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La importancia de la simulación: Conceptos de diseño de molde

Por RJG, Inc. Conceptos de clase de Diseño de Moldes para Inyección

Hoy en día, y con el apoyo de la tecnología, existen pocas razones para no predecir con exactitud el resultado de algo. En inyección, por ejemplo, antes de fabricar el molde, podemos obtener un vistazo interno, a fin de ahorrar costos y prevenir problemas dimensionales y estéticos.
Sobre la simulación en el diseño de moldes, tema que concierne a este artículo, la precisión se basa en siete puntos clave:

1) Mallas (Mesh)

Cuando se crean mallas, existe un balance entre precisión y el tiempo que la computadora tarda en desarrollar los cálculos. 500 mil elementos de mallas proveen resultados en algunas horas.
Para una exactitud en simulación, las capas entre el grosor de una pieza son críticas: Las temperaturas del plástico bajan rápidamente debido al contacto directo con un molde frío. Las capas de la parte moldeada se forman. Las tasas de transferencia de calor cambian con el grosor, lo que impacta directamente en la presión, el encogimiento y las dimensiones.

2) Algoritmos

En el software de análisis existen cantidades masivas de cálculos que proveen resultados precisos. Estos incluyen (pero no limitados a) presión, temperatura, y velocidad. Hay que recordar que, a través del análisis, se consideran múltiples ecuaciones sobre el mismo elemento.

3) Caracterización

Entre más se conozca sobre el comportamiento del material bajo diferentes presiones, velocidad y temperaturas, mejor será el resultado. Un material totalmente caracterizado es uno que ha sido probado con todas las entradas de datos requeridas por el paquete de software.

4) Diseño de Molde

Es obligatorio un modelo que contenga el sistema completo de fundición (colada caliente o fría), canales de enfriamiento, y selección de metal. Sin éste, predecir las pérdidas de presión será complicado.
Olvidar pequeños detalles en la geometría del sistema de compuertas de colada caliente provocará impactos negativos en los resultados.

5) Máquina de Moldeo

La mayoría de los moldes trabaja con parámetros de una simulación. Si esto no se toma en consideración, obliga a la compañía a aceptar márgenes menores de utilidad y/o a mover el molde a una máquina con más capacidad si existe una disponible.

6) Proceso y Usuario

El llenado de la cavidad se basa en las características del producto final. En paredes delgadas, el flujo debe ser rápido para evitar que las paredes se congelen. En otras aplicaciones, como en el moldeo de lentes, el flujo debe ser inverso, para que la pared se congele, pero no del todo.

7) Tipo de Análisis

Existen cuatro tipos de análisis:

a) Llenado. Calentamiento por fricción (shear rate), estrés por fricción, trampas de aire, líneas de fusión, presión de inyección, entre otros.
b) Empaque. Provee sello de compuerta, hundimientos potenciales, y vacíos.
c) Enfriamiento. Determina el tiempo de ciclo total a partir del grosor y sección del material.
d) Deformación. Es inherente a la mayoría, si no es que a todas las partes plásticas moldeadas. Es una cuestión de escala.

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