aplicación de sistemas cad/cam y prototipos rápidos para
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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS ESTADO DE MÉXICO
DMSIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA CIENCIAS
MAESTRÍAS EN INGENIERÍA Y
"APLICACIÓN DE SISTEMAS CAD/CAM Y PROTOTIPOS RÁPIDOS PARA EL DISEÑO Y FABRICACIÓN DE CAVIDADES DE
MOLDES PERMANENTES PARA PIEZAS DE PLÁSTICO."
TESIS QUE PARA OPTAR EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS CON ESPECIALIDAD EN SISTEMAS DE MANUFACTURA AUTOMATIZADA
PRESENTA
FRANCISCO MIGUEL MORA CAMPOS
Asesor:
Comité de Tesis:
Jurado:
DR. PEDRO LUIS GRASA SOLER
DR. ARMANDO BRAVO ORTEGA M.C. IGNACIO ADRIÁN ROMERO
DR. ARMANDO BRAVO ORTEGA M.C. IGNACIO ADRIÁN ROMERO DR. PEDRO LUIS GRASA SOLER
Presidente Secretario Vocal
Atizapán de Zaragoza, México Mayo de 1999
l 5 OC11999
ÍNDICE
Lista de figuras. . ............................. viii
Capítulo 1 1. Introducción ................................. 1
1.1 Antecedentes. . ................................ 1 1.2 Justificación y Planteamiento del problema. . ....................... 5 1.3 Objetivos. . ................................ 9 1. 4 Trabajo propuesto. . ............................... 1 O
1.4.1 Investigación documental. . ............................... 10 1.4.2 Diseño de partes de plástico. . ............................... 10 1.4.3 Selección del proceso de fabricación
de piezas de plástico. . ............................... 11 1. 4. 4 Definición de cavidades de moldes
para piezas de plástico. . ............................... 11 1.4.5 Selección del proceso de maquinado
para la(s) cavidad(es) del molde. . ...................... 11 1.4.6 Maquinado de cavidades utilizando
sistemas CAD/ CAM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4. 7 Aplicación de la metodología propuesta
a una pieza en particular. . ...................... 11 1.4.8 Organización de la tesis. . ...................... 12
Capítulo 2. 2. Conocimientos fundamentales de moldes de partes de plástico ........ 13
2.1 Introducción. . ...................... 13 2.2 Procesos de fabricación de piezas de plástico ....................... 13
2.2.1 Extrusión. . ...................... 14 2.2.2 Termoformado. . ...................... 16 2.2.3 Soplo. . ...................... 22 2.2.4 Inyección. . ...................... 26 2.2.5 Compresión y transferencia. . ...................... 29
2.3 Tipos de moldes. . ...................... 33 2.3.1 Moldes de compresión. . ...................... 33 2.3.2 Moldes de transferencia. . ...................... 34 2.3.3 Moldes de inyección. . ...................... 34 2.3.4 Otras herramientas para plásticos. . ...................... 35
2.4 Métodos de fabricación de moldes. . ...................... 36 2.4.1 Maquinado con desprendimiento de viruta ............... 37 2.4.2 Electroerosionado. . ...................... 39
Capítulo 3. 3. Conocimientos fundamentales de sistemas CAD/CAM
y prototipos rápidos. . ..................... .41 3.1 Introducción. . ..................... .41
V
3.2 Sistemas CAD. . ..................... .41 3. 2 .1 Definición. . ..................... .41 3.2.2 Arquitectura o estructura de un sistema CAD ......... .41 3.2.3 Modelado geométrico. . ..................... .43
3.2.3.1 Modelos de alambre. . ..................... .44 3.2.3.2 Modelos de superficies. . ..................... .44 3.2.3.3 Modelos de sólidos. . ...................... 47
3.2.4 Manipulación del modelo. . ...................... 50 3.2.5 Geometria asociada y atributos. . ...................... 51 3.2.6 Ventajas. . ...................... 52
3.3 Sistemas CAM. . ...................... 54 3.3.1 Definición. . ...................... 54 3.3.2 Máquinas de control numérico. . ...................... 56
3.3.2.1 Definición de control numérico ................... 56 3.3.2.2 Componentes de un sistema de
control numérico. . ...................... 56 3.3.2.3 Aplicaciones del control numérico ............... 58 3.3.2.4 Beneficios del control numérico ................... 59
3.3.3 Programación de máquinas herramientas de control numérico. . ...................... 60 3.3.3.1 Programación manual. . ...................... 60 3.3.3.2 Programación asistida. . ...................... 62
3.3.4 Operaciones de maquinado dentro de los sistemas de CAD/CAM. . ...................... 66
3.3.5 Verificación de las trayectorias de maquinado .......... 69 3.3.6 Ventajas. . ...................... 70
3.4 Prototipos rápidos. . ...................... 71 3 .4 .1 Definición. . ...................... 71 3.4.2 Técnicas de fabricación. . ...................... 72
3.4.2.1 Estereolitografia por 3D System Inc. Ltd ...... 73 3.4.2.2 Laminated object manufacturing (LOM)
por Helisus, Inc. . ...................... 7 4 3.4.2.3 Selective Laser Sintering (SIS) por
DTM Cor¡>. . ...................... 76 3.4.2.4 Fused Depositation Modelling (FDM)
por Stratasys, Inc. . ...................... 77 3.4.2.5 Solid Ground Courding (SGC) por
Cubital, Inc. . ...................... 78 3.4.2.6 Ballistic Manugacturing (BPM) por
Perception Systems. . ...................... 78 3.4.3. Beneficios. . ...................... 80
Capítulo 4. 4. Diseño y fabricación de modelos integrando sistemas CAD y
prototipos rápidos. . ...................... 82 4.1 Introducción. . ...................... 82
VI
4.2 Proceso de diseño. 4.3 Síntesis de la necesidad y planteamiento
del problema. 4. 4 Diseño conceptual de la pieza. 4.5 Ingeniería del producto. 4.6 Ingeniería de detalle. 4. 7 Ejemplo de aplicación del proceso de diseño
a una pieza de plástico. 4.8 Generación del prototipo rápido.
Capítulo 5.
. ...................... 82
. ...................... 84
. ...................... 86
. ...................... 89
. ...................... 91
. ...................... 92
. ...................... 98
5. Diseño y fabricación de cavidades. . .................... 103 5.1 Definición del proceso. . .................... 103 5.2 Diseño de cavidades con sistemas CAD/CAM .................... 103 5.3 Fabricación de cavidades con sistemas CAD/ CAM ............. 105 5.4 Ejemplo de aplicación del proceso de diseño y
fabricación de una cavidad para una pieza de plástico ....... 109
Capítulo 6. 6. Conclusiones. . .................... 121
Anexos Anexo A. . .................... 125 Anexo B. ..................... 128
Bibliografia. . .................... 130
VII
LISTA DE FIGURAS.
Figura l. Utilización de materiales por el hombre [8] ......................... 6
Figura 2. Consumo de Plásticos en Latinoamérica 1996. [8] .................. 7
Figura 3. Gráfica de importaciones de moldes de inyección/compresión
de plástico. [ 10] ........................ 9
Figura 2.1. Partes principales de una Extrusora [5]
Figura 2.2. Proceso de Formado al Vacío.[5]
Figura 2.3. Formado a Vacío (Molde Macho).[5]
Figura 2.4. Formado a Presión Libre.[5]
Figura 2.5. Formado a Presión.[5]
Figura 2.6. Formado Mecánico [5]
Figura 2.7. Proceso de Extrusión - Soplo.[5]
Figura 2.8. Proceso de Inyección - Soplo. [5]
....................... 16
....................... 19
....................... 20
....................... 21
....................... 21
....................... 22
....................... 25
....................... 25
Figura 2.9. Esquema de una Máquina de Inyección.[5] ....................... 28
Figura 2.10. Etapas del Ciclo de Inyección.[5] ....................... 30
Figura 2. 11. Moldeo por Transferencia: a) Se inserta un trozo de
compuesto de moldeo; b) se cierra la prensa; el compuesto fluye a las
cavidades del molde a través de bebederos; c) Se abre el ensamble de tres
placas; la pieza se recupera desde el lado inferior, se extrae la espiga por
medio del miembro superior.[8] ...................... 32
Figura 2.12. Dado de extrusión.[9] ...................... 35
Figura 2.13. Proceso de maquinado.[9] ...................... 38
Figura 2.14 Proceso de electroerosión.[3] ...................... 39
Figura 2.15. Electroerosionado por penetración. . ..................... 40
Figura 3.1. Arquitectura de un sistema de CAD. [12] ..................... .43
Figura 3.2. Entidades geométricas disponibles en un
sistema CAD. [12] ..................... .45
Figura 3.3. Ejemplos de tipos de superficies. [12] ..................... .48
viii
Figura 3.4. Primitivos disponibles por un modelador de
sólidos. [ 12) ..................... .49
Figura 3.5. Operaciones Booleanas con un bloque y
un cilindro. [ 12) ....................... 50
Figura 3.6. Geometría asociada. [12) ....................... 52
Figura 3.7. Definición de las herramientas CAM. [6] ....................... 55
Figura 3.8. Ejemplo de una trayectoria de herramienta. [12] .............. 65
Figura 3.9. Trayectorias para el proceso de torneado. [12) .................... 67
Figura 3.10. Fresado por perfilado y vaciado. [12] ....................... 68
Figura 3.11. Maquinado de superficies en 3 y 5 ejes. [ 12] ..................... 69
Figura 3.12. Proceso de estereolitografia. . ...................... 74
Figura 3.13. Principio del proceso LOM. [13] ....................... 75
Figura 3.14. Principio del proceso SLS. [13] ....................... 77
Figura 3.15. Principio de trabajo del proceso FDM. [13] ....................... 79
Figura 3.16. El principio de trabajo del BPM. [13] ....................... 79
Figura 3.17. Aplicaciones de los prototipos rápidos. . ...................... 81
Figura 4.1. Proceso de diseño. . ...................... 83
Figura 4.2. Bosquejo inicial de la pieza de plástico. . ...................... 94
Figura 4.3. Modelo de sólido de la figura.
Figura 4.4. Diseño conceptual de la pieza propuesta.
Figura 4.5. Plano de la pieza diseñada.
. ...................... 95
. ...................... 96
. ...................... 97
Figura 4.6. Visualización del archivo .STL en MAESTR0 ...................... 99
Figura 4. 7. Máquina de prototipos rápidos SLA 250. . .................... 100
Figura 4.8 El prototipo en el sistema de lavado. . .................... 100
Figura 4.9 Pieza en el proceso de curado. . .................... 101
Figura 4.10. Prototipo rápido. . .................... 102
Figura 5.2 Maquinado de un electrodo y una cavidad. . .................... 106
Figura 5.3 Estrategias de maquinado de un sistema de CAD/CAM ..... 107
Figura 5.4 Plano de la cavidad del molde. . .................... 110
Figura 5.5 Modelo en superficies de una cavidad de un
molde de soplo ..................... 111
ix
Figura 5.6 Parámetros de la herramienta de corte.
Figura 5. 7 Trayectoria de desbaste.
Figura 5.8 Trayectoria de semi acabado.
Figura 5.9 Trayectoria de acabado.
Figura 5.10 Simulación del proceso de desbaste.
Figura 5.11 Simulación del proceso de semi acabado.
Figura 5.12 Simulación del proceso de acabado
Figura 5.13 Parámetros para el código CNC.
Figura 5.14 Proceso de desbaste.
Figura 5.15 Proceso de semi acabado.
Figura 5.16 Proceso de acabado.
Figura 5.17 Cavidad maquinada en cera.
. .................... 112
. .................... 113
. .................... 114
. .................... 114
. .................... 115
. .................... 116
..................... 116
. .................... 117
. .................... 118
. .................... 118
. .................... 119
. .................... 119
X
l. INTRODUCCIÓN.
1.1 ANTECEDENTES.
La industria del plástico ha sufrido un importante crecimiento en el ámbito
mundial, y actualmente resulta dificil encontrar algún sector de nuestra vida
diaria que prescinda del uso de los plásticos.
La palabra plástico viene de la palabra griega "plastikog', la cual significa "para
formar o ideal para moldeado". Una definición más explícita del término, la
podemos tomar de la Sociedad del Plástico Industrial [1], la cual lo define como:
"Un amplio y variado grupo de materiales, que tienen como ingrediente
principal el carbón con oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y otros elementos
orgánicos e inorgánicos. Los plásticos son sólidos en su estado final. pero en
alguna etapa de su manufactura son suficientemente suaves para ser
moldeados en varias formas, comúnmente a través de la aplicación, ya sea
independiente o simultánea de calor y presión."
Las materias primas básicas utilizadas para obtener las partes plásticas son: el
petróleo, el gas natural, la celulosa, el agua, el aire y diversas sales minerales.
A pesar de ello, los plásticos son casi en su totalidad materiales sintéticos, ya
que no es posible encontrar alguno en estado natural y tienen que ser
obtenidos a partir de un procesamiento químico y fisico de las materias primas
básicas ya descritas.
Generalmente, los plásticos se clasifican, de acuerdo a las propiedades fisicas y
químicas de las resinas que los constituyen, en dos grupos principales:
termoplásticos y termofijos [2].
1
Los plásticos termoplásticos son materiales con una estructura molecular
lineal, que durante el moldeo en caliente no sufren ninguna modificación
química. La acción del calor causa que estas resinas se fundan, solidificándose
rápidamente por enfriamiento con la intemperie o con el contacto con las
paredes de un molde.
Dentro de ciertos límites, el ciclo de fusión-solidificación puede repetirse; sin
embargo, debe tenerse en cuenta que el calentamiento repetido puede dar como
resultado la degradación del material.
Algunos ejemplos de estos materiales son: el polietileno, polipropileno, nylon,
policarbonato (PC), acrílico, poliestireno, cloruro de polivinilo (PVC), acrilonitrilo
- butadieno - estireno (ABS), el polioximetireno (PMO), o aleaciones entre alguno
de los anteriores.
Los plásticos termofijos o termoestables pueden ser fundidos una sola vez. Los
materiales de este grupo se caracterizan por tener una estructura molecular
reticulada o entrelazada, que funden inicialmente por la acción del calor, pero
enseguida, si se continúa la acción del calor, experimentan un cambio químico
irreversible, el cual provoca que las resinas se tornen infusibles (es decir, no se
plastifican) e insolubles. Este endurecimiento es causado por la presencia de
catalizadores o de agentes reticulantes. Algunos ejemplos de plásticos
termofijos son las resinas alquídicas, las resinas epóxicas, las resinas poliéster,
los silicones y la bakelita entre otros.
Existe otro grupo conocido como los elastómeros que comprende los hules
naturales y todos los hules sintéticos, y se caracterizan por una elevada
elongación del orden del 200 y el 1000 %.
Las propiedades elásticas de los hules naturales y sintéticos alcanzan sus
valores máximos después de un apropiado tratamiento de vulcanización o
2
curado con azufre o con peróxidos. Algunos de estos materiales son el
polibutadieno, el poliuretano y por supuesto el caucho.
A nivel industrial los plásticos se procesan a partir de materias primas básicas
por diversas compañías químicas, las cuales ofrecen a los moldeadores
diferentes presentaciones. Como ejemplo podemos citar el uso de resinas
líquidas para al obtención de acrílico o para moldear partes con fibra de vidrio.
También es posible obtener los componentes de moldeo en forma de polvos o
gránulos.
Además, al componente básico del polímero se le suele agregar diversos
aditivos, que de acuerdo con los requerimientos establecidos para la parte a
moldear, pueden actuar como agentes catalizadores, de refuerzo, plastificantes,
estabilizadores o colorantes.
Gracias a la variedad de propiedades que ofrecen estos materiales, es posible
utilizarlos en muy diversas aplicaciones. Como ejemplo de esto podemos
enlistar aplicaciones en distintas industrias como la del envase, la de consumo
(peines, plumas, cubetas, etc.}, la construcción, la automotriz, del transporte, la
eléctrica y electrónica, la mecánica, la agrícola, la medicina, de los muebles,
etc.
Un aspecto de suma importancia y que también ha ayudado a desarrollar las
distintas aplicaciones de estos materiales, son los métodos de procesamiento.
Algunos de los procesos más importantes a través de los cuales se moldean
partes plásticas son: el termoformado (método en el que un termo plástico, en
forma laminada, se calienta hasta que se reblandece, dándole forma con un
molde); la inyección (método en el que un termoplástico se funde y, en estado
líquido se inyecta a alta presión a un molde cerrado hasta llenarlo, enfriándose
dentro del molde para extraer la pieza); el moldeo por compresión y por
transferencia ( el cual consiste en colocar el material en polvo en un molde
3
montado en una prensa, calentando el material y comprimiéndolo hasta que se
obtiene el conformado de la parte); la extrusión (este método permite la
formación de perfiles y láminas a través de rodillos y dados especiales); el
soplado (método por el cual podemos obtener recipientes de líquidos que
utilizamos a diario, mediante el inflamiento de un termoplástico y un molde
especial).
El elemento más importante en la fabricación de las piezas de plástico es el
molde; el molde es un conjunto de ensambles mecánicos fabricados
generalmente por artesanos expertos; lo que significa que el diseño y la
fabricación de éstos es un proceso lento y dependiente de la habilidad de una
sola persona.
Hay varios tipos de moldes, moldes manufacturados en arena o cerámica que
son destruidos después de cada fundición y moldes permanentes fabricados en
metal que se utilizan varias veces. Moldes que también varían en complejidad.
Hay moldes sencillos que utilizan dos componentes unidos con bisagras, y
moldes muy complejos que utilizan varios tipos de componentes como:
botadores, corazones, insertos, etc. Los moldes permanentes son utilizados
para producir una gran cantidad de piezas, los cuales contienen cavidades que
dan forma al material para producir las piezas.
Existen diferentes métodos para la fabricación de moldes para plásticos; dentro
de los más comunes podemos encontrar:
• Depositación electrolítica
• Metal Spraying
• Hobbing
• Maquinado y otras formas de remoción de material.
• Rapid Tooling.
4
De estos procesos, el maquinado es el más utilizado; ya que probablemente el
90 °/o [3) de todos los moldes sean fabricados por este método.
Las operaciones básicas para la fabricación de un molde como el fresado,
taladrado, rectificado, torneado, etc. son realizadas con máquinas herramientas
convencionales y/o de control numérico. Para operaciones complejas como
maquinados de superficies irregulares y perfiles, donde se requiera una alta
precisión, es necesario utilizar centros de maquinado (fresado, torneado) de
CNC (Control Numérico Computarizado).
