramienta. Esto reduce el riesgo de deformaciones por contracción, mejora la precisión dimensional y la constancia de las piezas inyectadas. Además, el proceso produce superficies muy lisas y de alto brillo, en acabado de laca de piano. Todas estas ventajas del moldeo por inyección con temperatura variable también se aplican en la célula Systec para el proceso combinado IML/IMD del display táctil con marco en acabado de laca de piano.

Aunque la esencia del proceso reside en la inyección misma, los pasos posteriores que se realizan en un ciclo de 40 segundos fuera de la herramienta contribuyen significativamente a la calidad de la pieza y a la rentabilidad. Tras que el robot de seis ejes extrae el marco del display inyectado y coloca una nueva lámina, deposita la pieza en un soporte de trabajo. Desde allí, pasa a una estación de separación láser sellada, donde un láser de CO2 con sistema de aspiración elimina el sobrante de película de forma limpia y sin roturas. Luego, el robot transfiere el display a una unidad de curado UV para endurecer la capa superior de la lámina decorativa. Para el último paso de acabado, la pieza se entrega a una estación de limpieza ubicada debajo de la estación UV, donde cepillos eliminan cuidadosamente restos de láminas IMD, aspirando sin residuos partículas desprendidas de los bordes.

Para garantizar la funcionalidad fiable del display multitáctil, la producción en condiciones de sala limpia es imprescindible. Para ello, un módulo de flujo laminar limpia el aire exterior aspirado y evita la entrada de partículas mediante una unidad FFU (Filter Fan Unit). De esta forma, se mantiene una pureza del aire de clase ISO 7. El concepto completo de la célula va mucho más allá de los requisitos básicos, incluyendo un módulo de sala limpia sobre la unidad de inyección y perfiles y superficies fáciles de limpiar para la carcasa protectora. Todos los pasos de acabado, como la separación del canal de alimentación, el curado UV y la limpieza, se realizan en módulos sellados y aislados del espacio de inserción de la herramienta de la máquina de inyección.

La célula de producción completa está construida de forma modular, permitiendo añadir o quitar módulos según el nivel de automatización deseado, manteniendo la misma configuración básica. Para tiempos cortos de puesta en marcha y alta flexibilidad, también se dispone de una interfaz estandarizada entre la máquina de inyección y la automatización. Además, la utilización de un solo robot de industria para todas las tareas de manejo en toda la célula reduce la complejidad del sistema. La disposición suspendida del robot de seis ejes y la carcasa compacta de automatización permiten que toda la célula ocupe un espacio muy reducido.

El nuevo sistema de plastificación SL – plastificación sin compresión que aporta ventajas para la estabilidad del proceso y la calidad del producto

La característica principal que distingue al nuevo sistema SL (Spiral Logic) de plastificación de Sumitomo, presentado en la feria K 2013, de los sistemas tradicionales, es una espiral de plastificación con revestimiento que funciona sin zona de compresión. El material se alimenta de forma controlada mediante una espiral de dosificación previa. El grado de llenado óptimo se determina según las propiedades del material y los parámetros del proceso. La masa granulada se funde casi exclusivamente mediante la aportación de calor controlada a través de la calefacción del cilindro de la unidad de plastificación.

En comparación con los sistemas tradicionales, el sistema SL ofrece ventajas claras. La operación controlada produce una masa fundida muy homogénea, sin fluctuaciones en la viscosidad. Esto permite reducir significativamente las variaciones del proceso y, en consecuencia, las variaciones en la calidad del producto. Gracias a su operación revestida y sin zona de compresión, se evitan la formación de puentes y picos de presión elevados en la zona de sólidos, problemas frecuentes con las espirales convencionales al procesar plásticos semicristalinos como poliamidas y PBT (polibutileno tereftalato). Al mismo tiempo, la menor fricción en el sistema SL reduce notablemente el desgaste en la zona de sólidos del sistema de plastificación. Otros beneficios de este método de tratamiento suave del material incluyen menor degradación del material, menor degradación de fibras en materiales reforzados con fibras, mayores intervalos de limpieza de la herramienta y ventajas energéticas.

En combinación con una barrera de retroceso conmutable, el plastificado sin compresión resulta especialmente beneficioso en la producción de piezas técnicas de precisión. También ofrece ventajas cuando se exigen altos estándares de pureza en los productos, como en el moldeo de componentes ópticos. La eliminación de la zona de compresión reduce drásticamente los depósitos que normalmente se forman en la espiral, que pueden aparecer como puntos negros en las piezas debido a la liberación no controlada de material degradado. Los intervalos de limpieza más largos, junto con la menor tasa de rechazo, aumentan la disponibilidad de la máquina incluso en aplicaciones con altos requisitos de pureza de las piezas.

