Moldes de inyección: La moldeo virtual facilita las decisiones en la fabricación de moldes

Figura 1 – Comparación simulada de la deformación de núcleos de carburo de tungsteno (izquierda) y de acero inoxidable 420 (derecha) al final del llenado del molde – bajo condiciones de proceso constantes, el núcleo del material con menor módulo de elasticidad se deforma tres veces más.

Figura 2 – Demostración de la presión de fusión en dos cavidades con conos de núcleo hechos de carburo de tungsteno (izquierda) y de acero inoxidable 420 (derecha) – La sección superior muestra el momento en el llenado donde el desequilibrio del flujo de fusión se puede observar por primera vez. Al final de la fase de llenado (sección inferior), este fenómeno se puede ver claramente.

Figura 2 – Representación de la presión de fusión en dos cavidades con núcleos de carburo de tungsteno (izquierda) y de acero inoxidable 420 (derecha) – La sección superior muestra el nivel de llenado en el que se puede observar por primera vez el desequilibrio del flujo de fusión. Al final de la fase de llenado (sección inferior), este fenómeno se puede ver claramente.

Con SIGMASOFT® se simulan, además de las predicciones de deformación, desplazamientos de piezas insertadas y deformaciones de las partes de la herramienta, como por ejemplo los núcleos, durante el proceso de inyección de plástico. Basándose en el flujo de fusión no equilibrado en la cavidad y en las propiedades mecánicas de los materiales utilizados, SIGMA simula la deformación de núcleos de dos varillas de herramienta diferentes en comparación.

Una de las decisiones más importantes que los fabricantes de herramientas deben tomar a diario en sus planificaciones es qué acero utilizar para qué geometría de la herramienta, para poder realizar el pedido a tiempo. Ya sea la conductividad térmica del inserto de la cavidad, el diámetro de los pasadores de expulsión o la resistencia mecánica del núcleo de la herramienta, SIGMASOFT® Virtual Molding facilita la toma de decisiones.

En SIGMASOFT® se simulan todos los materiales de la herramienta, como por ejemplo acero, aislamiento, etc., considerando sus propiedades térmicas y mecánicas. Basándose en propiedades térmicas, como la conductividad térmica y la capacidad calorífica específica, en una simulación del proceso, se simulan, por ejemplo, la fase de calentamiento y el establecimiento de la temperatura de la herramienta en varios ciclos con el menor esfuerzo posible. Además, SIGMASOFT®, además de predecir la contracción y deformación de las piezas de plástico, también simula el desplazamiento de las piezas insertadas, así como la deformación del núcleo. Estos cálculos se basan en posibles diferencias en el flujo de fusión durante el llenado de la cavidad (llenado no equilibrado) y en las propiedades mecánicas de los materiales utilizados.

SIGMA Plastic Services Inc. (IL), la filial estadounidense de SIGMA Engineering GmbH, en colaboración con dos empresas locales, CAVAFORM (FL) y Crafts Technology (IL), está llevando a cabo un proyecto interesante sobre la deformación del núcleo al usar dos materiales diferentes. Se trata de una herramienta de 16 cavidades para inyectar tubos de centrifugado. En esta herramienta, para el diseño interno del tubo, se colocan ocho núcleos de carburo de tungsteno y ocho núcleos de 1.4034 (el llamado acero sueco) uno junto al otro. Los estudios de simulación del llenado de la cavidad muestran un flujo no equilibrado del fundido en la cavidad, causado por la geometría asimétrica de la rosca en la parte superior del tubo, que se manifiesta a partir de un nivel de llenado de aproximadamente 85% (Imagen 2). De este desequilibrio surge una fuerza que conduce a la deformación del núcleo durante el proceso de llenado. Debido al menor módulo de elasticidad del 1.4034, los núcleos hechos de este acero se deforman hasta tres veces más en comparación con los núcleos de carburo de tungsteno (Imagen 1).

Este es un ejemplo de uno de los innumerables detalles en la herramienta de inyección que a veces incluso los fabricantes experimentados pasan por alto. Gracias a un uso inteligente, SIGMASOFT® Virtual Molding proporciona una visión detallada del proceso de inyección. Casos como el ejemplo presentado pueden simularse con poco esfuerzo y únicamente basándose en fenómenos termofísicos y mecánicos que están modelados y almacenados en el software de simulación. De esta manera, se pueden probar y evaluar cambios en la herramienta de antemano, incluso antes de realizar los pedidos de las piezas estándar de la herramienta. La simulación proporciona una base sólida para la toma de decisiones y apoya el diseño de la herramienta desde el principio.