Otra tecnología que puede usarse para facilitar o complementar la fabricación
del molde, es el proceso de electro-erosión. Por medio de este proceso es posible
obtener formas de cavidades complejas; además de que permite obtener diverso
acabados superficiales. Adicional a ésto, las máquinas de electro-erosión
pueden remover materiales con alta dureza. La herramienta que utiliza este tipo
de máquinas es el electrodo, que puede ser de grafito, y el cual puede fabricarse
usando también el método de maquinado a través de tecnología CNC.
A continuación, se presenta un análisis de la situación actual de los plásticos y
la fabricación de moldes en el ámbito nacional.
1.2 JUSTIFICACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Actualmente resultaría dificil que alguno de los sectores de nuestra vida diaria
pudiera prescindir del uso de los plásticos. Sólo basta con observar nuestro
alrededor y analizar cuantos objetos son de plástico y visualizar la importancia
de estos materiales. De hecho, a nuestra era se le conoce como la era del
plástico, y la cual continuará por varios años más, como se muestra en la
figura 1 de la utilización de materiales por el hombre.
5
También es aceptado que la industria del plástico es la de mayor interacción
económica. Las escuelas de negocios de prestigio internacional mencionan que
en esta época y hasta finales del siglo XX, los negocios que generarán mayores
utilidades son: computación, envase y plásticos, sobresaliendo el último debido
a su incidencia en los dos anteriores [4).
La industria del plástico se distingue por ser una de las de mayor dinamismo a
nivel nacional, con un crecimiento del más del seis por cien to anual promedio
PRESENTE FUTURO
Figura l. Utilización de materiales por el hombre {8 J
(cerca de 900 millones de dólares de inversión acumulada de 1990 a 1996); con
exportaciones, que al culminar los procesos de inversión en curso, alcanzarán
los 400 millones de dólares anuales y estimaciones de nuevos proyectos por
200 millones de dólares por año en las próximas décadas.[5)
México es el segundo demandante de plásticos a nivel Latinoamérica (2
millones 200 mil toneladas anuales de productos manufacturados, figura 2);
con la ventaja que posee la materia prima básica (el petróleo) en abundancia y
cuenta con ventajas fundamentales, como son: su posición geográfica, el
6
tratado de libre comercio con el consumidor más grande del mundo, Estados
Unidos de Norteamérica, además de tener convenios con Sudamérica y la
Cuenca del Pacífico, que serán las regiones de mayor intercambio económico en
el futuro.
No obstante, México sólo cuenta con una capacidad instalada de un millón 525
mil toneladas al año que resulta insuficiente para enfrentar sus propias
necesidades, lo cual se traduce en un déficit comercial de casi un 30 por ciento
anual.
Consumo de plásticos en Latinoamérica 1996
3500 3,200
3000
2500 11)
"' ,:,
"* 2000 e: .s G>
~ 1500 l! ~
1000 650 600
500
o Brasil México Argentina Venezuela Colombia Chile
Figura 2. Consumo de Plásticos en Latinoamérica 1996. [8]
México cuenta con 2 mil 250 empresas orientadas a la producción de
monómeros, resinas, materias primas diversas, compuestos y productos
intermedios; y sólo 270 se dedican a la fabricación de productos finales de
mayor exigencia y funcionalidad, y como consecuencia con mayor valor
agregado.
7
El 39 % de la producción se dedica a la extrusión, el 19 % a inyección
(consumiendo 410 000 toneladas de materias primas); el 15 % se enfoca al
soplado, 3 % al calandreo y un 1 % al rotomoldeo. El restante 23% se dedica a
otros tipos de actividades relacionadas con la utilización del plástico como
materia prima [5].
Con los datos antes mencionados podemos darnos cuenta de la importancia de
desarrollar la parte de la industria que se dedica a la elaboración de productos
finales. Un problema muy importante que ha afectado al desarrollo de este
sector, es el diseño y fabricación de los moldes que se requieren en los distintos
procesos de fabricación de piezas de plástico.
Esto lo vemos reflejado en el aumento de las importaciones por concepto de
moldes de inyección/compresión de plásticos que se da anualmente (figura 3).
Además, el proceso de fabricación de moldes para partes de plástico no es un
proceso sencillo, es un proceso laborioso que requiere de mucha experiencia, y
es por eso que la fabricación de éstos consume mucho tiempo (6 a 18 meses,
dependiendo de la complejidad), para poder cumplir con los requerimientos de
diseño de la pieza a moldear.
250
en 200 Q.)
L.. ca
=o 150 "C
Q.) "C en 100 Q.) e: o
~ 50
o 1994 1995 1996 1997*
Periodo(* hasta el 31/10/97)
Figura 3. Gráfica de importaciones de moldes de inyección/compresión de plástico. [ 1 O J
8
Considerando ésto, podemos darnos cuenta de la necesidad de que en nuestro
país se desarrollen los conocimientos y habilidades en cuanto al diseño y
fabricación de moldes para piezas de plástico, utilizando la más avanzada
tecnología disponible para lograr una metodología que haga eficiente el proceso,
pudiendo reducir costos y tiempos de fabricación y de esa manera obtener
productos de excelente calidad.
1.3 OBJETIVO
Habiendo establecido la problemática que afecta a la industria del plástico se propone:
• Desarrollar una metodología, que integre las tecnologías de los sistemas
CAD/CAM y prototipos rápidos, para el diseño y fabricación de
cavidades de moldes permanentes para piezas de plástico.
• Aplicar la metodología desarrollada a un caso práctico.
1.4. TRABAJO PROPUESTO
Para el cumplimiento de los objetivos anteriormente planteados es
indispensable establecer una metodología de trabajo que contemple los
aspectos siguientes.
1.4.1 Investigación documental.
Es necesario profundizar en el estudio de la información técnica, acerca de
temas como: los procesos de fabricación de moldes, los componentes
principales de los moldes, materiales utilizados, tratamientos, el diseño de
cavidades para moldes, métodos de maquinado, herramientas disponibles,
9
aplicación de sistemas CAD/ CAM, y procesos de fabricación de prototipos
rápidos.
También se debe obtener información de carácter general acerca de la
fabricación de partes de plástico, haciendo énfasis en los ángulos de desmoldeo
y acabados para cada proceso de fabricación de piezas de plástico. Así como el
aspecto dimensional de las piezas finales; todo esto con el objeto de hacer las
consideraciones necesarias en el molde.
1.4.2 Diseño de partes de plástico.
El proceso de diseño de una pieza de plástico es muy importante, ya que de él
depende el diseño y la fabricación del molde; desde la conceptulización de la
idea hasta la generación de planos. Los sistemas de CAD ayudarán a modelar la
pieza a fabricar y a generar los planos de definición de la pieza. También es
importante la utilización de la tecnología de prototipos rápidos, la cual nos
ayudará a obtener la definición correcta de la pieza que deseamos fabricar.
1.4.3 Selección del proceso de fabricación de piezas de plástico.
Una de las partes fundamentales en la definición de las cavidades de un molde,
es el método de fabricación de la pieza de plástico (inyección, soplo, extrusión,
etc.), ya que dependiendo del proceso, tenemos que definir el tipo de cavidad, el
ángulo de desmoldeo, el sistema de extracción de la pieza, etc.
1.4.4 Definición de cavidades de moldes para piezas de plástico.
De acuerdo a la complejidad y al proceso de fabricación de la pieza, es
necesario definir la cavidad que dará la forma final a nuestra pieza, ya que
podemos utilizar distintas herramientas que nos ayudarán a poder facilitar el
proceso de fabricación.
10
1.4.5 Selección del proceso maquinado para la(s) cavidad (es) del molde.
Dependiendo del material a utilizar, y del tamaño y número de cavidades a
fabricar en un molde, es importante definir el método de fabricación de dichas
cavidades, ya que de este proceso dependerá la rapidez y acabado superficial
adecuado.
1.4.6 Maquinado de cavidades utilizando sistemas CAD/CAM.
Con la ayuda de los sistemas de CAM podremos agilizar la programación de las
máquinas CNC, para el maquinado de la cavidad o del electrodo en una
máquina electro-erosionadora, gracias a la verificación de las trayectorias de
herramienta y la rápida generación del código de control numérico.
1.4. 7 Aplicación de la metodología propuesta a una pieza en particular.
Para retroalimentar la propuesta de la metodología establecida en los pasos
anteriores, es necesario analizar un caso práctico con el objeto de establecer
posibles correcciones en la metodología y analizar su factibilidad. Para ello es
necesario seleccionar un caso de complejidad adecuada sin desatender las
limitaciones de tiempo y recursos que puedan estar involucrados en el
desarrollo de este trabajo. Después de seleccionar el caso de estudio se debe
elaborar una propuesta a través de dibujos normalizados en los cuales se
definirán los diferentes componentes y especificaciones de la cavidad.
En función del análisis de la propuesta se verificará y se harán las
modificaciones pertinentes.
1.4.8 Organización de la tesis.
El capítulo uno corresponde a la introducción y a lajustificación de la tesis. En
el capítulo dos se mostrarán los conocimientos fundamentales de los moldes
para piezas de plástico, así como los procesos donde se utilizan éstos; también
11
se mostrarán los distintos métodos de fabricación de los moldes. El capítulo
tres contendrá la información fundamental sobre los sistemas de CAD/CAM y
los prototipos rápidos, mostrando las ventajas y desventajas de este tipo de
tecnología. En el cuarto capítulo ·se diseñará un modelo de una pieza de
plástico y se obtendrá un prototipo de dicha pieza. El capítulo 5 contendrá la
información de como se elaborarán las cavidades del molde que se utilizará de
acuerdo al proceso de fabricación más adecuado para la pieza diseñada.
Finalmente en el capítulo 6 se presentarán las conclusiones del trabajo
realizado.
12
2. CONOCIMIENTOS FUNDAMENTALES DE MOLDES
PARA PARTES DE PLÁSTICO.
2.1 INTRODUCCIÓN.
El elemento más importante en la fabricación de las piezas de plástic'o es el
molde. El molde es un herramental, que da la forma deseada al plástico, al
pasar de su estado líquido a sólido. En la producción de partes moldeadas
existen varios tipos de dados o moldes, los cuales varían dependiendo del
proceso de fabricación de la pieza a moldear. A continuación se describen
los procesos más importantes en la fabricación de partes de plástico, lo
cual da un panorama amplio para identificar la importancia que tiene este
componente en cada uno de los procesos.
2.2 PROCESOS DE FABRICACIÓN DE PIEZAS DE
PLASTICO.
Las diferentes características presentes en los materiales plásticos nos
permite obtener productos de calidad a través de diferentes sistemas de
fabricación.
Los plásticos se pueden llevar hasta el estado líquido para ser introducidos
en alguna cavidad de un molde y obtener partes terminadas al ser
enfriadas. También es posible llevarlos hasta un estado plástico y por
medio de la aplicación de diferentes tipos de fuerzas tomar la forma de una
pieza y así obtener el producto final.
13
A continuación se describen diferentes procesos de manufactura básicos
de partes plásticas utilizados en la industria.
2.2.1 Extrusión.
Es un proceso continuo, en el que la resina o el material plástico es
fundido por la acción de la temperatura y la fricción, siendo forzado a
pasar por un dado que le proporciona una forma definida, y es enfriado
finalmente para evitar deformaciones permanentes. Se fabrican por este
proceso: Tubos, perfiles, películas, mangueras, láminas, filamentos y
pellets.
El proceso de extrusión presenta alta productividad y es el proceso más
importante de obtención de partes plásticas por su volumen de
producción. Su operación es de las más sencillas, ya que una vez
establecidas las condiciones de operación, la producción continúa sin
problemas siempre y cuando no exista un disturbio mayor. El costo de la
maquinaria de extrusión es moderado en comparación con los otros
procesos como inyección, soplado o calandreo, y con una buena
flexibilidad para cambios de productos sin necesidad de hacer inversiones
mayores.
La restricción principal es que los productos obtenidos por extrusión
deben tener una sección transversal constante en cualquier punto de su
longitud (tubo, lámina) o periódica (tubería corrugada); quedan excluidos
todos aquellos con formas irregulares o no uniformes. La mayor parte de
los productos obtenidos de una línea de extrusión requieren de procesos
posteriores con el fin de habilitar adecuadamente el artículo, como es el
caso del sellado o cortado para la obtención de bolsas, a partir de película
tu bular, o la formación de la unión en el caso de la tu hería.
14
En México, el proceso de extrusión es el más importante tomando en
cuenta el volumen de plástico transformado. En 1995, más del 50% de
todo el plástico moldeado se obtuvo por este proceso, sin considerar que
los procesos de soplado y termoformado involucran una fase de extrusión.
Dentro del proceso de extrusión, varias partes deben identificarse con el
fin de: aprender sus funciones principales, saber sus características en el
caso de elegir un equipo y detectar en dónde y cuando se puede generar
un problema en el momento de la operación.
La extrusión por su versatilidad y amplia aplicación, suele dividirse en
varios tipos, dependiendo de la forma del dado y del producto extruído. Así
la extrusión puede ser:
• De tubo y perfil.
• De película tu bular.
• De lámina y película plana.
• Recubrimiento de cable.
• De monofilamen to.
• Para palletización y fabricación de compuestos.
Independientemente del tipo de extrusión que se quiera analiza¡, ~odas
guardan similitud hasta llegar al dado extrusor. Básicamente, una
extrusión consta de un eje metálico central con álabes helicoidales llamado
husillo o tomillo, instalado dentro de un cilindro metálico, revestido de
una camisa de resistencias eléctricas. En un extremo del cilindro se
encuentra un orificio de entrada para la materia prima, donde se instala
una tolva de alimentación, generalmente de forma cónica; en ese mismo
extremo se encuentra el sistema de accionamiento del husillo, compuesto
por un motor y un sistema de reducción de velocidad. En la punta del
husillo se ubica la salida del material extruído y el dado que forma
15
finalmente al plástico. La figura 2.1 muestra las partes principales de una
máquina de extrusión.
CAJA DE ENGRANES
TOLVA
RESISTENCIAS
MOTOR
BARRIL HUSILLO CUBIERTA
Figura 2.1. Partes princi.pales de una Extrusora [5]
2.2.2 Termoformado.
Es un proceso de transformación secundario, donde una lámina de
material termoplástico se moldea por la acción de temperatura y presión.
La temperatura ayuda a reblandecer la lámina y por medio de moldes y la
intervención de vacío o presión, se adquiere la forma final.
La alta productividad es una de las ventajas del termoformado, favorecido
por ser un proceso de transformación secundario, en el que no se llega a la
fusión de la resina, sino únicamente a reblandecerla.
Una ventaja de esta técnica es que requiere de moldes muy sencillos, en
comparación a los moldes por inyección para la fabricación de la misma
pieza. La sencillez relativa en la construcción de moldes ofrece al proceso
16
de termoformado una mayor agilidad e inversiones bajas cuando se
cambia de diseño de producto.
En cuanto a las restricciones del proceso, se debe de partir de una lámina
de material de plástico en lugar de materia prima en forma de pellets o
polvos. Así, el costo de materias primas para el proceso es mucho mayor
que para los procesos de transformación primarios como la inyección, la
extrusión o el soplo.
Además, se tiene un límite en los espesores y dimensiones del producto.
En el primer caso, láminas muy gruesas no permiten un calentamiento
uniforme en su parte interna, por la baja conductividad térmica de los
plásticos, que impedirá el formado de la pieza. En el caso de las
dimensiones del producto, por ser un proceso basado en estiramientos de
una lámina, la forma final está restringida a las propiedades mecánicas de
la resina y el espesor de la lámina.
El proceso de termoformado tiene su mayor mercado en productos de vida
corta como aplicaciones para envase y embalaje de alimentos, medicinas y
artículos diversos, así como en productos desechables. Sin embargo,
también tiene aplicaciones de tipo industrial, por ejemplo:
Envase y Embalaje:
• Vasos de tapa pelable para alimentos.
• Charolas para embalaje de alimentos: Repostería como galletas y
confitería.
• Cápsulas para envase de productos farmacéuticos: Blister pack para
pastillas.
• Cápsulas para envase de artículos diversos: Blister pack para pilas,
rastrillos, tornillos, botones, etc.
17
• Recipientes para embalaje en panaderías: Charolas para pasteles y
gelatinas.
• Embalaje de artículos diversos: Clam shell.
Artículos de oficina:
• Protectores para teclados de computadora.
Artículos de consumo:
• Desechables: Vasos, platos.
• Formas decorativas de temporada: Motivos navideños.
Industrial:
• Interiores de refrigerador: Liners.
Otros:
• Burbujas para maquetas.
• Domos para tragaluz.
En 1993, el consumo de lámina para termoformado ascendió a 90,000
toneladas que se procesaron por empresas transformadoras que vendieron
su producto a otros usuarios con los que se han integrado y cuyo negocio
principal no es el termoformado, sino la producción de alimentos, de
medicamentos, aparatos domésticos, entre otros.
El proceso consiste en sujetar firmemente la lámina en el bastidor de
formado mediante pinzas u otros dispositivos que impidan el
desplazamiento lateral de la lámina. Si se moldea una lámina gruesa (
espesor mayor a 0.25 mm) se sujeta la misma con bastidor o pinzas, pero
si la lámina se alimenta en rollo o es delgada (espesor menor a 0.25 mm),
18
puede ser sujetada con clavos que la mantengan firmemente durante su
moldeo.
La lámina es calentada hasta reblandecerla a una temperatura de
formado, lo cual se puede realizar por diferentes métodos de transferencia
de calor, como: radiación, convección y conducción.
Posteriormente se realiza el formado, el cual consiste en forzar a la lámina
previamente sujetada y calentada, a tomar los contornos del molde. Para
ello, se requiere de una fuerza externa que puede ser de tres tipos: por
vacío (succión) (figura 2.2), por presión y mecánica. Cada una de estas
fuerzas hacen que la lámina se adhiera al molde y tome la forma de éste. A
continuación se muestran varios de estos métodos de formado:
LAMINA PINZAS
¡'(/ \I t y SELLO -...1.-.l!!======;---;:::===...l..:....
i VACIO
PIEZA. ;=:t __ • ____ ÍesQUINAS Y l FONDO DELGADOS
Figura 2.2. Proceso de Fonnado al Vado./5}
Formado al Vacío (Molde Macho).
19
En este caso, la lámina reblandecida se coloca sobre un molde macho y
debajo de éste, se aplica el vacío para que el material tome la forma del
mismo (ver figura 2.3).
Formado a Presión Libre.
En este proceso se carece de moldes, donde un sensor determina la altura
de la burbuja. Para fabricar la burbuja se fija la lámina reblandecida sobre
la cámara de presión y se inyecta aire, hasta que la burbuja alcanza la
altura deseada. La figura 2.4 ilustra el proceso.
Formado a Presión.
En este proceso se sigue el principio de vacío. Para ayudar a bajar la
lámina hasta el fondo del molde, se coloca sobre ésta una cámara de
presión y se inyecta aire; de esta forma, la lámina alcanza la profundidad
total y se puede reducir un poco el adelgazamiento de las paredes, al
ejercer dos fuerzas en el momento del formado (ver figura 2.5).
