Aplicaciones CAE en El Diseño de Moldes de Inyección de Termoplásticos
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7/25/2019 Aplicaciones CAE en El Diseo de Moldes de Inyeccin de Termoplsticos
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En la Universidad Politcnica
Salesiana, se han venido incor-
porando estas aplicaciones
CAE dentro de las diversasreas de diseo, mediante pro-
yectos de tesis en los que se
han generado aplicaciones
concretas que han servido para
validar los resultados obteni-
dos por medio de la simula-
cin, como el que se trata en
este artculo, especficamente
del programa MPI 3.1.
Los resultados que se han obteni-
do por medio de clculos analti-
cos empleando mtodos de reso-
lucin numrica, aplicacin de
diagramas y mediante la simula-
cin en MPI 3.1 han mostrado
gran similitud, con diferenciasporcentuales que van desde el
0.25% al 20%, lo que valida indis-
cutiblemente la fiabilidad de es-
tos resultados.
!
La familia Modlflow Plastic In-
sight (MPI) posee mdulos con
capacidad de simular el llenado,
empaquetamiento y enfriamien-
to del molde (multicavidad y/o fa-
miliar).Los dos primeros mdulos
son para simular el llenado y em-
paquetamiento del molde (MPI-
/Fusion y MPI/Flow), en este casono solamente se introducen los
parmetros mencionados ante-
riormente, sino que tambin se
introduce la mquina con la cual
se va inyectar el molde, la relacin
d/l, el recorrido del pistn, la velo-
cidad, cmo y cundo se va a ha-
cer el cambio de presin de in-
yeccin a presin sostenida y cul
debe ser este tiempo.
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En la actualidad la gran mayora
de los procesos de produccin en
serie se fundamentan en el dise-
o de nuevos productos, en la in-geniera de los materiales y en la
ingeniera de los procesos, por
ello se han creado productos que
requieren la utilizacin de mate-
riales con mejores propiedades y
cuyos procesos de transforma-
cin garantizan la calidad de los
productos sin reducir la eficien-
cia productiva y econmica. El
grupo de materiales que ms ha
crecido en su aplicacin es sin
duda el de los polmeros; que hanalcanzado volmenes de aplica-
cin como materia prima sobre el
80% con extensas aplicaciones
en todas las ramas industriales.
A partir de las herramientas CAE,
el diseo de las piezas plsticas
se estudia desde el punto de vis-
ta mecnico-resistente y desde el
punto de vista de la fabricabili-
dad de las mismas, mediante latecnologa de inyeccin.
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Las tecnologas modernas de
diseo, anlisis, manufactura y
generacin de prototipos rpi-
dos (CAD/CAM/CAE y Rapid
Prototiping) son herramientas
indispensables para la empresa
manufacturera actual. Ya que
posibilitan:
Acortar el Ciclo de Diseo-Ma-
nufactura.
Evaluar Alternativas de Diseo
y Simular los Procesos de Fabri-
cacin.
Evitar Costosos Errores durante
el Proceso de Manufacturacin.
Elevar la Calidad de los Produc-
tos y de la Informacin Tcnica.
Disear, Analizar, Fabricar y
Vender sin Perder el Tiempo
por Ensayo y Error.
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Los paquetes que se pueden en-
contrar en la actualidad con apli-cacin directa en el diseo y pro-
duccin de piezas plsticas son
entre otros:
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Figura2.- Clculo de la presin de inyeccin mediante programa
MPI.3.1
De igual manera se puede visualizar las zonas en donde tendr lugar los atrapamientos de aire al interior
de la pieza inyectada.A partir de estos parmetros de diseo se pueden efectuar las correcciones necesarias a fin de garantizar
un producto final con las exigencias de calidad requeridas.
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El tercer mdulo es el MPI/Cool,
con ste se simula la etapa del
enfriamiento, para eso cuenta
con una base de datos de los me-
tales ms utilizados para hacer
moldes, as como una base dedatos de los refrigerantes ms
comunes, este mdulo permite
al usuario dibujar el sistema de
refrigeracin, y darle los parme-
tros necesarios para obtener re-
sultados como: la distribucin fi-
nal de la temperatura de la pieza,
la temperatura de salida del refri-
gerante, si debe o no llevar inser-
tos de otro material (CuBe), si de-
be o no llevar baffles o bublers,
No. de Reynolds, distribucin dela temperatura en toda la super-
ficie del molde, etc. A partir de
este mdulo, existen mltiples
mdulos muy especficos de-
pendiendo del tipo de inyeccin
que se realiza o el resultado final
que se quiere estudiar, alguno de
ellos son: MPI/Warp (Alabeo y
deformaciones), MPI/Stress (es-
tudio de cargas), MPI/Gas (Inyec-
cin asistida por gas), MPI/RIM
(Inyeccin de hule y/o termoes-tables), etc.
En la figura se muestra un repor-
te de la variacin de temperatura
que alcanza el lquido de refrige-
racin al interior de los canales,
producto de la transferencia de
calor en la etapa de atemperadode la pieza inyectada.
Es posible determinar las defor-
maciones y contracciones que se
producirn en las piezas una vez
que han sido moldeadas, en el si-
guiente reporte se pone de ma-
nifiesto el efecto de las contrac-
ciones en todas las direcciones:
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Determinacin de los puntos de atrape de aire mediante
programa MPI.3.1
Determinacin de la temperatura del lquido refrigerante
mediante programa MPI.3.1
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Determinacin de la contraccin volumtrica mediante
programa MPI.3.1
El archivo de entrada para cual-
quiera de estos programas es un
archivo de extensin .STL, si el
CAD elegido genera este archivo
no existe ningn problema, los
CAD ms reconocidos son: Pro-E,
Catia, Inventor o Mechanical
Desktop y Solidworks.
I::B:
Es vital encontrar parmetros
propios de diseo, enmarcados
en las normas correspondientes
con aplicacin de elementos es-
tandarizados empleando mode-
los matemticos y con la gran
ayuda de sistemas de simulacin
por computador que brinden se-
guridad en los procesos.
La recomendacin para utilizar
cualquiera de estos programas
depende ms que todo del n-
mero de moldes a fabricar por
ao, as como del tipo de piezas, y
los problemas ms comunes que
se tienen con los re-trabajos de
los moldes. Una vez que la pieza
pasa las pruebas de manufactu-
rabilidad y tiene la aprobacin
del departamento de diseo de
producto, entonces es cuando en
el departamento del taller de
moldes se empieza a disear por
completo todo el molde y para
esta etapa lo ms recomendable
es utilizar el MPI, el usuario de es-
te programa debe conocer en de-
talle cuales son las caractersticas
ms importantes del diseo de
moldes, as como estar en la ca-
pacidad de ajustar parmetros
de inyeccin en la simulacin.
Concientes de la importancia
que tiene el diseo dentro de la
Ingeniera Mecnica, la Universi-
dad Politcnica Salesiana sigue
incursionando en el conoci-
miento, generacin y aplicacin
de estas herramientas que vuel-
ven a la prctica del diseo en
una tarea de mayor eficiencia
dentro del campo de la produc-
cin industrial.
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1 Informacin proporcionada por ATGroup Software, representantes exclusivos de Moldflow en Latinoa-
mrica.
Reportes grficos tomados de Tesis De Ingeniera Optimizacin del proceso de diseo de moldes para
termoplsticos. Jorge Fajardo, S. Ingeniera Mecnica.