Actualmente, el sistema SL está disponible en serie como opción para las máquinas totalmente eléctricas de la serie SE-EV, que la empresa ofrece con fuerzas de cierre de 500 a 1.800 kN. La nueva tecnología se presentó en el stand de la feria K en un ejemplo de moldeo de precisión en una SE 180 EV (fuerza de cierre de 1.800 kN). Con un molde de doble cavidad, se producen componentes de carcasa para un teléfono inteligente a partir de una mezcla de ABS/PC; el peso de la pieza es de 45 g y el ciclo dura 25 segundos.

Moldeo de precisión – una especialidad de la IntElect totalmente eléctrica

Seguridad, constancia en el proceso y precisión en tareas exigentes con tolerancias muy estrictas son características distintivas de la serie IntElect totalmente eléctrica. Al igual que la serie SE, en la IntElect se utilizan los accionamientos eléctricos directos desarrollados y fabricados por Sumitomo, optimizados para el proceso de inyección. En comparación con los accionamientos eléctricos por correa, estos accionamientos directos ofrecen una mayor eficiencia energética y, gracias a su respuesta rápida, proporcionan mayor precisión, repetibilidad y una ventaja en los tiempos de ciclo. Así, las máquinas eléctricas de Sumitomo cumplen especialmente con los requisitos del moldeo de artículos de precisión en serie.

Herramientas multicaso equilibradas: en la feria K, una IntElect 100-340 (fuerza de cierre de 1.000 kN) fabricó en un ciclo de 30 s un conjunto completo para una carcasa de llave (Smart Key) a partir de una mezcla de PC/ABS, con un peso de 33 g. La exigencia especial consiste en que una herramienta familiar con volúmenes de cavidad muy diferentes debe llenarse de forma segura en cada ciclo. Para ello, se emplea además el módulo tecnológico activeFlowBalance. En la feria, se demostró claramente cómo afecta la activación y desactivación de activeFlowBalance a la formación de las piezas en las diferentes cavidades. La herramienta de seis cavidades está diseñada para dos cavidades para la parte superior e inferior de la carcasa, así como para un botón de operación mucho más pequeño.

Con activeFlowBalance, es posible compensar con éxito una distribución desigual y fluctuante en las cavidades múltiples, lo que de otro modo podría causar defectos como rebabas, llenado insuficiente o daños en la herramienta. Esta función de la máquina utiliza la expansión de la masa fundida comprimida durante la transición de la inyección a la presión de apoyo, llenando con mayor intensidad las cavidades parcialmente llenas debido a su menor contrapresión. Los estados de llenado se equilibran de forma natural, sin prolongar el tiempo de ciclo.

Apto para salas limpias: en una IntElect 50-45 (fuerza de cierre de 500 kN), se inyectan en un ciclo de 9 s componentes para un catéter venoso periférico (también conocido como "Braunüle") a partir de MABS. Esta aplicación también demuestra la idoneidad de la IntElect para salas limpias, además del moldeo de precisión con conexión de conducto caliente y herramientas multicaso. Los requisitos de la clase ISO 7 para la producción de dispositivos médicos se cumplen de forma sencilla y segura, mediante la instalación de una caja de flujo laminar sobre la unidad de cierre y la colocación de la máquina en un entorno limpio (sala blanca).

La IntElect 50-45, junto con otras tres máquinas, estuvo equipada en el stand de la feria con el nuevo software MAS desarrollado por T.I.G. Technische Informationssysteme GmbH, que permite recopilar, visualizar, evaluar y supervisar en tiempo real los datos operativos, de producción y de proceso, incluso en un gran número de máquinas. Sumitomo participó en esta innovación en colaboración. Las funciones de trazabilidad del software permiten al usuario rastrear la información relevante de producción hasta cada producto individual fabricado. Esto se vuelve cada vez más necesario en la industria médica y automotriz.

La empresa también estuvo presente en otros stands con dos máquinas totalmente eléctricas. Una IntElect 100-340 (fuerza de cierre de 1.000 kN) fabricó en el stand de Yushin Precision Equipment Co. Ltd. envases blíster de PP. En el stand de Stieler Kunststoff Service GmbH, una IntElect 50-110 (fuerza de cierre de 500 kN) produjo una cubierta de radio para el interior de automóviles. El enfoque estuvo en la calidad superficial de este componente de alta exigencia. Se utilizó una tecnología de moldeo especial desarrollada por Stieler, que combina diferentes tecnologías de inyección (temperatura variable, tecnología de gas y enfriamiento con CO2). Este método permite producir superficies de alta calidad de forma segura y reproducible.