I I CALENTADOR ~~ 1 i 1 ~ l 1 1 \ 1 á
LAMINA_./ ( \ MOLDE
1~1~1...-;- SELLO
VACIO
/ SELLO
~1ffi:l~ BIBLIOTECA
AREAS GRUESAS ~ AREAS DELGADAS
~ PIEZA ,,
/O~ 8'Í3
Figura 2.3. Fonnado a Vacío (Molde Macho)./5]
20
Formado Mecánico.
Se realiza al presionar la lámina reblandecida entre un juego de moldes
hembra - macho como se muestra en la figura 2.6. La presión que se
aplica es de 50 psi (3.4 Kg/cm2) y llega a ser de 150 psi (10 Kg/cm2).
LAMINA @ ()t------<J \
-::. ~I
CANtARA
INDICADOR DE ALTURA
PRESION
Figura 2.4. Formado a Presión Libre.[5]
:~'~',· '-- SELLO CALENTADOR -.,. .-----~-- ----,
[> ._r~r,- ... , r 1 .-, m~ <J PINZAS
~1Cl0DeVAC10
AIRE '1
Figura 2.5. Formado a Presión.{5]
21
MOLDE MACHO
ORIFICIOS DE VcNTEO
e,, ... _,..---=-----,.: UNION DE MOL'C!ES 1
=======~============
Figura 2. 6. Fonnado Mecánico /5}
Después se deja la pieza sostenida en el paso de formado hasta que
solidifique, o bien, dependiendo de los requerimientos del proceso, se
implementa un sistema de enfriamiento. Por último, después de enfriada
la pieza se desmolda y desprende de las pinzas sujetadoras.
2.2.3 Soplado.
El moldeo por soplado es un proceso discontinuo de producción de
recipientes y artículos huecos, en donde una resina termoplástica es
fundida, transformada en una preforma hueca y llevada a un molde final,
en donde por la introducción de aire a presión en su interior, se expande
hasta tomar la forma del molde, donde es enfriada y posteriormente
expulsada como un artículo terminado. Para la producción de la preforma,
se puede considerar la mitad del proceso como conjunto utilizando el
proceso de inyección o extrusión, permitiendo que el proceso de soplado se
divida en dos grupos distintos: Inyección - soplo y extrusión - soplo.
22
El proceso de soplado tiene la ventaja de ser el único proceso para la
producción de recipientes de boca angosta; sólo comparte el mercado con
el rotomoldeo en contenedores de gran capacidad. Para el proceso de
extrusión - soplo, la producción de la pieza final no requiere de moldes
muy costosos. Otra ventaja es la obtención de artículos con paredes muy
delgadas con gran resistencia mecánica. Operativamente, este proceso
permite cambios en la producción con relativa sencillez, tomando en
cuenta que los moldes no son voluminosos ni pesados.
El proceso se encuentra en franco crecimiento, bajo la necesidad de
abastecer el mercado de alimentos que también está en constante auge.
Como ejemplos de la diversidad de aplicaciones tenemos:
Sector Cosméticos - Farmacéutico.
• Envases para tratamientos (tipo ampolletas).
• Envases pequeños para muestras médicas.
• Recipientes para medicamentos de pastillas.
• Recipientes para jarabes, soluciones y suspensiones.
Sector Alimentos.
• Botellas para aceite comestible.
• Botellas para agua potable.
• Botellas para bebidas carbonatadas.
• Botellas para bebidas alcohólicas.
• Envases para condimentos.
Sector Doméstico e Industrial.
• Contenedores de gran volumen para sustancias químicas o agua.
• Garrafas para solventes.
• Juguetes.
23
• Recipientes para reactivos y sustancias corrosivas.
• Tanques para gasolina de automóviles compactos.
El moldeo por soplado es complejo por sus dos etapas principales; requiere
de otros tantos procesos distintos: una es la preparación de la preforma
por extrusión o inyección y la otra es el proceso de soplo previamente
dicho. Con base en la manera con que se obtiene la preforma, el proceso
de soplado debe dividirse en dos tipos:
• Extrusión - Soplo
• Inyección - Soplo
Cada uno de los tipos mencionados tiene a su vez características que
requieren posteriores subdivisiones, pero a partir de esa división inicial se
puede describir con claridad el proceso.
El proceso de extrusión - soplo se utiliza principalmente para la obtención
de recipientes de boca angosta, con o sin cuerda y preferentemente para
materiales como PEAD, PEBD, PP Y PVC. En la figura 2.7 se muestra un
diagrama simplificado para la obtención de un objeto hueco mediante el
proceso de extrusión - soplo mostrando las cuatro etapas del ciclo.
El proceso de inyección - soplo se utiliza en los casos que se requiera
obtener recipientes de boca ancha, con o sin cuerda, con un cuerpo aún
más ancho o de forma tal que no pueda obtenerse por un proceso simple
de inyección. También es adecuado cuando la resina requerida para la
obtención del recipiente tenga una fluidez y viscosidad que no permita la
extrusión de una preforma o se tengan demasiados problemas para su
control.
24
Extrusión Preforma >. .. ,,
~¡f¡¡¡
EXTRUSIÓN
Áreas selladas
Molde de soplo
PRENSADO
Entrada de aire
Aire a presión
SOPLADO
Figu,ra 2. 7. Proceso de Extrusión- Soplo./5]
Producto
DESMOLDE
En la figura 2.8 se muestra el proceso de inyección - soplo, indicándose
las etapas de que consta el ciclo para la obtención del artículo fino.
MOidada soplado
Anillo del cueao
Núcleo
INVECCIÓ
Molde de soplo
DESMOLDE PRENSADO
Área de presión
~
SOPLADO
Figu,ra 2. 8. Proceso de Inyección - Soplo. /5)
Producto
w
DESMOLDE
25
2.2.4 Inyección.
El moldeo por inyección es un proceso intermitente para producir piezas
de plástico que consiste básicamente en: Un sistema de fusión y mezclado
de la resina, diseñado para inyectarla a alta presión, una vez que se
encuentra en estado líquido; un molde metálico hecho de dos o más
piezas, cuya cavidad tiene la forma exterior de la pieza deseada, y un
sistema de cierre del molde que evita que éste se abra al recibir la presión
interna del plástico fundido.
Para agilizar el ciclo productivo de la máquina se usa un sistema de
enfriamiento del molde, que es un elemento periférico.
El proceso de inyección tiene la ventaja de producir piezas con las
siguientes características:
• Superficies lisas.
• Resistencia mecánica excelente a pesar de espesores de pared delgados.
• Posibilidad de formar orificios, refuerzos e inserciones de partes
metálicas.
• Elevada productividad dependiendo del tamaño de la pieza.
• Obtención de piezas listas para ensambles o uso final.
• Piezas de gran exactitud en forma y dimensiones.
En cuanto a las restricciones, al planear la inyección para producir una
pieza, se debe considerar que:
Cada pieza requiere de un molde particular:
• La forma de la pieza puede ser complicada, por lo que se recurre a
moldes complicados y caros.
26
• Por tratarse de una proceso cíclico, una interrupción menor en una de
las etapas puede abatir gravemente la productividad del proceso.
• La construcción de un molde es costosa e implica la necesidad de tener
asegurada una alta producción; o el costo final de los artículos se
elevará.
• Existe un límite para el espesor de las paredes que se pueden formar
(aproximadamente de 15 a 20 milésimas de pulgada).
El proceso de inyección, a pesar de no alcanzar los volúmenes de
producción que se logran con el moldeo por extrusión, tiene su
importancia en la impresionante variedad de. artículos que se pueden
generar, y por tanto, la diversidad de mercados que puede abarcar.
Por medio de la inyección se logran desde piezas sencillas como una
pluma, una cuchara desechable, engranes de ingeniería, piezas
complicadas para implantes quirúrgicos y, con respecto a las dimensiones,
se puede moldear un objeto del tamaño de un botón, hasta una tarima
para embalaje de uso industrial.
La inyección es uno de los procesos de transformación de plásticos de
mayor interés por la cantidad de artículos que se producen y de resina
consumida, superada sólo por la extrusión en razón de volumen. Al
considerar la maquinaria, la inyección ocupa el primer lugar en cuanto al
número de equipos en funcionamiento. En el aspecto económico, se
requeriría un análisis detallado para determinar qué posición ocupa la
inyección en cuanto al monto en ventas logrado, pues si la extrusión es el
proceso que utiliza el mayor volumen de resina en comparación a
cualquier otro método de moldeo, la inyección se caracteriza por producir
piezas con mayor valor agregado que la extrusión.
27
El funcionamiento de una máquina de inyección está basado en un ciclo,
donde cada período consume un número determinado de segundos.
Durante el ciclo, entran en acción alternativamente las distintas partes de
la máquina de forma discontinua. La figura 2.9, muestra las partes de una
máquina de inyección.
AJUSTE DE ALTURA. DE MOLCE.
MOTOR MlDRAULICO~ DEL HUS1LLO UNIDAD
ACUMULADORA
UNIDAD DE: INYECClON
UN1CAD OE ClERRE
BOMBP. HIDRAULICA
Figura 2. 9. Esquema de una Máquina de Inyección./5}
El material plástico alimentado por la tolva en forma de pellets, pasa al
cilindro de la inyectora, donde por acción del giro del husillo se aplican
esfuerzos de fricción que generan calor y el polímero se funde, se
homogeneiza y se transporta hasta la punta de la unidad de inyección. El
constante transporte de material crea una presión en la parte frontal, que
es compensada con el retroceso del husillo que va tomando la posición
previa a la inyección.
28
Una vez acumulada la cantidad necesaria para llenar las cavidades de los
moldes, la unidad de inyección avanza hasta estar en contacto con el
bebedero, que es el orificio que permitirá el avance del material fundido
hacia el interior del molde. El molde, que ya se encuentra perfectamente
cerrado y bajo la presión de la unidad de cierre, recibe el material
inyectado a presión, por el movimiento del avance del husillo que,
funcionando como un émbolo, empuja el fluído por la boquilla hacia el
bebedero y de ahí pasa a todo el interior del molde, llenando las cavidades
y expulsando el aire que estaba contenido en ellas.
Una vez lleno, el husillo mantiene una presión constante para evitar que
el material que fue forzado a entrar regrese y se formen encogimientos en
la pieza al término del enfriamiento.
El sistema de enfriamiento del molde debe trabajar efectivamente durante
el tiempo que éste aloja a la resina fundida, con la finalidad de solidificar
la pieza rápidamente y poder iniciar un ciclo cuanto antes en beneficio de
la productividad del proceso.
Ya que el ciclo de inyección se repite continuamente y cada una de las
etapas consume algunos segundos, es importante resaltar que la
reducción de tiempo en que se desarrolla una etapa, aún en forma
mínima, puede reflejarse en un aumento en la productividad del proceso.
La figura 2.10 representa las tres etapas principales del ciclo de moldeo.
2.2.5 Compresión.
El moldeo por compresión es la técnica más antigua para producir en
masa materiales poliméricos. El método por compresión se usa casi
exclusivamente para moldear termoestables aunque éstos se transforman
también con el método de inyección.
29
'ETAPA 1: UfVEcaQl¡.
MOLDE PARCIALMENTE LLENO
BARRIL.
TilLVA
Re;1s~A &LECTRICA
ETAPA 2: PRES.ION DI! $0$T!NIMIENTO Y PLA$ TIFICAQIOM
IAOLDE LLENO ENFRIANDO.!IE
ETAPA :S; EXPULSION
N'ERTUAA DEL MOLOE
EXPULSION DElA PIEZA
HUlllC.LO EffAIIAlfCI!
GIRO DEL HU.CILLO AL U'RMIN~ DE LA PR&SIOH DE .COSTENIMIENTO
Figura 2.10. Etapas del Ciclo de Inyección.[5]
Los fundamentos del moldeo por compresión pueden describirse de la
sigui en te forma:
• El molde se sujeta entre platinas calientes de una prensa hidráulica
• Se coloca una cantidad preparada de compuesto de moldeo en el molde;
esto generalmente se hace a mano y el molde se coloca en la prensa.
• La prensa cierra con presión suficiente para evitar o minimizar la fuga
de material en la división del molde.
• El compuesto se reblandece y fluye para amoldarse al recipiente;
entonces se produce el curado químico conforme la temperatura
interna del molde se incrementa.
• Si es necesario, el molde se enfría, aunque para la gran mayoría de los
termoestables, no es necesario.
30
• La prensa se abre y se saca la pieza moldeada. Por lo común, se quita el
molde de la prensa y se abre en el banco para extraer la pieza
moldeada. Se carga con un lote nuevo antes de volver a colocarlo en la
prensa para moldear el siguiente ciclo.
En la práctica, a menudo el compuesto se pre-calienta para disminuir el
tiempo que dura el ciclo de moldeo y facilitar el flujo en el molde.
El proceso puede llevarse a cabo entre 60 y 100 ºC si se usan:
• Calentadores de infrarrojo.
• Hornos de calentamiento dieléctrico.
• Un tornillo caliente, que también compacta.
• Calentamiento por convección en un horno de aire caliente.
El ciclo de moldeo incluye a menudo una etapa de respiro o
descompresión, donde la presión se alivia momentáneamente para liberar
las sustancias volátiles (aire y productos gaseosos atrapados) y, luego, se
incrementa de nuevo para expulsar los gases.
La presión de moldeo varía según el material. Igual que el moldeo por
inyección, se requiere mantener la prensa cerrada, lo cual depende de las
propiedades del material que se moldea, en especial, de sus propiedades
de flujo.
Las dos características que distinguen al moldeo por compresión del
moldeo por inyección son:
1. El moldeo por compresión genera pocos desperdicios
2. La baja orientación en las piezas moldeadas; las ventajas del producto
que se tienen con ésto son:
• Los rellenos fibrosos se distribuyen bien y no se alteran u orientan
durante el tratamiento.
31
• El producto tiene bajos esfuerzos residuales; de ahí que se fabriquen
discos de fonógrafo por moldeo por compresión.
• Se mantienen las propiedades mecánicas y eléctricas debido a que hay
poco flujo de corte que provoque que se formen pistas conductoras.
• El costo de mantenimiento del molde es bajo; se desgasta poco debido a
las bajas fuerzas de corte, en comparación con el moldeo por inyección
donde el desgaste del molde puede resultar caro.
• Los costos de capital y herramentales son más bajos; la planta y las
herramientas son simples.
El moldeo por transferencia es una versión perfeccionada del moldeo por
compresión, en el cual se coloca un depósito del compuesto de moldeo en
el molde y, al cerrar, fluye por bebederos a las cavidades. Así, hay una
relación con el moldeo por inyección. En la figura 2.11 se ilustra el
proceso.
lb)
Figura 2.11. Moldeo por Transferencia: a) Se inserta un trozo de compuesto
de moldeo; b) se cierra la prensa; el compuesto fluye a las cavidades del
molde a través de bebederos; c) Se abre el ensamble de tres placas; la pieza
se recupera desde el lado in/ erior, se extrae la espiga por medio del miembro
superior.[B]
32
El moldeo de transferencia se usa:
• Para producir más fácilmente muchas partes pequeñas.
• Para reducir el daño o el movimiento de las partes delicadas o delgadas
del molde o de los insertos.
• Porque se considera más rápido debido a que transfiere mejor el calor a
través de los bebederos.
En casos apropiados, el moldeo por transferencia ofrece estas ventajas;
como se vio anteriormente, ningún proceso simple es el mejor para todos
los productos, y la labor del ingeniero de procesos y del diseñador es
encontrar el procedimiento más conveniente para cada caso en particular.
2.3 TIPOS DE MOLDES.
La variedad de materiales moldeables y los métodos de moldeo ha
requerido del desarrollo de diferentes tipos de moldes, procurando
aprovechar las ventajas de los distintos materiales. Tres tipos generales de
moldes son usados y estos pueden ser subdivididos en distintas clases.
Los tres tipos generales son: moldes de compresión, moldes de
transferencia y moldes de inyección.
2.3.1 Moldes de Compresión.
Los moldes de compresión hacen uso de la cavidad del molde para recibir
el componente cuando el molde está abierto, y una fuerza o un pistón
comprime el componente cuando el molde es cerrado. Estos moldes son
generalmente usados para plásticos termoestables y materiales moldeados
en frío. El moldeo puede ser tanto frío como caliente. Los moldes de
compresión son usados pocas veces para materiales termoplásticos,
33
porque se requiere de largos períodos para el calentamiento del material
para llevarlo a su estado plástico. [9]
2.3.2.Moldes de Transferencia.
Existen dos distintos moldes de transferencia. Uno de pistón ó molde de
pistón auxiliar de transferencia. Éste tiene un tubo empotrado, el cual está
separado desde las cavidades y está abierto por ambos lados manteniendo
la presión; la presión transferida es aplicada por dos pistones separados.
El tubo recibe el componente a moldear, y el molde es cerrado
herméticamente en la línea de partición por la brida de presión. Después,
el pistón de transferencia actúa aplicando la presión al material en el tubo.
El émbolo de transferencia entra en un extremo y empuja el material a
moldear por el extremo contrario del tubo, a través de las correderas y las
salas, hacia la cavidad. La cantidad de la presión generada dentro de la
cavidad depende completamente de la presión del émbolo de transferencia.
2.3.3 Moldes de Inyección.
El molde de inyección es esencialmente un molde cerrado (El molde es
cerrado sin tener material en su interior). El cilindro de presión es usado
para cerrar el molde y soportar la presión de inyección.
El material plástico fundido es forzado a entrar a la cavidad cerrada, por
una fuente de presión distinta a la que causa el cierre del molde. La parte
encargada de fundir el material plástico en el cilindro de la máquina de
inyección es llamada Plastificante.
La parte por la cual el material plástico fundido pasa de la corredera hacia
la cavidad es llamada la sala. La cavidad es el espacio entre la sección
macho y la sección hembra del molde donde el material plástico fundido
tomará la forma y el detalle deseado.
34
El punto en el cual el corazón y la cavidad se separan o mueven cuando el
molde es abierto es llamado línea de partición.
Los moldes de inyección son usados para moldear materiales
termoplásticos y termofijos. En caso del material termofijo, el molde es de
colada caliente, es decir, el molde está a una temperatura mayor a las del
material a moldear. En el caso de los termoplásticos, el molde es de colada
fría. Esto significa que el molde se encuentra a una temperatura inferior a
la que se encuentra el material a moldear.
2.3.4 Otras herramientas para plásticos.
Otras herramientas para el moldeo de plásticos son los dados de
extrusión. Estos no pueden ser clasificados como moldes, ya que
funcionan de manera diferente. El dado de extrusión es como un orificio,
que da la forma al material fundido, que es obligado a pasar por él. Un
ejemplo de un dado de extrusión se muestra en la figura 2.12.
