La importancia del análisis Moldflow antes de producir piezas de plástico

En nuestro manual de elaboración de un cuaderno de cargas, que podréis descargar en el artículo del mismo nombre, explicamos que una de las claves para definir los puntos críticos que deben controlarse en una pieza de plástico es realizar un análisis Moldflow.

Pero ¿qué es un análisis Moldflow? ¿Por qué es tan importante hacer este análisis al diseñar una nueva pieza de plástico? ¿Y cómo permite definir los puntos críticos de una pieza, es decir las zonas de la pieza que tendrán problemas de calidad?

Éstas son algunas de las preguntas que más de uno debe preguntarse. El vídeo que podréis ver a continuación, realizado por la empresa Autodesk especializada en soluciones de prototipado digital, responderá a todas estas preguntas.

Os dejo debajo del vídeo la traducción de los comentarios. El número delante de cada párafo corresponde al mínuto en el que el comentario se está haciendo, lo que permitirá a nuestros lectores con más prisa de ir directamente a la sección que les interese.

Hola, soy Brian Sather, el especialista en soluciones para productos en Autodesk. Quiero tomar algunos minutos para explicaros cómo hacer un estudio Moldflow con Autodesk, el software de prototipado digital.
Voy a hacer un par de demos rápidas para enseñaros lo que el Moldflow realmente hace.

0:23 Primero, tengo que decir que diseñar una pieza de plástico que sea fabricable no es nada fácil. Hay muchas cosas que pueden ir mal. Aquí podéis ver dos fallos que convergen y crean una imperfección en la superficie de la pieza.
La pieza puede contraerse, o torcerse, y esto, obviamente, no es bueno. Podéis tener zonas que se hunden, y que van a “destruir” los datos estadísticos de vuestra pieza; o zonas vacias, que van a dañar la estructura de vuestra pieza.

Y todas estas cosas que estoy enseñando ahora mismo son cosas que van a resultar del mismo proceso de fabricación. No existe ningún proceso de prototipado físico que sea capaz de predecir de manera precisa cuál será el aspecto de la pieza, o cómo se va a comportar cuando salga del molde.
Así que disponemos de algunos métodos para poder intentar predecir este tipo de defectos.

Uno de los métodos es usar magia negra, con sacrificios de animales… Bueno, es una broma.

1:12 Ahora en serio, sí que existen dos maneras para un proyectista para saber si algún defecto va a afectar su pieza.

1:16 La primera consiste en llevar a cabo todo el proceso tradicional de desarrollo:

• el diseño industrial
• el diseño mecánico
• el diseño y la fabricación del molde, que puede costar de 50000$ a millones de dólares

Luego envías el molde a la otra punta del mundo, a la planta de producción. Lo pones debajo de la prensa, rezas para que funcione, y luego… ¡ te asustas al ver lo que sale del molde! Es un desastre, como no puedes rellenar bien el molde las piezas salen con zonas no hechas; o tu ciclo de producción es tan largo que no puedes producir tus piezas de manera rentable.
¡Y todas estas cosas pasan todo el tiempo!

Y ¿qué haces una vez que has encontrado el defecto? Vuelves al diseño, y modificas tu molde, lo que te cuesta mucho tiempo, y mucho dinero, y los costes del proyecto acaban disparándose.

2:04 Pero la buena noticia es que existe una mejor manera de predecir si, y cuando, los fallos van a ocurrir.

Usando la simulación: y aquí es donde interviene el Moldflow, que simula el proceso de inyección de la pieza, y ayuda a los diseñadores de piezas y de moldes a identificar las zonas en las que posibles defectos pueden aparecer muy pronto en el proceso de diseño, lo que les permite disponer de muchas opciones para corregirlos.
Además, el Moldflow tiene la ventaja suplementaria de permitirte realizar varias configuraciones de diseños para ver cuál podrá ser fabricado mejor y de forma más rentable.

2:32 Ahora vamos a ver cómo realizar un estudio Moldflow con el software Autodesk.
Quisiera haceros unas demos rápidas para que podáis ver cómo funciona.

2:42 Lo que quiero enseñaros primero es el Moldflow Adviser, nuestro software muy fácil de usar e ideal para los diseñadores. Esto es una maneta de juego que tenemos que fabricar, y os voy a enseñar el mapa de presentación de los problemas de producción que puede tener.
Básicamente, lo que aparece en este mapa son unas zonas amarillas y rojas; son áreas de la pieza que no son muy fabricables, lo que significa que vamos a tener problemas de calidad en estas zonas. Usando la herramienta “Examinar”, vamos a determinar cual es la causa de este problema.

