El moldeo virtual reduce costos en el procesamiento de elastómeros

Bild 1: La tecnología de moldeo virtual Sigmasoft® puede predecir de manera confiable la distribución de temperatura en una herramienta de elastómero. / Figura 1: La tecnología de moldeo virtual, disponible a través de Sigmasoft®, permite predecir la distribución de temperatura en un molde completo de caucho.

Figura 2: mediante el análisis de la tasa de cizalladura, la demanda de presión y la escaldadura, Sigmasoft® permite la optimización del volumen de canal en el moldeo de elastómeros. Se logró una reducción del 47% en el volumen del canal. Izquierda: diseño inicial del canal. Derecha: diseño optimizado del canal.

Figura 2: mediante el análisis de la tasa de cizalladura, la demanda de presión y el scorch, Sigmasoft® permite la optimización del volumen de la canalización en el moldeo de elastómeros. Se logró una reducción del 47% en el volumen de la canalización. Izquierda: diseño original de la canalización. Derecha: diseño optimizado de la canalización.

En una herramienta con 48 cavidades, la aplicación de la tecnología Virtual Molding disponible en Sigmasoft® pudo reducir el volumen de alimentación en un 47% y acortar el ciclo en 30 segundos.

El diseño de herramientas de elastómero sigue siendo hasta hoy un proceso complejo que requiere ensayos exhaustivos. Aspectos como el concepto de temperatura o el sistema de alimentación, así como la selección de materiales, generalmente se establecen según la experiencia o suposiciones, y los parámetros del proceso solo se definen una vez que la herramienta ya está construida. Frecuentemente, la herramienta necesita ser retrabajada y el proceso está lejos del óptimo, lo que desperdicia energía y material.

Sigmasoft® cambia esto fundamentalmente con su tecnología Virtual Molding, ya que representa con precisión toda la herramienta a lo largo de múltiples ciclos, incluyendo toda la información sobre materiales y componentes de la herramienta. Virtual Molding fue desarrollado para apoyar el diseño de piezas y herramientas, así como el desarrollo del proceso, de modo que todas las iteraciones se realicen en la computadora, sin necesidad de recursos en materia prima, máquinas o personal. La causa de los problemas de producción se vuelve transparente y el potencial de mejora, claro.

La empresa Aspem Ferramentaria, Brasil, pudo optimizar una herramienta con 48 cavidades con una superficie de procesamiento de 700 x 550 mm² mediante Virtual Molding. El objetivo era analizar el concepto de temperatura y descubrir posibilidades de ahorro de material.

Primero se consideró el comportamiento térmico de la herramienta. Todo el concepto de la herramienta, con todos sus componentes y elementos de calefacción, se introdujo en la simulación con Sigmasoft® y, al igual que en la realidad, se fabricaron virtualmente piezas en varios ciclos.

La efectividad del concepto de calefacción se muestra en la distribución de temperatura en la imagen 1. Esta muestra la distribución de temperatura después de un ciclo de 340 segundos. Es evidente que las cavidades en las cuatro esquinas tienen una temperatura promedio más baja que las demás. Las piezas fabricadas en el centro de la herramienta lograron un T90 en 310 segundos; en el mismo tiempo, las piezas en las esquinas solo alcanzaron un 75% del grado de curado. Finalmente, se decidió eliminar estas 4 cavidades para evitar desperdicio de material. Además, esto permitió reducir el ciclo completo de 340 a 310 segundos.

En segundo lugar, se intentó reducir aún más el consumo de material. En este caso, se utilizó un canal frío y se evaluó la posibilidad de reducir el diámetro del alimentador. Al reducir el alimentador, es importante tener en cuenta que un diámetro menor aumenta la presión necesaria y la fricción, lo que puede causar degradación del material en la cavidad. También, la conexión entre cavidades juega un papel crítico, ya que una mayor relación entre superficie y volumen acorta el tiempo necesario para la reacción.

Con Sigmasoft® se analizaron en varias iteraciones los parámetros de fricción crítica, conexión entre cavidades y presión necesaria, logrando finalmente un diseño de alimentación con un 47% menos de material. El volumen de alimentación se redujo de 159 cm³ a 75 cm³ (imagen 2). El consumo de material se redujo en 89 g por ciclo. Con un ciclo total de 360 segundos, durante 24 horas, y un costo de material de 4,95 EUR por kg, se logró un ahorro anual de 25.587 EUR.

“La experiencia demuestra que los proyectos y procesos pueden analizarse previamente. Cuando la experiencia técnica y la simulación se combinan, se puede obtener una ganancia sostenible”, explica Luciana Steuwe, ingeniera de Sigmasoft® en Brasil, quien dirigió el proyecto. “Todo el proyecto, desde el análisis térmico de la herramienta hasta la reducción del volumen de alimentación y la selección del número de cavidades, pudo realizarse en 4 días”.