Fi.gura 2.12. Dado de extrusión.[9}
35
Los moldes de soplo son otro tipo de herramientas especializadas, usadas
en el procesamiento de plásticos. Los moldes de soplo originales fueron
usados para soplar botellas de vidrio.
El moldeo por soplo puede ser comparado a inflar un globo dentro de una
caja (molde), la diferencia radica en que se utiliza material termoplástico
en vez de goma, donde aquél endurece cuando tiene contacto con la
superficie del molde frío. El inflado ocurre dentro del molde, usualmente
formado longitudinalmente, y el objeto inflado adquiere la forma y el
tamaño del interior del molde. El molde de soplo es una variación de un
molde bipartido. La mayor diferencia es que en este caso el molde es
separado, y el control de temperatura es proporcionado por cada mitad del
molde. El diseño y la construcción de estos moldes son completamente
diferentes de los moldes convencionales.
2.4 MÉTODOS DE FABRICACIÓN DE MOLDES.
Existen diversos métodos para la fabricación de moldes, los cuales son
utilizados dependiendo de las características y el número de piezas a
moldear.
A continuación se presentan distintos procesos que se utilizan en la
fabricación de moldes:
1. Corte de Metal: proceso por el cual el material es removido de una pieza
o bloque de material, usando la aplicación de una fuerza por medios
mecánicos, con una herramienta de corte con uno o más filos.
2. Electroerosionado: Proceso el cual utiliza la erosión del metal, causada
por el brinco de una chispa de un punto (el electrodo) a otro (la pieza de
trabajo). Otro proceso de electroerosión utiliza un alambre como
36
herramienta de corte. El alambre cargado eléctricamente se mueve a
través de la pieza de trabajo, siguiendo una trayectoria generada por
una computadora.
3. Desplazamiento de material: Proceso en el cual un dado maestro es
forzado a penetrar en una cavidad, usando fuerzas mecánicas pero sin
cortar al material.
4. Depositación de material: proceso donde el material depositado es
planchado o rociado sobre un modelo o patrón; para crear el negativo
del modelo deseado.
5. Fundición de cavidades: el cual puede ser producido por presión o
fundición por gravedad y aumentado por el uso de vacío para eliminar
huecos o porosidades en la fundición.
6. Erosión química o foto grabado: proceso generalmente usado para
tratamientos de superficies decorativas, para el acabado de cavidades.
7. Procesos diversos tales como pulido de banco y grabado a mano.
De estos procesos, los más importantes por el grado de empleo en la
industria, son el maquinado con desprendimiento de viruta y el
electroerosionado, los cuales describiremos a continuación.
2.4.1 Maquinado con desprendimiento de viruta ...
En este proceso, una herramienta de corte con uno o varios filos es
aplicada mecánicamente a la pieza de trabajo, con un rango controlado y
una fuerza estable. El material es removido hasta obtener la dimensión
deseada. Probablemente el 90 % de todos los moldes son fabricados por
operaciones de maquinado, principalmente torneado, fresado, taladrado y
rectificado. [3]
37
Actualmente, muchos talleres están equipados con máquinas modernas de
control numérico, con las cuales se obtiene gran precisión y proveen gran
eficiencia, lo que ayuda a reducir rechazos.
El maquinado libera esfuerzos residuales existentes, lo que puede causar
distorsiones inmediatas o durante un tratamiento térmico posterior. Esto
es deseable, sin embargo, se pueden liberar esfuerzos por recocido
después del desbaste. Cualquier distorsión ocurrida puede ser
compensada mediante un acabado, el cual no genera esfuerzos residuales
futuros.
Después del tratamiento térmico las piezas maquinadas son pulidas para
obtener un buen acabado superficial, porque las condiciones superficiales
de una cavidad son finalmente responsables de la calidad superficial de la
pieza a moldear.
En la figura 2.13 se muestra un proceso de maquinado.
Figura 2.13. Proceso de maquinado.[9)
38
2.4.2 Electroerosionado.
Actualmente no es posible la fabricación de un molde sin el uso de una
máquina electroerosionadora. Con esta ayuda, formas geométricas
complejas pueden ser alcanzadas en una sola operación, sobre aceros
endurecidos y prácticamente sin distorsión.
El electroerosionado es un proceso formado por reproducción, mediante el
efecto de remoción de material producido por descargas eléctricas entre el
electrodo y la pieza de trabajo, con un voltaje alterno de 20 kV en un fluido
dieléctrico (agua o hidrocarburos tales como el keroseno, naphtha etc.).
Con cada impulso consecutivo, un pequeño volumen de material de la
pieza de trabajo y el electrodo son calentados a una temperatura de
evaporación o fusión ( 1000 a 5000 ºC) y el material es arrancado del área
de trabajo por fuerzas electro-mecánicas. La figura 2.14 muestra el
principio del proceso de electroerosionado y en la figura 2.15 se ilustra un
electrodo, realizando una cavidad mediante este proceso .
Fluido l)ie1Qc1rico .Serw Control
Figura 2.14. Proceso de electroerosión. [3 J
39
Figura 2.15. Electroerosionado por penetración.
Básicamente, todos los buenos conductores de la electricidad pueden ser
empleados como electrodo, s1 ellos también presentan buena
conductividad térmica. En la mayoría de los casos estos materiales tiene
puntos de fusión suficientemente altos, lo cual previene un rápido
desgaste del electrodo.
Los electrodos pueden ser fabricados mediante torneado, fresado,
rectificado, por conformado frío o caliente o por electrodepositación. La
configuración, la precisión requerida y el material determina el modo de
fabricación.
Por la alta calidad requerida en la superficie de los moldes y el desgaste de
los electrodos, varios electrodos son usados para el desbaste y acabado de
las paredes de las cavidades del molde, especialmente para erosionado
vertical.
A pesar de eso, el proceso de electroerosionado es ampliamente utilizado
en lugares donde se fabrican moldes. La aplicación apropiada del proceso
permite fabricar un molde hasta un 40% menos caro. [3]
40
3. CONOCIMIENTOS FUNDAMENTALES DE SISTEMAS CAD/CAM Y PROTOTIPOS RÁPIDOS.
3.1 INTRODUCCIÓN.
Los sistemas CAD/ CAM y los prototipos rápidos se han convertido en
herramientas indispensables en el diseño y manufactura de nuevos
productos. El uso de estas tecnologías ha facilitado el desarrollo de
piezas con formas sumamente complejas y han acortado el tiempo de
desarrollo de un producto determinado. En este capítulo describiremos
las diferentes tecnologías mencionadas y algunas de sus aplicaciones
para el diseño y manufactura de moldes.
3.2 SISTEMAS CAD.
3.2.1 Definición.
CAD por sus siglas en inglés significa Computer Aided Design o en
español, Diseño Asistido por Computadora, es la tecnología que
aprovecha la capacidad de las técnicas gráficas por computadora,
apoyadas en software especializado, que permite solucionar problemas
analíticos, lo cual permite automatizar las tareas necesarias del proceso
de diseño.[11)
3.2.2 Arquitectura o estructura de un sistema de CAD
Un sistema CAD está constituido básicamente de cuatro elementos, que
son [12):
1. Hardware: La computadora y el equipo periférico asociado.
41
2. Software: El programa de computadora, el cual corre sobre el
hardware.
3. Datos: La estructura de datos creados y manipulados por el software.
4. Las capacidades y el conocimiento del usuario.
El software es el elemento más importante dentro de los sistemas CAD,
ya que contiene un número de diferentes elementos o funciones que
procesan los datos guardados de diferentes maneras. Esto se muestra en
la figura 3.1 la cual incluye elementos tales como:
• Definición del modelo: para agregar algunos elementos geométricos a
un modelo o desde un componente.
• Manipulación del modelo: para mover, copiar, borrar, editar o
modificar elementos en el diseño de un modelo.
• Generación de imágenes: para generar imágenes sobre la pantalla de
una computadora o sobre algún dispositivo de almacenamiento de
datos.
• Interface con el usuario: para la entrada manual de comandos por el
usuario y para presentar al mismo usuario las operaciones
resultantes del sistema.
• Administración de la base de datos: para la administración de
archivos que puede componer una base de datos.
• Aplicaciones: elementos del software que no modifican el diseño del
modelo, pero el uso de éstos genera información para evaluación,
análisis o man u factura.
• Utilerías: herramientas o funciones del software que no afectan
directamente el diseño de un modelo, pero pueden modificar las
operaciones del sistema de alguna manera (por ejemplo, las unidades
a ser utilizadas para la construcción de algún plano).
42
Estas características provistas por múltiples programas las cuales
pueden estar operando sobre una base de datos común ó, por un solo
programa conjuntando todos estos elementos.
Datos
Base de datos
Datos de trabajo
Componentes
Geometría
Dibujo~
Dalós .asociados
Acotaciones
Ma:nufactúra
Libn:rías. de daos
Funciones . . . .. . . . .
r·---- -- --·----·--· -----· ---------------,
j: •.. Defiliicióil del , Modelo
.] [ Mmúpulaáón 1
l lnted'ace 1
-~ ~t-0 1LJ~:j~ . . :• ·:
Administm:im dela.Base de d!tos
AplicaciOlies
Figu,ra 3.1. Arquitectura de un sistema de CAD. [12]
3.2.3 Modelado geométrico.
El modelado geométrico por computadora es la representación
matemática por medios electrónicos de la geometría de los objetos. Esta
representación es agrupada en bases de datos que incluyen la topología
de los modelos, así como también información vinculada como los
atributos.
Algunos usos del modelado geométrico en ingeniería, son los siguientes:
• Diseño conceptual de partes y ensambles.
• Ingeniería de detalle de partes, ensambles, instalaciones y
procedimientos.
43
Podemos realizar tres tipos de modelado, los cuales nos permitirán
representar modelos, tanto en 2 como 3 dimensiones, mediante software
especializado en una computadora, y son: Modelos de alambre, modelos
de superficies y modelos de sólidos.
3.2.3.1 Modelos de alambre.
Actualmente, los modelos de alambre se emplean normalmente para la
presentación de la ingeniería de detalle, es decir, los planos de
fabricación, de ensamble, esquemáticos, etc. Sin embargo, este tipo de
modelación sirve de apoyo para la construcción de superficies y sólidos,
los cuales representan formas tridimensionales.
Las figuras de alambres son representaciones integradas por elementos
simples como: puntos, líneas, polilíneas, arcos, círculos, elipses,
polígonos, textos y dimensiones.
En la figura 3.2 se muestran algunos elementos, también llamados
entidades, que componen un modelo de alambre.
3.2.3.2 Modelos de superficies.
Los modelos representados por superficies constituyen una poderosa
herramienta de modelación tridimensional. Liberan una gran carga de
trabajo al usuario, automatizando las tareas mediante el uso de
geometrías primitivas tridimensionales y geometrías de apoyo
bidimensionales en figuras de alambre.
44
+
Punto Línea
Spline
ººº Arco/Circulo Pollgono
Mesh
Elipse
Ashurado y Dimensionado
Pi.gura 3.2. Entidades geométricas disponibles en un sistema CAD. {12]
El uso de esta técnica permite el modelado de todo tipo de partes, no
importando su grado de complejidad. Usando superficies es posible
realizar la representación de partes de herramentales, como dados para
troquelado, cavidades de moldes de inyección y todo tipo de superficies
complicadas, para su aplicación en cualquier disciplina.
La construcción de modelos de superficies generalmente es un proceso
laborioso, el cual parte de un modelo de alambre tridimensional. Los
archivos que se generan suelen ser más grandes que uno de alambre, ya
que contiene más información que los descritos anteriormente.
En general se recomienda su aplicación cuando el modelo manifieste
formas geométricas imposibles de representar mediante sólidos, como las
cavidades de un molde para piezas de plástico.
Las superficies se pueden clasificar de acuerdo a su forma de
45
construcción. Entre las principales tenemos:
• Superficie primitiva: Se construye usando geometrías simples como
conos, esferas, o cajas.
• Superficie tabulada: la cual es definida por la proyección de una
curva generada a lo largo de una línea o vector.
• Superficie reglada: la cual es producida por la interpolación lineal
entre dos diferentes curvas generadoras o extremos de curvas. El
resultado es una superficie generada por el movimiento de una línea
recta, con sus extremos sobre los bordes de las curvas.
• Superficie de revolución: la cual se construye girando una curva con
respecto a una línea de centros o vector. Esta superficie es
particularmente usada cuando se modelan partes torneadas.
• Superficie de barrido: Es una extensión de la superficie de revolución,
donde la curva de definición es barrida a través de una curva
arbitraria en vez de arco circular.
• Superficie Mesh: Son los tipos de superficies más generales y son
definidas usando una familia de curvas generatrices.
• Superficie Fillet: la cual es análoga a un arco de construcción, y es
definida como una superficie que conecta a otras dos superficies en
una transición uniforme.
• Superficie Blend: Este tipo de superficie es generada a partir de otras
superficies, realizando una unión entre ellas mediante una transición
uniforme.
En la figura 3.3 se muestra algunos ejemplos de las superficies antes
mencionadas.
46
3.2.3.3 Modelos de sólidos.
La representación de objetos como modelos sólidos ha sido sujeta a
mucha investigación por lo menos los últimos 20 años o más, y continúa
siendo el principal tema de estudio del modelado geométrico. Para que
un programa de modelado de sólidos sea exitoso, deberá ser:
• Completo y sin ambigüedades.
• Apropiado para el mundo de objetos ingenieriles.
• Práctico de usar.
Existen siete métodos para la construcción de objetos tridimensionales
mediante un sistema modelador de sólidos CAD. Los cuales son:
Primitive intandng. Este método está basado en la noción de familias de
objetos o familias de partes. Todos los objetos que tienen la misma
topología pero diferente geometría, pueden ser agrupados en una familia
llamada de primitivos genéricos. Involucra la recuperación de
descripciones almacenadas de sólidos primitivos como cubos, esferas,
cuñas, conos, y cilindros (figura 3.4).
Spatial enumeratión. asheme. Este método subdivide el espacio 3D en
pequeños volúmenes y los clasifica como llenos, vacíos o parcialmente
llenos.
Cell decomposition. Un objeto puede ser representado como la suma de
celdas, las cuales a su vez pueden ser descompuestas. Usualmente las
celdas son cubos; así un modelo realizado por éste método contiene un
cubo grande con las dimensiones del objeto. Los objetos irregulares
requieren más subcubos para contabilizar los bordes curvos.
47
-- ,__
~ .... ... ...
• Plana Curva
• Superficie de barrido
• Cilindrica Tabulada
• Superficie de revolución
• Superficie mesh
• Filete entre un plano y un cilindro
Figura 3.3. Ejemplos de tipos de superficies. {12]
Analitical salid modeling. Es similar a los elementos hexahédricos de los
métodos de análisis por elementos finitos.
Sweeping. Involucra la noción de un polígono moviéndose por el espacio,
barriendo un volumen descrito por el polígono y su trayectoria. La forma
48
es conocida como la extrusión de sólidos y son creadas mediante un
barrido lineal o traslacional.
Constructive solid geometry. Esta técnica utiliza combinaciones
booleanas de sólidos de barrido y primitivos para construir la parte
deseada. Las operaciones booleanas son: adición, sustracción e
intersección. (figura 3.5)
Boundary representation. Consiste en la indicación de todos los bordes
de las superficies o región cerradas.
Cubo Cilindro Esfera
Cono Cuña Toroide
Figura 3.4. Primitivos disponibles por un modelador de sólidos. [12]
49
Primitivos Unión
Intersección Diferencia
Figura 3. S. Operaci.ones Booleanas con un bloque y un ci.lindro. {12]
3.2.4 Manipulación del modelo.
Normalmente, es necesario realizar diversas modificaciones a un dibujo
que se haya realizado, tales como mover alguna geometría, resaltar algún
detalle, etc. Esto implica una tediosa repetición de la construcción de la
geometría. Gracias a los sistemas de CAD es posible realizar todo este
tipo de modificaciones mediante cuatro tipo de funciones fundamentales
tales como:
• Transformaciones: como traslación, rotación y escalamiento de los
elementos de un modelo. Esto puede incluir también movimientos de
geometría o copiar para crear uno o más duplicados de distintas
entidades.
50
• Cortes o extensiones: Aquellos que permiten al usuario hacer
cambios a elementos geométricos individuales para cortarlos o
extenderlos para intersectarlos con otros elementos.
• Borrado: Funciones para borrar temporal o permanentemente
entidades del modelo (Borrado temporal se refiere a no desplegar las
entidades en la pantalla).
• Funciones misceláneas: como por ejemplo agrupar entidades.
3.2.5 Geometría asociada y atributos.
Además de las líneas y curvas, los dibujos también contienen otros
elementos que dan información, tales como las dimensiones, acabados
superficiales, materiales y tolerancias para el diseño. Los sistemas CAD
proveen funciones para generar estas anotaciones como entidades de
dibujo o geometria asociada; estas funciones también incluyen notas y
detalles como el rayado. En la figura 3.6 se muestra un ejemplo de esto.
Adicionalmente se puede asociar datos no geométricos a las entidades, a
través de los atributos. Estos son pares de valores típicos y nombres,
donde el nombre es un caracter alfanumérico y el valor un número.
Estos se pueden ligar a las entidades a través de puntos de cada entidad.
51
50 o +O.l • -0.2
Nota a una L entidad
R 18.0
Figura 3.6. Geometría asociada. /12}
3.2.6 Ventajas.
Podemos resumir muchas de las capacidades con que cuentan los
sistemas de CAD, con las principales ventajas que se pueden obtener al
utilizar esta tecnología.
• Producción de dibujos con mayor rapidez. Un diseñador que utiliza un
sistema CAD puede realizar un dibujo unas tres veces más rápido,
que sobre un restirador de dibujo. Esto acelera el proceso de diseño
de algún producto y ayuda a introducir dicho producto al mercado
con mayor rapidez.
• Mayor prec1s1on en los dibujos. La precisión de un dibujo
convencional está en función de la persona que realiza dicho trabajo y
52
de la calidad de las herramientas que utiliza, por lo contrario en un
dibujo realizado en un sistema de CAD tiene una precisión exacta;
además, con la utilización de algunas de las funciones disponibles
tales como el "zoom" (acercamiento), permite que una parte del dibujo
se amplíe para mostrar sus elementos con más detalle. Así pues, todo
dibujo realizado con esta tecnología es preciso.
• Dibujos más limpios. La presentación de un dibujo convencional
depende por completo del estilo de trabajo y de las herramientas de
dibujo de cada dibujante. En cambio el plotter (dispositivo de
impresión) de un sistema CAD produce líneas y textos de mayor
calidad, independientemente del operador del sistema. También
muchos dibujos convencionales se estropean a causa de las
raspaduras y rastros dejados por líneas borradas. El CAD permite
eliminar rápidamente cualquier número de líneas sin dejar rastro
alguno en el dibujo final.