3:06 Al hacer clic en esta zona roja, aquí, me indica que el tiempo de enfríamiento es muy largo. Y si doy la vuelta al CAD para determinar cual es la causa de este problema, veo que tenemos aquí dos tetones muy espesos. Hay mucho material aquí, lo que significa que tardará más en enfriarse, y se contraerá más que el resto de la pieza. Y esta contracción va a hacer que en la superficie de la pieza aparecerá una zona hundida, y esto es un defecto visual que obviamente no queremos tener en este tipo de producto.
Para daros una idea de las implicaciones que tendría el hecho de no encontrar este defecto suficientemente pronto, si tuvieramos que enviar esta pieza y producir un molde para ella, quitaríamos ya acero del molde para formar estos tetones tan espesos, y la única manera de volver a añadir material en estas zonas del molde sería soldando.
Esta operación no sólo requiere tiempo y es cara, sino también que reduce la calidad del molde, y aumenta los riesgos de que éste se rompa durante la producción, lo que provocaría demoras aún más grandes.

4:00 Así que sabemos que esto es un problema que tenemos que resolver, tenemos que tomar en cuenta estos tetones.
Si hacemos clic en esta zona amarilla, nos dice que la tensión aplicada en esta zona supera los límites recomendados, y lo interesante de este defecto es que puede ser algo que no veas cuando la pieza sale del molde, pero que verás cuando la pieza empiece a usarse, ya que se romperá. Si volvemos a nuestro software de diseño, haremos un cambio rápido para mejorar los tetones, y volveremos a pasar en modo Adviser. Al hacer de nuevo un análisis, veremos que ahora la pieza sale completamente en verde, y que hemos solucionado dos problemas que podrían haber sido muy grandes en producción.

4:39 Para esta otra pieza, os voy a enseñar otro tipo de aplicación para realizar un análisis Moldflow ; se trata de una aplicación de alta calidad, muy potente, que suele ser usada más bien por diseñadores de piezas de plástico experimentados. La pieza que tenemos, en este caso, es una consola que se monta en un camión articulado. Esta pieza va a tener un acabado en imitación de madera, que corresponde a las zonas que vemos aquí en rojo. Esto es importante porque este acabado de madera se hace insertando un capa fina de film en el molde, y moldeando la pieza de plástico alrededor de esta capa. Lo bueno de este proceso es que no tendremos que hacer nada más en esta pieza una vez sacada del molde. Una vez la pieza moldeada, se enviará al cliente. Lo malo de este proceso es que la capa de film puede actuar como una barrera térmica en el molde, cuya función es enfriar el plástico, y la pieza de plástico en sí. Así que tenemos que tomar en cuenta la dificultad que esto puede representar. Para hacerlo, debemos asegurarnos de que el enfríamiento de la parte superior y de la parte inferior de la pieza es constante, porque si no lo es provocaremos tensiones en la pieza y saldrá deformada.

5:44 Por eso aquí hemos representado la pieza, que aparece en verde, la capa de film, que aparece en rojo, así como nuestro sistema de inyección, que envía plástico dentro de la pieza. También hemos diseñado el sistema de enfriamiento del molde para determinar qué efecto va a tener en el alabeo general de la pieza. Si iniciamos el análisis, lo que podemos comprobar es la desviación de la pieza, ya que esto es el resultado final que tenemos que asegurar. Podemos ver cuánta desviación la pieza va a tener por la manera con la que hemos diseñado el molde. Aquí vemos que la pieza tendrá una desviación de 6mm, lo que en este tipo de pieza será probablemente inaceptable. Para solucionarlo, el moldista puede cambiar el sistema de inyección, modificar la manera de rellenar la pieza de plástico, o el sistema de enfríamiento, para modificar la manera de enfriar la pieza.
Luego, el diseñador de la pieza puede hacer modificaciones en su geometría para intentar minimizar este problema también. Lo importante es saber que disponemos de todas estas opciones al inicio del proceso de producción, podemos determinar cómo se va a comportar la pieza incluso antes de que se haya empezado a fabricar.
Disponemos de muchas opciones para minimizar estos efectos en fases preliminares del proceso.

6:46 Estas son algunas de las opciones de las que disponéis con Autodesk Moldflow 2010. Este software está recomendado por diseñadores de piezas, ya que permite identificar muy pronto defectos que aparecerán en la pieza como resultado de su geometría, y puede ser usado también por moldistas para estudiar la cavidad del molde, diseñar el sistema de inyección que enviará el plástico a la pieza, así como crear un sistema óptimo de enfríamiento del molde. Además, este software va más allá, ya que puede simular prácticamente cualquier proceso de moldeo, así como diseñar modelos muy complejos, o modelos teniendo relaciones complejas con los moldes. Al final, la cuestión es conseguir una buena pieza a la primera, y esto es lo que Autodesk Moldflow 2010 permitirá.

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