• Dibujos no repetidos. Cuando se termina un dibujo, éste se puede
almacenar en la memoria de la computadora para usos posteriores.
Esto es especialmente importante cuando el dibujo contiene una gran
variedad de componentes de características análogas. Se puede
recuperar cualquier otro dibujo almacenado, para diseñar montajes
de maquinado, analizar cortes de herramientas y diseñar troqueles o
moldes a partir de una pieza. Otra ventaja que se obtiene con el uso
de la computadora, es que se pueden conseguir distintas librerías de
elementos que se utilizan frecuentemente en los dibujos y sin tener
que dibujarlos nuevamente.
• Alto nivel de diseño. Las potentes técnicas de modelado por
computadora, tales como el modelado de sólidos, han ayudado a los
53
diseñadores a librarse de las restricciones convencionales y les
permite desarrollar formas innovadoras. Estas formas se pueden
modificar y optimizar muy rápidamente hasta extremos en los que no
se había pensado, ahorrando costos.
• Menores requisitos de desarrollo. Las técnicas de análisis y de
simulación en un sistema CAD puede ahorrar drásticamente el tiempo
y dinero invertido en el proceso de desarrollo de nuevos productos,
como los prototipos.
• Integración del diseño con otras disciplinas. El amplio campo de las
telecomunicaciones a través de redes de computadoras integradas,
permite que los departamentos encargados del diseño trabajen más
estrechamente con otros departamentos de ingeniería.
3.3 SIATEMAS CAM.
3.3.1 Definición.
CAM por sus siglas en inglés significa Computer Aided Manufacturing, o
en español, Manufactura Auxiliada por Computadora. Lo cual se refiere a
cualquier proceso de fabricación o manufactura que sea controlado por
computadora. También un sistema CAM puede ser definido por la
intersección de tres campos: Las herramientas CAD, el trabajo en red y
las herramientas de manufactura (Máquinas herramientas de control
numérico, sistemas de control y programación de la producción,
sistemas de requerimiento de materiales, etc.). Los principales elementos
para implantar un sistema CAM a un ambiente de manufactura, se
muestran en la figura 3.7.
54
Herramientas de Manufactura + C:omputadora
Hardware
Software (GAD, CN, CAP.E>, MRP; etc;)
Trabajo en red
=CAM
(Mrobots, celdas dé manufactura, sistemas de manejo de rnater,iales, etc.)
Figura 3. 7. Definición de las herramientas CAM. f 6)
Existen factores primordiales para lograr la implantación. Primero, el
flujo de la información entre el CAD y el CAM debe ocurrir sin ningún
contratiempo. Las bases de datos del CAD deben contener los
requerimientos de manufactura, tales como tolerancias y características.
Los diseñadores deben pensar en términos de los requerimientos del
sistema de CAM cuando realizan su trabajo. El segundo factor que
decide el éxito de un CAM, es el hardware y el software de los diferentes
elementos de CAM, para automatizar los procesos de manufactura. De
hecho los diversos softwares llamados de CAD/ CAM se han limitado a
sólo automatizar el proceso de programación de máquinas de control
numérico, en los distintos procesos en que éstas pueden ser utilizadas.
55
3.3.2 Máquinas de control numérico.
3.3.2.1 Definición de control numérico.
El control numérico CN (en inglés numerical control, NC) es una forma de
automatización programable, en la cual un programa que contiene datos
alfanuméricos codificados, controla las acciones de algún equipo. Los
datos representan posiciones relativas entre un cabezal de sujeción y
una parte de trabajo [15).
El cabezal de sujeción representa una herramienta u otro elemento de
procesamiento y la parte de trabajo es el objeto que se procesa. El
principio funcional de CN es controlar el movimiento del cabezal de
sujeción, en relación con la parte de trabajo y la secuencia en la cual se
realizan los movimientos. La primera aplicación del control numérico fue
en el maquinado y ésta es todavía un área de aplicación importante.
3.3.2.2 Componentes de un sistema de control numérico.
Un sistema de control numérico tiene tres componentes básicos. 1) Un
programa, 2) una unidad de control de la máquina y 3) el equipo de
procesamiento o la máquina misma. El programa es el conjunto
detallado de comandos que va a seguir el equipo de procesamiento. Cada
comando especifica una posición o movimiento que realizará el cabezal
de sujeción, en relación con el objeto procesado.
Una posición se define por sus coordenadas x-y-z. En las aplicaciones de
máquinas herramientas, los detalles adicionales en el programa de CN
incluyen la velocidad de rotación del eje, la dirección del eje, la velocidad
de alimentación, las instrucciones del cambio de herramientas y otros
56
comandos relacionados con la operación.
Las máquinas actuales de CN contienen una unidad de control (en inglés
machine control unit, MCU) la cual es una microcomputadora que
almacena el programa y lo ejecuta, convirtiendo cada comando en
acciones, mediante el equipo de procesamiento, un comando a la vez. La
unidad de control está constituida por el hardware y el software. El
hardware está formado por la microcomputadora, los componentes para
hacer la interfaz con el equipo de procesamiento y ciertos elementos de
con trol de retroalimentación [ 12].
El software está formado por: el software que controla el sistema, los
algoritmos de cálculo y el programa de traducción para convertir el
programa de control numérico en un formato que pueda utilizar la
unidad de control. También incluye algoritmos de interpolación, con el
fin de que los movimientos del cortador sean fluidos. La unidad permite
editar el programa, en caso que éste contenga errores o se requieran
cambios en las condiciones de corte. Debido a que la unidad de control
es una computadora, se usa el término control numérico computarizado
(CNC) para diferenciar este tipo de control de las tecnologías que le
precedieron.
Podemos constar que la mayoría de las máquinas herramienta de control
numérico que se construyen actualmente, están equipadas con sistemas
de tipo CNC. La razón de esta orientación hacia los sistemas CNC, reside
en que estos sistemas ofrecen ventajas considerables tanto para el
constructor del armario de control, como para el fabricante de la
máquina herramienta.
Desde un punto de vista económico, el diseño modular de los sistemas
CNC es una ventaja importante. La modularidad permite construir con
57
un material de base idéntico, sistemas de control diferentes para
taladros, fresadoras o tornos, independientemente del número de ejes
controlados.
Desde un punto de vista práctico, los sistemas CNC permiten la
implantación del Control Numérico, a una gama de máquinas
herramienta extremadamente vasta, pudiendo ser tanto a máquinas
relativamente poco costosas, hasta máquinas especiales o universales de
un precio considerable. El sistema modular permite, añadir funciones
suplementarias, a un precio que representa una mínima parte con
respecto al costo total del armario de control numérico.
Desde un punto de vista de gestión de la producción, la principal ventaja
es que el CNC permite un aumento de las tasas de utilización de las
máquinas herramienta. Entre los factores que contribuyen a la
productividad, podemos citar básicamente [15]:
• La verificación más simple de los programas.
• La eliminación de fallas mayores durante la operación.
• Los sistemas de asistencia a la programación.
• Los sistemas de diagnóstico.
3.3.2.3 Aplicaciones del control numérico.
El maquinado es un área de aplicación importante para el control
numérico, pero el principio de operación es aplicable a otras actividades.
En muchos procesos industriales debe controlarse la posición de un
cabezal de sujeción, de acuerdo con la parte o producto en los que se
trabaja. Se puede dividir las aplicaciones en dos categorías, 1)
aplicaciones de máquinas herramientas y 2) aplicaciones que no son de
máquinas herramientas.
58
En la categoría de máquinas herramientas, el control numérico se
emplea ampliamente en operaciones de maquinado, tales como torneado,
taladrado y fresado. El uso del CN en estos procesos ha motivado el
desarrollo de máquinas herramientas altamente automatizadas,
llamadas centros de maquinado, las cuales cambian sus propias
herramientas para realizar diversas operaciones de maquinado, bajo un
programa de control numérico. Otras máquinas que podemos encontrar
en esta categoría son: 1) máquinas para esmerilado, 2) máquinas para
procesos de prensado de láminas metálicas, 3) máquinas para doblado
de tubos y 4) para procesos de corte térmico [15].
En la categoría de las que no son máquinas herramientas, las
aplicaciones de CN incluyen: 1) máquinas de colocación de cinta y
máquinas de devanado de filamentos para compuestos, 2) máquinas de
soldadura por fusión, tanto por arco como por resistencia, 3) máquinas
para inserción de ensamble de componentes electrónicos, 4) máquinas
para cobertura de alambre eléctrico, 5) máquinas de dibujo y 6)
máquinas de medición por coordenadas para inspección.
3.3.2.4 Beneficios del control numérico.
Entre los beneficios del control numérico, relacionados con el equipo que
se opera manualmente en las aplicaciones antes mencionadas, están
[ 15]]:
1. Menor tiempo no productivo, lo que provoca ciclos más cortos.
2. Reparaciones más sencillas.
3. Mayor flexibilidad de manufactura.
4. Mayor exactitud.
5. Menos errores humanos.
59
3.3.3 Programación de máquinas herramientas de control numérico.
3.3.3.1 Programación manual.
Algunos pasos son requeridos para producir una pieza utilizando una
máquina de CN. El primer paso es hacer un plan del proceso para la
pieza, utilizando los dibujos de ingeniería. En este paso se identifica qué
operaciones se requieren para la pieza, de acuerdo a la máquina que se
va a utilizar.
El segundo paso es realizar el programa mediante una persona
capacitada. El programador desarrollará trayectorias de herramienta
para cada operación. Para lo cual es necesario tener los parámetros de
corte, para cada herramienta que se utilice. Una trayectoria de
herramienta es la trayectoria que seguirá la herramienta de corte desde
la posición de "home" o inicio de la máquina, a la pieza a maquinar y su
regreso a la posición inicial. Normalmente una trayectoria es repetida
más de una vez hasta terminar la pieza en cuestión.
Una vez que las trayectorias son planeadas, el programador debe generar
los detalles de la trayectoria, lo cual incluye los cálculos de las
coordenadas X, Y y Z de los puntos necesarios de la trayectoria. Después
escribirá el programa con la sintaxis propia de la máquina.
Esencialmente, la máquina recibe las instrucciones del programa como
una secuencia de bloques, conteniendo los comandos de operación, así
como los datos de los parámetros de corte, velocidades y dimensiones.
Cada comando ha sido asociado con una letra e identificado con un
número. Estos se clasifican como sigue [ 12):
• Número de secuencia (N); éste simplemente identifica el número de
bloque, en orden ascendente (pero no es necesario que sea en una
60
secuencia continua).
• Funciones preparatorias (G); preparan a la unidad de control para
una operación dada, típicamente involucra un movimiento de corte.
Estas funciones son las de mayor importancia de ellas proviene el
nombre de tipo de programación en código G.
• Datos de dimensiones (X, Y, Z, A o B); definen el posicionamiento y
orientación de los ejes para los movimientos del cortador.
• Función de avance (F); es usada para especificar la velocidad de
avance del cortador.
• Función de velocidad (S); es usada para especificar la velocidad del
husillo.
• Función de herramienta (T); es usada para especificar el cortador a
utilizar, donde hay múltiples opciones; también sirve para especificar
las compensaciones de las herramientas.
• Funciones auxiliares (M); son usadas para designar un modo
particular de operación, típicamente para cambiar funciones de la
máquina, tales como encendido o apagado del refrigerante.
Hay diferentes maneras de presentar un comando. Por convención se
utiliza la siguiente secuencia para formar un bloque.
• N G XYZAB F S T M
Es posible realizar dos tipos de programación: absoluta e incremental. La
programación absoluta implica que las posiciones de las coordenadas
están dadas como valores absolutos, con respecto al sistema de
coordenadas de la máquina; mientras que la programación incremental
implica que cada movimiento está especificado por una posición previa.
Otro punto, de suma importancia en la programación manual de las
61
máquinas de CN; se refiere a la compensación de la herramienta de
corte. Por convención, la trayectoria de la herramienta muestra el
movimiento de la herramienta con respecto a su centro o al centro del
radio de la nariz de la punta de dicha herramienta, de tal forma es
necesario que el programador introduzca esta información en el
controlador, para que éste se encargue de realizar la compensación o en
su defecto realizar los cálculos necesarios, para que cuando programe la
trayectoria, considere la compensación necesaria para cada herramienta
de corte que desee utilizar.
Este proceso es relativamente sencillo cuando las formas que deseamos
obtener son igualmente sencillas; pero cuando las formas de las piezas
son bastante complejas la programación de las máquinas se convierte en
un proceso bastante dificil y casi imposible de realizar; más aún, en
formas tridimensionales, en las cuales es necesario que se programen el
movimiento simultáneo de tres ejes o más de la máquina que estemos
utilizando. Para estos casos podemos apoyarnos en la programación
asistida.
3.3.3.2 Programación asistida.
La primera ruta alternativa para auxiliar la programación manual es el
uso de un lenguaje de computadora, en el cual se define la geometría de
la parte y el movimiento de la herramienta, y permitir a la computadora
que realice los cálculos de las compensaciones. A través de la
computadora se libera al programador de muchas tareas de
programación; sin embargo, todavía es necesario definir la secuencia de
las operaciones, los avances y las velocidades de corte, las herramientas
a utilizar y los movimientos generales de corte. Las etapas de la
programación asistida las podemos resumir como sigue [12]:
62
l. Identificar la geometría de la parte, movimientos generales de corte,
avances, velocidades y parámetros del cortador.
2. Codificar la geometría, los movimientos e instrucciones generales de
la máquina a ser utilizados en el lenguaje de programación. Este
código es conocido como fuente. Lenguajes utilizados para realizar
esta tarea son APT (Automatical Programmed Tools) y COMPACT II.
3. Compilar o procesar el código fuente para producir un listado de
movimientos del cortador e información auxiliar de la máquina,
conocido como archivo CLDATA (cutter location data.file).
4. Post-Procesado (llamado así debido a que éste se ejecuta después del
procesado) El archivo CLDATA es traducido al lenguaje estándar ISO
(Código G).
5. Transmisión; el código es enviado a la unidad de control, para que el
programa sea probado y ejecutado.
Actualmente, el codificado de la geometría y los movimientos de las
herramientas, ha sido suprimido por la generación directa de los datos
mediante la utilización de un sistema CAD/CAM. Los lenguajes todavía
están en uso, y además de eso, han formado la base para el desarrollo de
la generación directa de los datos de las trayectorias de herramienta a
partir de la geometría de un CAD/CAM. En particular, muchos sistemas
de CAD/CAM producen archivos de salida en formato CLDATA y utilizan
el lenguaje APT para adaptar al sistema.
Actualmente la programación asistida se realiza directamente a partir de
una pieza dibujada en un sistema de CAD, también por el uso de
comandos de programación de CN incluidos en los sistemas CAD/CAM.
63
Los sistemas CAD/CAM tienen un sin número de ventajas sobre los
lenguajes de programación, la más importante es que elimina la
necesidad de codificar la geometría de la pieza y los movimientos de las
herramientas. Con esto se elimina el riesgo de cometer errores en la
interpretación o transcripción de la geometría, y reduce
considerablemente el tiempo tomado en la preparación de los datos de
las trayectorias de maquinado.
Los CAD/ CAM traen beneficios adicionales para la programación de las
partes a través del uso de gráficas interactivas, para la edición y
verificación de los programas generados. Los sistemas CAD/ CAM
generalmente proveen facilidades tales como:
• El desplegado de los movimientos programados del cortador con
respecto a la pieza de trabajo, con lo cual permite la verificación
visual del programa. Un ejemplo de esto se muestra en la figura 3.8.
• La edición interactiva de las trayectorias de herramienta con la
adición de movimientos, estándares y ciclos.
La segunda facilidad es normalmente de gran ayuda por el acceso a las
facilidades del sistema para la construcción y modificación de la
geometría; además de la manipulación de los sistemas de coordenadas.
Los sistemas de CAD/ CAM también incorporan los más sofisticados
algoritmos para la generación de programas de CN, en particular para la
remoción de material y el maquinado de superficies complejas.
64
., "
Figura 3.8. Ejemplo de una trayectoria de herramienta. {12]
La generación de un programa de CN a través de un sistema de
CAD/ CAM es como sigue:
l. Se genera la geometría de la parte. Ésta es muy importante para
propósitos del maquinado, ya que define las fronteras de los
movimientos de las herramientas. Tiene como ventaja que esta puede
ser modificada o se le pueda adicionar información geométrica para
los movimientos que se deseen añadir.
2. Se define la geometría de la herramienta, la cual también puede ser
seleccionada de una librería.
3. Se seleccionan las operaciones de maquinado y se define la secuencia
de cada una; las trayectorias de herramienta se definen
65
interactivamente por las principales operaciones de maquinado.
4. Los movimientos de las herramientas son desplegados y pueden ser
editados para afinarlos, y adicionar o modificar macros para
maquinados especiales o ciclos de operación.
5. Las trayectorias de las herramientas son verificadas interactivamente,
mediante programas auxiliares. Lo cual ayuda a eliminar colisiones.
6. El archivo CLDATA es generado para la edición de las trayectorias de
herramienta.
7. El archivo CLDATA es post-procesado, para obtener un archivo con el
programa de la parte y posteriormente es enviado al control de la
máquina herramienta.
3.3.4 Operaciones de maquinado dentro de los sistemas de CAD/CAM.
Los sistemas de CAD/ CAM soportan un amplio rango de operaciones de
maquinado, generalmente clasificados de la siguiente manera:
• Torneado. Dentro de las operaciones de torneado tenemos: Desbaste
(tuming), careado (facing), ranurado (grooving) y maquinado de roscas
o cuerdas (Thread-cutting). La figura 3.9 muestra algunos ejemplos de
estas trayectorias.
66
Torneado
Ranurado
Roscado Careado
Figura 3. 9. Trayectorias para el proceso de torneado. {12]
• Maquinado en 2 y 21h e1es. Incluye operaciones de fresado y
taladrado, movimientos punto a punto para taladrado y perfilado
(profiling) y vaciado de cajas (pocketing), como se muestra en la figura
3.11. El vaciado de cajas típicamente incluye facilidades para el
fresado de uno o más perfiles con cajas y con distintas estrategias en
remoción de material, como también se muestra en la figura 3.10. El
maquinado de 21h ejes implica que los movimientos de la máquina
están en planos paralelos al plano de trabajo. Los movimientos en la
dirección normal al plano de trabajo, los realiza solamente para
introducir o retraer la herramienta de corte.
67
--Corte de caja por contorno
1
A, .r
~ D ./ ~ /
Per1ilado
\.
' ' ' ' ' Corte de caja continuo
Figura 3.1 O. Fresado por perfilado y vaciado. /12]
• Maquinado de superficies. El maquinado de superficies puede ser
realizado utilizando fresadoras de 3 o 5 ejes. En cada caso el cortador
es transversal a una serie de trayectorias, con parámetros constantes
a la superficie, o a lo largo de líneas de contorno. En movimientos
dentro de una máquina de tres ejes, el eje de la herramienta se
mantiene vertical, mientras que el maquinado con cinco ejes el
cortador se mantiene normal a la superficie o a un ángulo fijo de la
normal de la superficie. La figura 3.11 ilustra esto.
68
Figura 3.11. Maquinado de superficies en 3 y 5 ejes. f 12}
• Corte. Esta operación incluye procesos tales como: el corte por flama,
plasma, chorro de agua y láser; y usualmente involucra movimientos
de formas de arcos a lo largo de un perfil definido por varias curvas.
Cuando se requiere remover una gran cantidad de material, el software
normalmente remueve el volumen de material a través de cortes de
desbaste y posteriormente con cortes de acabado, para dar la forma final
a la pieza. Algunas veces se utiliza un semi-acabado; todo depende de la
estrategia que se seleccione y de las características de la pieza a
maquinar.
3.3.5 Verificación de las trayectorias de maquinado.
Actualmente los programas de CN y las trayectorias de herramienta, que
guían las herramientas durante el maquinado, usualmente incluyen una
cantidad excesiva de valores de coordenadas, lo que hace casi imposible
hacer una verificación manual de éstas.
69
El desplegado gráfico de las trayectorias de herramienta es algo que
puede ayudar al proceso de verificación.
Un software de verificación puede simular el proceso de maquinado,
desplegando los movimientos de la herramienta de corte, definidos por la
trayectoria de maquinado con respecto a la pieza de trabajo y los
elementos de sujeción de la misma. Las formas de la herramienta y del
bloque de trabajo, son desplegados mientras la simulación se realiza.
Esto puede permitir al programador detectar cualquier error dentro de
los programas de CN.
Las ventajas de la verificación de las trayectorias son muchas, entre las
principales podemos enumerar las siguientes:
• Evita errores durante el proceso de maquinado;
• Ayuda al rápido desarrollo de un programa;
• Ayuda al aprendizaje de la programación de máquinas CNC sin
peligro;
• Evita tiempos muertos a la hora de hacer pruebas en la máquina
(pruebas al aire).
3.3.6 Ventajas.
En líneas generales, las ventajas del CAM están relacionadas con el
cumplimiento de los siguientes objetivos [15]:
a) Niveles de producción más altos con menor esfuerzo laboral.
b) Menor posibilidad de error humano y de las consecuencias de su falta
de confiabilidad.
70
c) Mayor versatilidad de los objetivos fabricados.
d) Ahorro de costos por incremento de la eficiencia de fabricación (es
decir, menor material estropeado) e incremento de eficiencia en el
almacenamiento y ensamble.
e) Repetitividad de los procesos de fabricación a través del
almacenamiento de los datos.
f) Productos de mayor calidad.
3.4 PROTOTIPOS RÁPIDOS.
3.4.1 Definición.
Un prototipo rápido es un modelo fisico fabricado a partir de la
información de un sistema de CAD en 3D, cuya fabricación se logra en
algunas horas. Estos prototipos se utilizan para la verificación de las
especificaciones de diseño, para corroborar que encajen en el ensamble
propuesto, probar su funcionalidad, comunicación de la geometría del
modelo en forma más adecuada a los fabrican tes de herramientas y
moldes, a mercadotecnia o a la gerencia.
La complejidad en el diseño se traduce en un aumento en el tiempo de
fabricación y este tiempo es un elemento valioso en la carrera por la
introducción de productos en el mercado.
Cuando se añaden procesos adicionales se pueden producir prototipos
funcionales con características muy similares a las del producto
terminado, se fabrican con materiales proyectados y se pueden efectuar
71
pruebas reales sobre dichos prototipos.
En el campo de la manufactura, la productividad se logra mediante la
dirección de un producto desde el concepto hasta su introducción rápida
y extensiva al mercado. Las tecnologías para la fabricación de prototipos
rápidos ayudan a este proceso. Automatizan la fabricación de las partes
de un producto, antes de ser fabricado a gran escala, partiendo de un
dibujo en 3D; debido a que un modelo tridimensional proporciona mayor
información que los simples planos, su utilidad es incalculable en los
ciclos preliminares de diseño. Por otra parte, el tiempo para fabricar un
prototipo por los medios convencionales, puede tomar desde semanas
hasta meses enteros, dependiendo del método que utilice. Con las
tecnologías de prototipos rápidos se tienen opciones para obtener
resultados inmediatos y baratos en comparación con los métodos
tradicionales.
3.4.2 Técnicas de fabricación.
Existen varios tipos de tecnologías disponibles comercialmente para la
fabricación de prototipos rápidos. Los procesos de fabricación se pueden
dividir en tres categorías importantes: sustractivo, aditivo y compresivo.
• Sustractivo: un bloque de material es esculpido para producir la
forma deseada.
• Aditivo: se construye un modelo uniendo partículas o capas de
materia prima.
• Compresivo: se forza a un material semi-sólido o líquido a adoptar la
forma deseada, entonces se induce la solidificación o endurecimiento.
La mayoría de los procesos convencionales, utilizados para la fabricación
de prototipos, caen en la categoría de procesos sustractivos. Esto incluye
72
a los procesos tradicionales de maquinado, como son: torneado, fresado
y esmerilado.
Tales métodos son dificiles de aplicar cuando se trabaja con partes con
cavidades muy pequeñas o geometrías complejas. Los procesos
compresivos, también convencionales incluyen la fundición y el moldeo.
Las tecnologías actuales para la fabricación de prototipos rápidos son
procesos aditivos y se clasifican de acuerdo al material utilizado:
fotopolímeros, termoplásticos y adhesivos.
Las tecnologías actuales para la fabricación de prototipos rápidos son:
3.4.2.1 Estereolitografia por 3D System /ne. Ltd.
Este proceso combina la tecnología de computadoras, láser, escaneo
óptico y fotoquímica, por medio del aprovechamiento de los fotopolímeros
que cambian de estado líquido a sólido, cuando son expuestos a la luz
ultravioleta [ 13].
Los componentes principales de un sistema de estereolitografia son: Un
tanque que contiene un fotopolímero líquido, espejos controlados que
dirigen un haz de láser ultravioleta hacia la superficie del líquido, y
justamente bajo la superficie una plataforma elevadora.
La primera capa del modelo se genera en el software, y esta información
se utiliza para controlar los espejos par dirigir el láser hacia la superficie
de la resina. Donde incide el láser al líquido y lo transforma en sólido
casi instantáneamente, a la profundidad adecuada y justamente dentro
del diámetro del haz.
Cuando se ha terminado una capa, el elevador baja para sumergir la
73
parte sólida del modelo. Entonces fluye más resina líquida hacia la
superficie, cubriéndola y preparándola para la siguiente capa.
Este proceso se repite hasta que el modelo ha sido terminado, para ese
tiempo estará totalmente sumergido en la resina líquida. En la figura
3.12 se muestra el proceso.
Proc:eso d:e Estereolitografía
,.., ,, .Supertl1.:le . . de~rtsina /Pro:to@pj! PI af'onna
1 • ! : .................... ~ .
·+~''''"'''. ·.·.1 ¡ t 1in;s ~ere$i"' : 1 :¡· ., ¡
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1 - Principio de fabritacion idel prototi¡,o .sobre la plataforma
2 • La pialafcnna baja para continua( construyendó,el protCJtipo
capaporc~a
3• La últlma=capaes díbuJMtapor.e1 láser·
4 .•. Termlnmck> la:fabrlcaelón del prototipo¡ la plataforma
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Figura 3.12. Proceso de estereolitografia.
3.4.2.2 Laminated Objets Manufacturing (LOM) por Helisys, lnc.
El esquema general del proceso se basa en que el material es alimentado
para unirse por capas, mientras se comprime y se eleva a una
temperatura determinada por medio de una roladora en caliente, que
pasa por el área laminada. Este proceso es seguido por el paso de un
74
láser C02 que corta la silueta de los contornos definidos en CAD. Una vez
que se completa el contorno, una mesa móvil baja o sube para dar la
propiedad de volumen (usualmente se refiere a ella como el eje Z) y así
sucesivamente hasta crear el modelo completo [13).
El sistema LOM de Helisys crea modelos a base de capas de papel. La
capa se proporciona en forma de rollo y pasa por encima de una mesa
móvil en forma vertical para enrollarse en forma de carrete. Al inicio de
cada capa, un rollo de papel precalentado pasa por encima de la
siguiente hoja de papel, causando que la anterior se adhiera a la capa.
Es entonces que el láser es dirigido por un dispositivo XY y unos espejos,
para que corte un rectángulo del bulto formado de papel.
El perfil de la capa es generada por el software del archivo .STL y el
dispositivo XY que dirige al láser para cortarlo, separando el modelo del
material que lo rodea. En cada capa el material de desperdicio que queda
dentro y alrededor se corta en pequeños cuadritos que son mucho más
fáciles de retirar del modelo. La figura 3.13 muestra un esquema de
como se realiza el proceso.
Figura 3.13. Principio del proceso LOM. {13]
75
3.4.2.3 Selective Laser Sintering (SLS) por DTM Corp.
El sinterizado selectivo con láser permite que los materiales en polvo
como el nylon, policarbonato, y cera para fundición experimental, sean
transformados en objetos sólidos por medio de un rayo láser modulado;
creando una sección transversal delgada a la vez. Este método no está
limitado a crear modelos y prototipos, también puede crear moldes
patrón y herramientas de vida corta en la producción (13]. El proceso es
el siguiente.
1. Al inicio del proceso, una capa muy delgada de polvo o partículas
fundibles es depositada en el área de trabajo del contenedor.
2. Está capa o película es calentada justo abajo de su punto de fusión.
3. La primera sección transversal del objeto a fabricar es trazada sobre
la película por un láser C02 generador de calor. La temperatura de
las partículas impactadas por el láser se incrementa hasta el punto de
sinterización, fundiendo las partículas de polvo y formando una masa
sólida. La intensidad del rayo láser es modulada para sinterizar
solamente las partículas que están dentro de las áreas definidas por
la geometría del diseño.
4. Otra película de partículas es depositada arriba de la película
anterior.
5. El proceso se repite para cada película sinterizada abajo de la nueva,
hasta que la parte esté formada.
6. La pieza final es retirada y el exceso de material es removido, algunas
partes requieren de un postproceso.
La figura 3 .14 muestra este proceso.
76
Mirror Lw;cr
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t Figura 3.14. Principio del proceso SLS. f 13}
3.4.2.4 Fused Depositation Modelling (FDM) por Stratasys, /ne.
La tecnología FDM es una operación limpia, de un solo paso, que utiliza
termoplásticos no tóxicos en forma de cables o polvos. Esta tecnología
esta diseñada para usarse incluso en ambiente tipo oficina.
En este proceso, el material inicial es un filamento largo de cera o un
polímero termoplástico con un diámetro de 1.27 mm. El filamento se
alimenta de una cabeza de trabajo de extrusión, en donde se calienta
ligeramente arriba de su punto de fusión y después se deposita sobre la
superficie existente de la parte.
Cuando la cera o plástico extruídos entran en contacto con la superficie
de la parte, se solidifican de inmediato adhiriéndose a la capa anterior.
La parte se fabrica de la base hacia arriba; usando un procedimiento de
laminado, similar a la estereolitografia y el sinterizado selectivo por láser.
77
Para cada capa, un archivo de datos de un sistema gráfico
computarizado, controla el movimiento X-Y de la cabeza de trabajo; los
datos son una aproximación en capas múltiples del modelo sólido de la
parte, y el archivo similar al que se usa en los procesos anteriores.
La tecnología FDM permite utilizar una gran variedad de materiales y
colores. Todos ellos son termoplásticos inertes y no tóxicos, con
características muy similares a los materiales finales de los productos
que representan. La figura 3.15 ilustra este proceso.
3.4.2.5 So/id Ground Courding (SGC) por Cubital, /ne.
Proceso por el cual se forman objetos por películas con profundos cortes
internos y paredes delgadas en un medio sólido.
3.4.2.6 Ballistic Particle Manufacturin (BPM) por Perception Systems.
Esta tecnología consiste en deposición de material en un patrón
controlado para construir una parte. El material debe ser fácilmente
moldeable y solidificable, como los termoplásticos, aluminio y cera. La
figura 3.16 muestra este proceso.
Todas estas tecnologías utilizan la información de un modelo de CAD
mediante un archivo con extensión .STL, el cual se obtiene mediante un
traductor. Los archivos .STL son una interfase estándar en la industria
entre los modelos sólidos en 3D y los sistemas de fabricación de
prototipos rápidos. El formato .STL fue desarrollado por Albert
Consulting Group para 3D Systems, Inc., para su máquina de
estereolitografia que fue el primer sistema comercial disponible.
78
Thermopl astic füarn.t>,nt
Figura 3.15. Principio de trabajo del proceso FDM. /13]
Workpiece
\ Figura 3.16. El principio de trabajo del BPM. /13]
El archivo .STL está formado por coordenadas X Y Z, que representan
triángulos, los cuales describen la forma del modelo cerrado en 3D, ya
que cualquier hoyo o discontinuidad en el modelo causará errores en el
traductor .STL o modelos defectuosos. Uno de los mayores problemas del
formato .STL es la representación de superficies con curvas, ya que los
79
triángulos pueden representar correctamente superficies planas, pero se
experimenta cierta complejidad al tratar de representar curvas mediante
triángulos y el tamaño del archivo crece considerablemente. Aún cuando
se utilice un menor número de triángulos para reducir el tamaño del
archivo, se reduce la precisión de la forma del objeto.
3.4.3 Beneficios.
Dentro de los principales beneficios que se pueden obtener de la
generación de prototipos rápidos tenemos:
• Los diseñadores y los ingenieros pueden obtener ejemplos de sus
conceptos para una fácil visualización, verificación, iteración y
optimización.
• Los modelos pueden servir como herramientas de comunicación para
la ingeniería simultánea.
• Los modelos pueden servir como ejemplos de prueba para estudios de
mercado y análisis de preferencias de clientes.
• Los prototipos rápidos pueden ayudar en la planeación de la
producción para determinar las herramientas y dispositivos
necesarios durante el proceso de producción.
• Estos son útiles para el diseño de empaques de piezas que se
necesitan enviar a otros sitios para su ensamble.
• Los Prototipos de metal que han sido realizados con tecnologías como
QuickCast, Laminated, LOM, SLS o FDM, pueden ser utilizados para
pruebas funcionales. Figura 3.17
• Y finalmente, la utilización de estos tecnologías para la fabricación de
moldes de corrida.
80
Figura 3.1 7. Aplicaciones de los prototipos rápidos.
El uso de este tipo de tecnologías puede resultar en una derogación
monetaria bastante fuerte. Pero, los costos incurridos pueden ser
justificados por el tiempo de respuesta que se puede obtener del proceso,
al poder sacar el producto final al mercado de una manera más rápida y
confiable.
Rl
4. DISEÑO Y INTEGRANDO RÁPIDOS.
FABRICACIÓN SISTEMAS CAD
4.1 INTRODUCCIÓN.
DE MODELOS Y PROTOTIPOS
Con frecuencia es dificil encontrar la forma, estilo y material, para
obtener un buen diseño de alguna pieza y algunas veces la casualidad o
un momento de inspiración, puede ayudar a resolver el problema. Por tal
razón es necesario seguir algunos pasos que conduzcan a una solución
adecuada, de una manera rápida y confiable.
En este capítulo se muestra una metodología que consiste en un
conjunto de procedimientos para realizar el diseño de un producto de
plástico, con el propósito de obtener un producto de buena calidad.
Se utilizarán las herramientas CAD y los prototipos rápidos para
auxiliarnos en este proceso.
4.2 PROCESO DE DISEÑO.
El proceso de diseño tradicional ha auxiliado a concretar muchas ideas
sobre productos que se han desarrollado y que utilizamos a diario. Sin
embargo, la necesidad de obtener un producto en el menor tiempo
posible, al menor costo y con la mejor calidad nos hace recurrir a
filosofias de trabajo distintas, esperando con esto una rápida colocación
en el mercado. La ingeniería concurrente o simultánea, el diseño para la
manufactura y ensamble, son ejemplos de estas filosofias de trabajo.
Considerando estos conceptos se propone el esquema de trabajo, que se
muestra en la figura 4.1.
82
1~tt~~~~!t~tt~r~~~~~~::~~~~::::~~~~~====~~~~=t~::=
MI
Figura 4.1. Proceso de diseño.
Estas etapas ayudan a obtener y mejorar el diseño que deseamos realizar
y se discuten a continuación.
83
4.3 SÍNTESIS DE LA NECESIDAD Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
En esta etapa se definen las metas u objetivos que se desean cumplir,
identificando claramente el problema a resolver.
El inicio del proceso de diseño puede ser una idea vaga, un bosquejo, o
bien, un producto o concepto y~ existente, el cual requiere de algunas
modificaciones. Las herramientas útiles para esta etapa, son: máquinas
de medición por coordenadas, fotografias, planos o la misma pieza
existente, así como el bosquejo o croquis de la pieza que se imaginó u
ocurrió, etc.
Para el proceso de diseño es recomendable la formación de un grupo
multidisciplinario de trabajo. Este equipo puede ser pequeño, de cuatro
personas o más, dependiendo de la magnitud del proyecto; el equipo de
trabajo deberá estar compuesto por personal o expertos en diversas
áreas, entre las que se puede citar entre otras: Diseño, ingeniería,
mercadotecnia, producción y finanzas. También es importante poder
contar con posibles clientes y proveedores, quienes serán los usuarios
finales del producto.
Para poder realizar el diseño de un producto es necesario conocer
algunas especificaciones, que consisten en una lista detallada de
requerimientos, para producir un producto o proceso exitoso. Las
especificaciones son los medios formales para comunicar al cliente con
el vendedor.
A continuación se presenta una lista de especificaciones que se deben
considerar para obtener el buen diseño de un producto [14].
84
Diseño e Ingenieria del producto.
• Función del producto.
• Ambiente de operación.
• Tiempo de servicio.
• Vida del producto.
• Estética, apariencia, y acabado.
• Material.
• Ergonomía.
• Cliente (gustos, requerimientos, etc.)
• Mantenimiento requerido.
• Optimización.
Producción o manufactura.
• Procesos requeridos.
• Cantidad de piezas a producir.
• Manufacturabilidad.
• Ensamblabilidad
• Tamaño.
• Peso.
• Empaque.
• Embarque.
Finanzas y mercadotecrua
• Costo objetivo del producto (cuanto se quiere gastar en producción).
• Conocer los productos de la competencia.
• Rentabilidad.
• Restricciones de la compañía.
• Restricciones de mercado.
• Tiempos de desarrollo del producto.
85
Calidad
• Procedimientos para el control y el aseguramiento de la calidad del
producto.
• Pruebas e Inspección.
Compromisos
• Normas y estándares
• Patentes.
• Factores políticos y sociales.
• Tiempos de entrega.
Esta lista puede parecer muy larga. Sin embargo, estos puntos se
pueden dividir en dos categorías, las restricciones y los requerimientos
de diseño. Las restricciones de diseño son las especificaciones que el
producto debe tener, mientras que los requerimientos son atributos que
el cliente o el diseñador le gustaría que los tuviera su diseño en la
medida de lo posible.
Un medio para obtener la información requerida se puede obtener
mediante un cuestionario como el que se muestra en ele anexo A.
4.4 DISEÑO CONCEPTUAL DE LA PIEZA.
En esta etapa del proceso, cada uno de los integrantes del equipo de
trabajo, deberá aportar sus ideas y conocimientos para obtener la
solución al problema planteado. Por ejemplo:
La persona de diseño plasma sus ideas iniciales en un sistema de CAD,
86
partiendo tal vez de un croquis en el cual bosquejó su idea inicial de la
pieza, o bien un plano de una pieza ya existente, a la cual se requiere
realizar alguna modificación, o también la geometría que se extrajo de
alguna otra pieza, la cual soluciona parcialmente el problema planteado.
La persona de producción o manufactura expondrá sus ideas para que el
diseñador, pueda obtener una pieza la cual sea fácil de fabricar y no se
tenga que recurrir a procesos demasiados costosos o a la necesidad de
realizar inversiones exageradas, para producir la pieza.
También la persona de mercadotecnia dará su opinión sobre las
preferencias del mercado, al cual se pretende dirigir el producto; tales
preferencias serían: forma, color, textura, tamaño, así como la demanda
que se desea satisfacer y la imagen corporativa que se desee incorporar.
En cuanto a la o las personas de ingeniería, éstas tendrán que pensar en
cuanto: A características de la pieza (color, textura, material, espesor,
resistencia mecánica, etc.), la cantidad de piezas a producir, el sistema
de moldeo a utilizar (termoformado, inyección soplo, etc), el tipo de molde
y número de cavidades y la máquina donde se realizará el moldeo.
También el área de finanzas o contabilidad dará su opinión sobre el
proyecto a realizar, dicha área se encargará de realizar un análisis costo
beneficio, para estimar la factibilidad económica del proyecto.
Es recomendable que los proveedores participen en el diseño de la pieza,
ya que podrán aportar ideas para obtener un buen diseño. Por ejemplo,
el proveedor de la materia prima (en este caso del plástico), deberá
conocer algunas especificaciones de la pieza, para poder proponer el
material adecuado para dicha pieza (anexo B). Dentro de las
consideraciones más comunes se deben contemplar:
87
Propiedades fisico químicas de pieza.
Mecánicas (carga, impacto, rigidez, etc.).
Térmicas (temperatura máxima o mínima de uso, etc.).
Consideraciones ambientales.
Esfuerzo químico, la temperatura, el tipo y tiempo de
contacto o exposición con algún ambiente químico.
Exposición a rayos UV o uso externo.
Transmisión de la luz (claro u opaco).
Resistencia a la fatiga y tennofluencia.
Regulaciones o normativas.
UL.
FDA.
SEMARNAP.
SECOFI
Manufactura.
moldeo por inyección.
moldeo por soplo.
Extrusión.
Tennofonnado.
Con la información recabada y considerando los datos expuestos por
cada uno de los miembros del equipo, el diseñador deberá obtener el
diseño (modelado en un sistema CAD); de una pieza que pueda
satisfacer, en la medida de lo posible, cada una de las consideraciones
planteadas. Logrando con esto la satisfacción de las necesidades del
cliente.
Después de haber obtenido el diseño de la pieza, mediante la modelación
(sólidos o superficies) de la misma, con un sistema CAD, se recomienda
88
realizar un prototipo rápido de ésta, ya que, con la ayuda del prototipo se
podrá apreciar cada una de las consideraciones planteadas. Alguna de
las técnicas descritas en el capítulo 3 pueden ayudar a la obtención del
prototipo.
Se puede ver que el diseño conceptual considera el problema planteado y
genera extensa cantidad de soluciones para éste, en forma de diseños
conceptuales. Esta fase del proceso del diseño es donde se demanda la
mayor creatividad del diseñador. El diseño conceptual se refiere a la
ingeniería, al saber cómo (Know-how), los métodos de manufactura y los
aspectos de negocios que necesitan ser considerados. En esta etapa es
donde la mayor cantidad de decisiones se toman, y dichas decisiones
repercuten significativamente en el diseño [ 14].
4.5 INGENIERÍA DEL PRODUCTO.
En esta etapa del proceso de diseño es donde se verifican cada una de
las características fisicas de la pieza que se ha diseñado, así como las
consideraciones que se deberán tener en la fabricación del molde para la
pieza de plástico. Los sistemas CAE (Ingeniería asistida por
computadora) mediante técnicas de FEA (Finite Element Analysis) y
análisis dinámico, son de gran utilidad para poder realizar el análisis de
ingeniería.
Con la obtención de la información que se despliegue en el sistema CAE,
se podrá validar la correcta interpretación de las consideraciones
expuestas en la etapa anterior o se realizarán pequeñas modificaciones al
diseño, las cuales ayuden a cumplir con todas las características que se
desean obtener.
89
A pesar de haber considerado las disposiciones del equipo de ingeniería
en el diseño conceptual de la pieza, es necesario realizar un análisis de
ingeniería lo suficientemente profundo, según los requerimientos y las
condiciones a las que estará sometida la pieza diseñada.
Los sistemas de ingeniería asistida por computadora, CAE (Computer
Aied Engineering), son herramientas de gran utilidad para esta etapa de
diseño. Mediante el análisis y la modelación de elementos finitos, los
sistemas CAE permiten realizar diversos estudios de ingeniería tales
como: Análisis estáticos, dinámicos y térmicos.
El método de elementos finitos es suficientemente general para poder
manejar problemas de formas y geometrías complejas, considerando las
propiedades del material, las condiciones de frontera, y cualquier
condición de carga.
Algunos de los sistemas CAE que podemos encontrar en el mercado son:
Ansys, Nastran, Patran, Cosmos, IDEAS Master Series, Algor, Moldflow,
Fluent, entre otros.
Con el uso de estos sistemas se extiende la capacidad del diseñador en
diversas formas. Primero, reduciendo el tiempo utilizado en organizar y
manejar la información y en operaciones repetitivas; ayuda al diseñador
a concentrarse en situaciones de diseño más complejas. Segundo, esto
permite al ingeniero analizar y resolver problemas complejos de una
manera rápida y completa. Finalmente, a través de los sistemas de
información basados en la computadora, el diseñador puede tener la
información de manera rápida de otras áreas de la compañía, como
ventas, mercadotecnia, manufactura, ingeniería, etc. [14)
Una consideración importante con el uso de estos sistemas es que, es
90
necesario tener una persona de experiencia y que sepa interpretar los
datos obtenidos, ya que el sistema desplegará información que tendrá
que ser analizada y validada por la persona encargada de realizar dicho
trabajo.
Hay que recordar que este sistema es sólo una herramienta, que ayuda a
realizar el trabajo y no es ella la que toma las decisiones.
4.6 INGENIERÍA DE DETALLE.
Esta parte del proceso consiste en la descripción completa del diseño, a
un nivel de detalle adecuado para man u factura. Esto consiste en el
arreglo, forma, dimensiones, tolerancias, y propiedades superficiales de
todas las partes individuales. Y donde los materiales y los procesos de
manufactura son especificados.
La eficiencia y la precisión con que se maneje la ingeniaría de detalle,
determina la rapidez con la cual el diseño se colocará en el mercado. La
utilización de los sistemas CAD en esta etapa del proceso de diseño
ayuda de forma significativa a lograr estos objetivos.
Existen cuatro factores de gran importancia en la ingeniería de detalle:
1- Estándares.
2- Componentes.
3- Tolerancias.
4- Materiales y procesos de manufactura.
La buena concepción de los estándares (puede tener una importante
influencia para lograr un diseño económico) sirve como una excelente vía
de comunicación tanto al interior como al exterior de la organización y se
91
refleja también, en el costo del producto.
La relación entre tolerancias cerradas y altos costos de manufactura es
generalmente reconocida. Sin embargo, el costo por reducir las
tolerancias dimensionales puede variar significativamente, dependiendo
de la criticidad de la dimensión que se pretende controlar. Un problema
común se presenta cuando se especifican tolerancias inadecuadas, desde
una superficie de referencia de manufactura. Es por eso que es muy
importante que el diseñador debe determinar cuidadosamente la
influencia de la precisión en el producto y especifiqqe las tolerancias
adecuadamente, basado en los requerimientos funcionales de la pieza.
A partir del diseño final de la pieza, es recomendable la fabricación de un
prototipo rápido, para tener una muestra del diseño final, mediante el
método que más convenga y se tenga disponible, lo que permitirá
depurar la pieza y atacar un mercado potencial en tiempo récord.
4.7 EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PROCESO DE DISEÑO PARA UNA PIEZA DE PLÁSTICO.
Para demostrar la metodología que propone este trabajo, se desarrolla un
ejemplo práctico.
Síntesis de la necesidad y planteamiento del problema..
Se plantea la necesidad de realizar el diseño de una botella de plástico
para envasar agua potable para la compañía XXXX. S.A. de C.V.
El recipiente deberá tener las siguientes características:
92
• Capacidad: 500 ml.
• Resistente al impacto.
• Que resista la presión del líquido.
• Que resistente a la deformación permanentemente, al sujetarlo
firmemente.
• Transparente (cristalino).
• Forma ergonómica y cilíndrica.
• Vida útil de 5 años mínimo.
• Libre de mantenimiento
• Reciclable.
• Bajo costo.
• Fácil de transportar y almacenar.
• Espacio para pegar la etiqueta de la compañía.
• Tenga grabado el nombre de la empresa en alto relieve.
• Contenga las especificaciones de reciclado y el tipo de material.
• Que sea de una sola pieza.
• Pueda permanecer en equilibrio.
Diseño conceptual de la pieza.
Después de realizar un ejercicio de lluvia de ideas y revisando las
consideraciones deseables de la pieza a diseñar, se llegó a la siguiente
conclusión.
Forma: cilíndrica.
Tamaño:62 mm de diámetro X 206 mm de alto
Espesor de pared: 1 mm
Material propuesto: PET
Proceso de fabricación: Inyección - soplo
93
Considerando las características descritas en la sección anterior, se
presenta el siguiente bosquejo de la pieza. Figura 4.2
Figura 4.2. Bosquejo inicial de la pieza de plástico.
Considerando las opiniones del equipo de ingeniería y manufactura, se
propone el diseño que se muestra en la figura 4.3, donde se consideró
que el proceso más conveniente para la fabricación de la pieza deseada,
es inyección soplo. Por tanto se tendrá que fabricar un molde de dos
cavidades, ranurado para que la pieza sea: rígida, no sufra
deformaciones permanentes y facilite su sujeción con las manos.
Con la ayuda de los sistemas CAD, se obtiene el perfil de la forma de la
botella que se desea obtener. Con éste se genera un modelo de
superficies, el cual ayudará a crear el modelo de la pieza en sólido. Que
94
servirá para generar el archivo .STL para la fabricación del prototipo
rápido de la pieza.
J Figura 4.3. Modelo de sólido de la figura.
La figura 4 .4 muestra el diseño final, considerando el espacio para
adherir la etiqueta, con el nombre del producto a envasar y las
especificaciones reglamentarias.
Una vez obtenido el diseño deseado y que éste haya sido aprobado por el
grupo responsable de este trabajo, se propone que se construya un
prototipo rápido para tener una mejor apreciación de la pieza. En la
sección 4.8 se describe el procedimiento recomendado para la fabricación
de un prototipo rápido por estereolitografia.
Ingeniería del producto.
Debido a que no es propósito de esta tesis el realizar un análisis de
ingeniería, no se presentan los cálculos requeridos para realizar la
ingeniería de detalle de la pieza diseñada. Sin embargo, es importante
que se considere como parte del proceso de diseño de la pieza de
plástico.
Figura 4.4. Diseño conceptual de la pieza propuesta.
Ingeniería de detalle.
En la figura 4.5 se muestra el plano realizado con un sistema CAD de la
pieza diseñada.
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Figura 4.5. P
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ieza diseñada.
97
4.8 GENERACIÓN DEL PROTOTIPO RÁPIDO.
Como ya se mencionó en el capítulo tres de esta tesis, la fabricación de
los prototipos rápidos presenta diversas ventajas. Por tal motivo se
recomienda en la metodología planteada, la fabricación de la parte que se
obtuvo del diseño conceptual y la pieza final.
Ya que se tiene la modelación geométrica del sólido mediante el sistema
de CAD, es necesario generar el archivo .STL, ya que éste es la base para
obtener el prototipo que se desea obtener. Para la generación del archivo
STL hay que considerar lo siguiente:
• Tecnología utilizada.
• Precisión requerida.
• Tipo de material a emplear.
Una vez que se obtiene el archivo .STL es necesario importarlo a un
software especializado, el cual generará la información necesaria para
que la máquina, donde se realizará el prototipo, pueda procesas la tarea.
En el caso del proceso de estereolitografía, el software se llama
MAESTRO (Figura 4.6), que genera los soportes necesarios para la
sustentación de la pieza, en la plataforma que estará sumergida en la
tina de resina, así como los parámetros de espesor de cada nivel de la
pieza y los movimientos que seguirá el rayo láser para el curado de la
resina.
98
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Figura 4. 6. Visualización del archivo . STL en MAESTRO.
Ya que se tiene la información necesaria (archivos), es necesario enviarla
a la máquina de estereolitografia (SLA-250, figura 4. 7), la cual es
controlada por una computadora.
Cuando la máquina SLA termina de fabricar el prototipo, es necesario
pasar éste por otros procesos, los cuales ayudarán a eliminar la resina
sobrante y darle una mejor consistencia así corno un mejor acabado.
Estos procesos son:
• Enjuague (solvente TPM).
• Lavado (agua).
• Curado.
• Acabado.
Figura 4. 7. Máquina de prototipos rápidos SLA 250.
Las figuras 4.8 y 4.9 muestran los procesos de lavado y curado
respectivamente.
Figura4.8 El prototipo en el sistema de lavado.
100
Figura 4.9 Aeza en el proceso de curado.
El tiempo de fabricación puede variar de acuerdo al volumen de la pieza,
a su forma, su colocación, y la precisión requerida.
En la figura 4 .1 O se muestra el prototipo rápido por estereolitografia que
tardó 32 horas en su fabricación.
En resumen, el realizar un buen diseño de la pieza y la fabricación de un
prototipo rápido, ayudará a eliminar retrasos o cambios de última hora,
lo que impactará positivamente en el costo y su éxito en el mercado.
Además auxiliará a que el diseño del molde y principalmente de las
cavidades del molde, puedan generarse rápida y correctamente.
101
Pi.gura 4.1 O. Prototipo rápido.
102
5. DISEÑO Y FABRICACIÓN DE CAVIDADES.
5.1 DEFINICIÓN DEL PROCESO.
La cavidad de un molde es una de las partes críticas que componen un
molde. Por tal motivo es muy importante que la fabricación de esta parte
se realice correctamente.
La generación de la cavidad de un molde, comienza con la forma de la
pieza que deseamos desarrollar. Los sistemas CAD/ CAM ayudan a
obtener de una manera rápida y segura la forma de la cavidad que
deseamos lograr, ya que la geometría generada en el diseño de la pieza,
se utiliza para obtener la forma que se desea en la cavidad.
5.2 DISEÑO DE CAVIDADES CON SISTEMAS CAD/CAM.
El diseño de las cavidades de un molde puede ser un proceso complejo o
sencillo, dependiendo de la forma de la pieza que se desea obtener. Para
realizar esta actividad es recomendado utilizar los pasos que se
establecen en el capítulo anterior referente al proceso de diseño de una
pieza de plástico (figura 4.1), pero aplicado en este caso al diseño de la
cavidad.
De la misma forma, se propone que exista un grupo interdisciplinario de
personas capacitadas que participe en este proceso, para lograr un
diseño correcto y confiable, donde estén incluidos los proveedores de las
materias primas, ya que podrán realizar algunas recomendaciones que se
deberán incorporar en el diseño de la cavidad, principalmente en lo que
se refiere a las contracciones de moldeo y al proceso de transformación
103
del plástico.
Para el desarrollo de este proceso se recomienda iniciar con la
fabricación del prototipo y la pieza (archivos CAD), lo cual facilita la
definición de la cavidad que le dará forma final a la pieza.
La modelación geométrica de sólidos, superficies y las operaciones que se
pueden realizar dentro de los sistemas CAD facilitan la realización de
este trabajo, ya que pueden ejecutar operaciones de escalamiento,
establecimiento de ángulos de desmoldeo u operaciones tales como la
unión, intersección o substracción.
Algunas cuestiones que pueden ayudar a definir la cavidad de un molde
son: Simetría, forma y estética del producto final, ensambles que se
necesiten realizar, complejidad de la forma, elementos en alto o bajo
relieve, así como partes huecas o con orificios internos, etc.
Algunas de las consideraciones de ingeniería que deberán considerarse
por el grupo que se encargue de realizar el diseño de la o las cavidades
de un molde, son (5):
• Material a moldear (tipo de plástico).
• Contracciones de moldeo.
• Desgaste y corrosión de la cavidad.
• Sistema de venteo.
• Proceso de fabricación.
• Acabado superficial de la pieza diseñada (textura).
• Tolerancias dimensionales.
Considerando los aspectos anteriormente mencionados, el grupo
104
encargado del diseño deberá definir cuestiones como: material con el
cual se fabricará la cavidad, tratamiento térmico, procedimiento de
fabricación (maquinado, electroerosionado, etc.), acabado superficial y el
o los mecanismos que formen la cavidad en caso de ser necesario,
incluyendo el orden adecuado en que se realizarán dichas operaciones.
5.3 FABRICACIÓN DE CAVIDADES CON SISTEMAS CAD/CAM.
El 90% de la fabricación de los moldes se realiza mediante procesos de
maquinado (3), y esto incluye la fabricación de las cavidades del molde.
Los procesos de maquinado más utilizados en la fabricación de cavidades
son: fresado, electroerosionado, sin omitir el torneado. Estos procesos
pueden ser realizados manual o automáticamente, mediante sistemas de
control numérico, como ya se mencionó en él capitulo 2 de esta tesis.
La utilización de los sistemas CAD/ CAM para la programación de las
máquinas de CNC, puede facilitar el proceso de manufactura de las
cavidades de un molde. Ya sea, para realizar el maquinado del electrodo
para generar la cavidad por el proceso de electroerosión o, el maquinado
mismo de la cavidad, directamente sobre el material (ver la figura 5.2), ya
que permite realizar la programación de los diferentes procesos de
maquinado de forma gráfica. Además, el sistema se encarga de generar
las trayectorias de maquinado óptimas (tool paths), de acuerdo a los
parámetros y condiciones que el programador defina.
Para realizar este proceso es recomendado contar con una persona que
conozca ampliamente los procesos de maquinado (fresado, torneado, etc),
y la utilización de las máquinas herramientas, ya que esta persona podrá
establecer los parámetros de maquinado adecuados, para obtener
buenos resultados.
105
Pi.gura 5.2 Maquinado de un electrodo y una cavidad.
Se recomienda seguir los sigui en tes pasos para la generación de las
trayectorias de herramienta, utilizando un sistema de CAD/ CAM; de
acuerdo al tipo de maquinado que se desee realizar.
1. Preparación de la geometría. En esta parte se deberá preparar la
geometría que se maquinará, mediante la modelación de superficies,
líneas y curvas, las cuales definen la forma de la pieza que se desea
obtener. Además es importante establecer la partición que tendrá la
cavidad, ya que esta generará la llamada línea de partición en la
pieza final.
2. Selección de la estrategia de maquinado. En esta etapa se definirá
la estrategia de maquinado que se utilizará durante la operación de
desbaste, semi-acabado o acabado, dependiendo de la cantidad de
material a remover y la forma que se desea obtener. Esto puede variar
106
de acuerdo a las capacidades del software de CAD/ CAM que se tenga
disponible. En la figura 5.3 se muestra unas las estrategias que
pueden ser seleccionadas del software Anvil Express.
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Figura 5.3 Estrategi.as de maquinado de un sistema de CAD/CAM.
3. Selección de la forma y el tamaño de la herramienta de corte.
Ésta es una de las partes más importantes del proceso de generación
de los tool paths, ya que dependiendo del tamaño y la geometría de la
herramienta de corte, el sistema calculará y realizará las
compensaciones necesarias para realizar los movimientos; los cuales
definirán la forma que se desea obtener. La selección de la
herramienta de corte se realizará de acuerdo a: tipo de material a
maquinar, tamaño de la pieza, proceso que se realizará y geometría
que se maquinará. El experto en el proceso de maquinado deberá
seleccionar de cada una de las herramientas que se utilizarán.
4. Definición de los parámetros de maquinado. En esta etapa se
introduce al software de CAD/CAM, los parámetros de maquinado a
que estará sometido el proceso. Esto se refiere al avance, la velocidad
y profundidad de corte, a la utilización de lubrirrefrigerante, a los
movimientos de entrada y salida de la herramienta de corte, los
107
movimientos de acercamiento y retiro, la distancia de seguridad, etc.
Todos estos parámetros se verán reflejados en el código que será
utilizado en la máquina de CNC.
5. Verificación y simulación de las trayectorias de herramienta.
Una vez que se ha generado la trayectoria de la herramientas por el
sistema de CAD/CAM, es necesario realizar una verificación de las
trayectorias. Algunos programas permiten realizar este proceso,
mostrando los movimientos que realizará la herramienta
seleccionada, así como el código que se generará para la máquina
herramienta o mediante la simulación del proceso en el monitor de la
computadora. Esto da la seguridad al programador como al operador,
de que la máquina realizará los movimientos adecuados para formar
la cavidad que se desea maquinar.
6. Postprocesado (generación del código). Una vez que se han
verificado y validado las trayectorias, es necesario generar el código
que el control de la máquina leerá y procesará. Esto se realizará
mediante un postprocesador que el sistema CAD/ CAM maneja. Los
postprocesadores pueden variar de acuerdo a la marca del
controlador y a la sintáxis que maneje. El programa obtenido del
postprocesado, tendrá que ser transmitido al controlador de la
máquina herramienta, lo que se logra mediante un disco flexible o
mediante un sistema de comunicación serial RS232 que se utiliza en
las computadoras; dependiendo de la capacidad de la máquina CNC.
7. Maquinado. Ya que la máquina contiene el programa a ejecutar, se
realiza la ejecución del programa. Previamente se tubo que haber
realizado los preparativos pertinentes para la correcta ejecución del
programa cargado, tales como: colocación de la pieza a maquinar,
definición del cero pieza y preparación de cada una de las
herramientas seleccionadas para el proceso.
Los pasos 3, 4 y 5 se realizarán las veces que sean necesarias, lo cual
108
permitirá obtener el mejor acabado posible, de acuerdo al plan definido
por el grupo encargado del diseño de la misma cavidad.
Posteriormente de haber realizado el maquinado del electrodo o de la
cavidad misma, se tendrá que continuar con los procesos subsecuentes
que requiere la cavidad; como: tratamiento térmico, rectificado y pulido.
Los cuales generalmente se realizan en forma manual y con
herramientas especiales.
5.4 EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PROCESO DE DISEÑO Y MANUFACTURA DE UNA CAVIDAD PARA UNA PIEZA DE PLÁSTICO.
Continuando con el ejemplo propuesto en el capítulo anterior se tiene lo
siguiente.
Diseño c!-e la cavidad utilizando software CAD/CAM.
Se comenzó considerando la simetría de la pieza anteriormente diseñada
y se evaluó la complejidad para obtener algunas de las formas que
contiene el diseño y que se validaron en el prototipo.
Considerando que el material con que se fabricará la botella es PET, se
considera una contracción de la pieza del 3% por lo que el tamaño de la
cavidad tendrá que ser modificada en la misma proporción. La figura 5.4
muestra el plano de la cavidad a máquinar.
La figura 5.5 muestra el modelo en superficies de una de las cavidades
definidas.
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el molde.
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p;,gura S. 5 Modelo en supe,jicies de una cavidad de un molde de soplo .
.lfaqutnado de la cavidad uttltzando un software CAD/CAM.
Una vez establecida la sección a maquinar y el material a procesar, se
procede a generar las trayectorias de las herramienta que removerán el
material necesario para obtener la forma que se desea.
Previamente, es necesario realizar una revisión de las herramientas
disponibles en el taller y seleccionar cada una de ellas de acuerdo a los
procesos de maquinado a ejecutar. También, es necesario extraer los
parámetros de las herramientas que el sistema CAM requerirá, tales
como: tipo de cortador, diámetro, longitud de corte, longitud de la
herramienta. En la figura 5.6 aparecen algunos de los parámetros que
son requeridos por el software Anvil Express concernientes a la
herramienta seleccionada.
111
Figura S. 6 Parámetros de la herramienta de corte.
Una vez seleccionadas las herramientas, se procese a definir cada una de
las trayectorias. Es decir, el desbaste, los semi-acabados y el acabado
final. Con este fin, el sistema CAD/CAM cuenta con diferentes
estrategias para la generación de los tool paths correspondientes a cada
proceso.
Se definirán en forma sucesiva iniciando con la operación de desbaste,
luego las de semi-acabado y finalmente la del acabado. La cantidad
trayectorias para los procesos mencionados puede variar, de acuerdo a
los pasos de maquinado que se hayan decidido realizar. Para cada uno
de los procesos se tendrán que definir las parámetros de corte, tales
112
como: revoluciones a la que girará la herramienta (o la pieza en el caso
del torneado), velocidad de avance, profundidad máxima de corte,
utilización de lubrirrefrigerente, movimientos de entrada y salida de la
herramienta (ángulo de desplazamiento, movimientos de acercamiento o
retiro, distancia de seguridad para movimientos rápidos), el
sobrematerial, etc. Las figuras 5. 7 a 5. 9 muestran las diferentes
trayectorias de herramienta para el maquinado de la cavidad que
formará la botella.
Pi.gura 5. 7 Trayectoria de desbaste.
113
Figura 5. 8 Trayectoria de semi acabado.
Figura 5. 9 Trayectoria de acabado.
114
Una vez generadas las trayectorias de herramienta, éstas se deben
verificar. Existen programas de CAD/CAM que permiten efectuar la
simulación del maquinado, lo que es de gran ayuda porque se permite
hacer las modificaciones necesarias para obtener un buen maquinado y
ayudará a prevenir errores en el proceso.
Las figuras 5.10 a 5.12 muestran la simulación de cada una de las
trayectorias generadas.
Pi.gura 5.1 O Simulación del proceso de desbaste.
115
Fi.gura 5.11 Simulación del proceso de semi acabado.
Pi.gura 5.12 Simulación del proceso de acabado.
116
Finalmente, se tendrá que realizar el post-procesado de cada una de las
trayectorias que se generaron, para obtener el código CNC que se
trasmitirá a la máquina de control numérico. La figura 5.13 muestra los
parámetros que se introducen para la generación del código CNC.
Figura 5.13 Parámetros para el código CNC.
Después de tener el código, éste se envía a la máquina de control
numérico para ejecutar el programa generado y obtener la pieza
maquinada.
Las figuras 5.14 a 5.17 muestran el proceso de maquinado utilizando la
máquina de control numérico.
117
Pi.gura 5.14 Proceso de desbaste.
Pi.gura 5.15 Proceso de semi acabado.
118
Pi.gura 5.16 Proceso de acabado.
Figura 5.17 Cavidad maquinada en cera.
119
Con este ejemplo, es posible darse cuenta las ventajas que ofrece un
sistema de CAD/CAM integrado, el cual permite realizar desde el proceso
de diseño hasta la programación de las máquinas CNC para la
manufactura de un producto.
Las ventajas y desventajas que es posible destacar de éste tipo de
aplicaciones tecnológicas se discutirán a manera de conclusiones en él
capitulo siguiente.
120
6. CONCLUSIONES.
El trabajo realizado en esta tesis fue desarrollado de la siguiente manera:
El capítulo uno presentó los antecedentes, la introducción y a la
justificación de la tesis. En el capítulo dos se mostraron los
conocimientos fundamentales de los moldes para piezas de plástico, así
como los procesos donde se utilizan éstos; también se mostraron los
distintos métodos de fabricación de los moldes. El capítulo tres contiene
la información fundamental sobre los sistemas CAD/CAM y los
prototipos rápidos, mostrando las ventajas y desventajas de este tipo de
tecnología. En el cuarto capítulo se planteó la metodología propuesta
para el diseño de piezas de plástico, utilizando sistemas CAD y prototipos
rápidos; y se aplicó a un modelo de una botella de plástico y se obtuvo
un prototipo en estereolitografia de la pieza. El capítulo 5 contiene la
metodología para el diseño y la manufactura de las cavidades de un
molde, así como la aplicación de la metodología propuesta para el caso
de una botella de plástico. En este capítulo se muestra la utilidad de los
sistemas CAD/CAM tanto para la obtención de las cavidades del molde,
como para la programación asistida de la máquina de control numérico,
que se utilizó para la fabricación de la cavidad diseñada.
Después de realizado el trabajo, se concluye que se cumplieron los
objetivos planteados en la tesis, los cuales consisten en:
} Desarrollar una metodología, que integre las tecnologías de los
sistemas CAD/ CAM y prototipos rápidos, para el diseño y
fabricación de cavidades de moldes permanentes para piezas de
plástico.
} Aplicar la metodología desarrollada a un caso práctico.
121
Durante el desarrollo del trabajo de diseño se observó lo siguiente:
• Los sistemas CAD permiten realizar el diseño de un producto de
manera rápida y confiable.
• Los sistemas CAD/CAM permiten realizar en forma eficiente y
confiable, los cambios necesarios en el diseño de la cavidad del molde,
como son, los cambios dimensionales, causados por la contracción del
material, los ángulos de desmoldeo y el sistema de venteo.
• El modelado geométrico (modelos de alambre, superficies y sólidos)
permite visualizar el diseño conceptual de la pieza a desarrollar, en
forma rápida, transparente y confiable.
• El modelado geométrico ahorra tiempo, dinero y esfuerzo en la
generación y transmisión de la información, a otras áreas de la
empresa.
• El trabajo interdisciplinario permite ampliar el conocimiento que
posee cada uno de los integrantes del equipo, lo que agiliza el proceso
de diseño y manufactura.
• La participación de los proveedores en los grupos de diseño,
contribuye con sus conocimientos y experiencia; también puede
contribuir a encontrar soluciones adecuadas al problema que se
pretenda solucionar.
122
Durante el desarrollo del trabajo de manufactura se observó lo siguiente:
• Los sistemas CAD/ CAM permiten simular el maquinado y visualizar
el efecto de los parámetros tecnológicos y las trayectorias de
herramienta generadas. También permiten el aprendizaje de los
diferentes procesos de maquinado, de una manera segura y no muy
costosa.
• Los sistemas CAD/ CAM facilitan la programación de las máquinas
CNC, ya que la visualización de los movimientos de la máquina,
permite eliminar errores y optimizar el proceso de maquinado.
• La base datos del sistema CAD/ CAM guarda la información aportada
por los expertos del maquinado, lo que permite disponer de ella en
futuras ocasiones.
• Los prototipos rápidos permiten visualizar y palpar rápidamente la
pieza diseñada, lo que ayuda a detectar los errores cometidos y
modificarlos. También contribuyen a que el producto pueda colocarse
rápidamente en el mercado.
PERSPECTIVAS
Los avances que se están desarrollando en el ámbito de los sistemas
CAD/ CAM y los prototipos rápidos, permiten seguir trabajando con ellos
y ampliando su aplicación en el diseño y manufactura de partes para
moldes. A continuación se citan algunas posibilidades.
• La metodología presentada en la tesis puede ser aplicada en el diseño
y manufactura de otros componentes de los moldes, tales como:
123
Sistema de enfriamiento, mecanismos de expulsión de la pieza de
plástico (botadores), placas porta cavidades, canales de alimentación,
etc.
• Se propone mejorara y aplicar los cuestionarios de los anexos A y B,
así como su aplicación mediante sistemas expertos.
• Utilizar sistemas CAE y de simulación de procesos para verificar los
diseños realizados, de cada unos de los componentes de un molde; lo
cual ayudará a optimizar el trabajo realizado y a conservar los
conocimientos empleados en el proceso.
• Los prototipos rápidos se pueden utilizar en la manufactura de
cavidades para moldes de corridas cortas. Esta tecnología permite
realizar el molde de una pieza la cual no necesita una producción
muy grande de piezas. El molde se tendrá que fabricar mediante un
proceso de sinterizado de polvos.
• Se propone generar una metodología para la fabricación de réplicas de
prototipos mediante la generación de moldes por medio de resinas
(silicón).
124
ANEXO A
ITESM-CEM
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE UN PRODUCTO
Diseño e ingenieria
• ¿ Qué función tendrá la pieza ( s) a diseñar?
• ¿ En qué ambiente realizará su función u operación?
• ¿ Cuál es el tiempo estimado de servicio?
• ¿ Requerirá de algún tipo de mantenimiento?
• ¿ Cómo será su uso?
• ¿ Cuál será su principio de funcionamiento?
• ¿ De qué tamaño desearía que fuera?
• ¿ Cuánto cree que pese?
• ¿ Tendrá que ser atractivo a la vista?
• ¿ Qué clase de acabado le gustaría que tuviera o necesitaría?
• ¿ De qué tipo de material se fabricaría?
• ¿ En cuanto tiempo se degradará el producto?
• ¿ Tendrá una forma ergonómica?
• ¿ Podrá reciclarse o utilizarse después de su vida útil?
• ¿ Qué normas de seguridad deberá cumplir?
125
Finanzas y Mercadotecnia
• ¿ Cuánto estima que será el costo del producto?
• ¿ Cuánto se quiere gastar en producción?
• ¿ Existe dicho producto en el mercado?
• ¿ Lo produce su competencia?
• ¿ Que ventaja competitiva tendrá su producto?
• ¿ Que clase de persona es la que utilizará su producto?
• ¿ En cuanto tiempo desea que su producto este en el mercado?
Producción y manufactura
• ¿ Mediante qué proceso de manufactura se produciría?
• ¿ Requerirá de procesos complicados?
• ¿ Dónde lo distribuirá?
• ¿ Tendrá que embarcarlo para su distribución?
• ¿ Cómo piensa empaquetarlo para su distribución?
• ¿ Cuántas piezas piensa producir?
• ¿ Será fácil de manufacturar?
Calidad
• ¿ Qué normas debe cumplir?
• ¿ Qué clase de pruebas de calidad deberá de pasar?
• ¿ Qué tipo de pruebas se someterá?
Compromisos
• ¿ Qué políticas de imagen y diseño establece la compañía?
• ¿ Qué clase de restricciones impone el mercado al producto?
126
• ¿ El producto ya está patentado?
• ¿ Qué factores políticos y sociales podrían afectar a su producto?
127
ANEXOB
ITESM-CEM DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
SELECCIÓN DE MATERIALES PLÁSTICOS.
Pasos para la selección de el material adecuado.
o Identifique los requerimientos para la aplicación que esta diseñando.
Mecánicas:
Carga
Impacto
Desgaste
Térmicas
Rango de temperatura
Temperatura máxima de exposición.
o Identificar el ambiente químico de trabajo.
Definir los esfuerzos químicos
La temperatura
El tipo y tiempo de contacto o exposición con el ambiente.
o Identificar las necesidades especiales
Regulaciones (UL, SEMARNP, NOM, etc.)
128
Exposición a rayos UV
Transmisión de la luz (Claro u Opaco)
Resistencia a la fatiga
o Definir los costos
o Definir las consideraciones de procesamiento
Moldeo por inyección
Moldeo por soplo
Moldeo por extrucción
Termo formado
o Definir los requerimientos de ensamble.
Adhesión
Pintado
o Revisar materiales utilizados en aplicaciones comerciales parecidas.
Con esta información recabada con este listado provee una base para la
selección apropiada de un plástico o una resina termoplástica para
alguna aplicación.
El uso de bases de datos electrónicas proporcionada por diversos
productores de plásticos pueden ayudar a realizar una buena selección
del material a utilizar.
129
BIBLIOGRAFÍA
[1] Richardson, Terry and Lokensgard, Erik. Industrial Plastics, Theory and Aplication, Third Edition. Delmar -Publishers Inc., USA, 1996.
[2] Bodini,Gianni y Cacchi, Franco. Moldes y máquinas de inyección para la transformación de plásticos (tomo I y II). Edit. Me Graw Hill, México, 1993.
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[5] IMPI. Enciclopedia del plástico. México, 1996.
[6] Zeid, Ibrahim. CAD/CAMTheoryaru1Practice. Me Graw Hill, USA, 1991.
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[10] BANCOMEXT. Banco electrónico de información. México, Sep. 1997.
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