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Oferta tecnolgica
TECNOLOGA DE MOLDEO PORINYECCIN ASISTIDA POR GAS
(GAIM)
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Oferta tecnolgica:
TECNOLOGA DE MOLDEO POR INYECCIN ASISTIDAPOR GAS (GAIM)
RESUMENEl fundamento de la tcnica de moldeo por inyeccin
asistida por gas (GAIM),
consiste en un llenado parcial, casi completo, de la cavidad con
un polmeroconvencional, seguido por la inyeccin de un gas inerte a
presin. Este gasinerte, normalmente nitrgeno, empuja el material
termoplstico fundidocompletndose el llenado de la cavidad. La
penetracin del gas genera unacapa de polmero en las paredes del
molde, de forma que la pieza polimricaqueda hueca en aquellas zonas
que han sido atravesadas por el gas.
La tcnica GAIM ofrece una serie de ventajas respecto al moldeo
por inyeccinconvencional, derivadas principalmente de la presin
insignificante que ejerceel gas, tales como: reduccin de la fuerza
de compresin, reduccin de lasmarcas de penetracin, reduccin del
estrs residual y ciclos ms cortos. El
Departamento de Ingeniera Qumica de la Universidad de Alicante
ha aplicadocon xito un paquete completo de software (CAE) para
definir las pautas deldiseo de moldeo y seleccionar las condiciones
ptimas del proceso.
Se buscan empresas a las que transferir la experiencia y los
conocimientosnecesarios para producir piezas que demanden la mejor
calidad.
DESCRIPCIN TCNICADentro del campo de la transformacin de
plsticos, el proceso de moldeo por
inyeccin asistido por gas (GAIM) est experimentando un rpido
crecimiento.A pesar que la tcnica GAIM es una variante del moldeo
por inyeccinconvencional, en muchas ocasiones se confunde con la
tcnica de soplado.Esto se debe a que en ambos procesos se producen
piezas que secaracterizan por tener secciones huecas. Sin embargo,
la mayor diferenciaradica en el tamao de la zona hueca que se crea
en el interior de la pieza. Enla inyeccin por gas, el espesor de la
pared obtenido es mayor debido a que el
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ncleo interior de gas es ms pequeo que en la tcnica de
soplado.Generalmente, en una pieza obtenida por inyeccin de gas la
reduccin depeso alcanzada, en aquellas secciones que han sido
atravesadas por el frentede gas, es menor del 10%. Por el
contrario, en el soplado esta reduccin llegahasta el 80%.
El proceso de inyeccin asistida por gas (GAIM) se puede
describir como unproceso de tres etapas simples (Figuras de la 1 a
la 3). En primer lugar, seinyecta el polmero fundido sin llegar a
ocupar completamente la cavidad. Elvolumen ocupado oscila entre el
75 y el 98% del volumen de la cavidad demoldeo (Figura 1). Tras un
cierto intervalo de tiempo, se inyecta el gas(generalmente
nitrgeno), que empuja al polmero, completando el llenado dela
cavidad (Figura 2). La tercera etapa (Figura 3), denominada etapa
decompactacin con gas, se utiliza para contrarrestar la contraccin
que sufre elplstico al enfriarse.
VENTAJASAlgunos de los beneficiospotenciales de la tcnica
GAIMson:
Uso de mquinas con untonelaje menor.
Figura 1. Llenado del polmero hasta un porcentajepredeterminado
de la cavidad.
Menores presiones deinyeccin.
Mejora en la calidad de laspiezas.
Reduccin en el tiempo delos ciclos frente a lassecciones
slidas.
Figura 2. Inyeccin del gas.
Elevada relacinfuerza/peso.
Reduccin/eliminacin de lasmarcas de penetracin.
Figura 3. Etapa de compactacin con gas. Menor combamiento.
El menor estrs en el moldeo provoca una estabilidad
dimensionalexcelente.
Flexibilidad en el diseo.
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Reduccin en el coste de las herramientas como resultado de la
sustitucinde los sistemas de calentamiento por los canales de
gas.
CAEEn el caso del moldeo por inyeccin asistido por gas, el
anlisis del caudalusando la ayuda del ordenador puede ser de gran
ayuda para el diseador delas piezas, en la fabricacin del molde y
en los procesos relacionados,determinando parmetros tales como:
Diseo del canal de gas.
Cantidad de polmero que se debe inyectar y su punto ptimo
deinyeccin.
Lugares para la inyeccin del gas.
Presin preprogramada para la inyeccin del gas.
Patrones de llenado y condiciones de funcionamiento para
obtenerun espesor ptimo de polmero.
Superficie de la mejor calidad con una contraccin y
combamientomnima.
El Computer Aided Engineering (CAE) requiere tres entradas
bsicas: datos
materiales (tales como viscosidad, propiedades trmicas,
relacionestermodinmicas y propiedades mecnicas), un modelo de
elementos finito de lapieza y de la geometra del molde (incluye
entradas, circulaciones y lneas deenfriamiento), e informacin del
proceso (tal como tiempo de llenado, tiempo deinyeccin del gas y
presin del gas). Las predicciones de la simulacin en lainyeccin
asistida por gas, dependen de la precisin en la representacin delas
variables del sistema polimrico.
KNOW-HOWDebido a la sensibilidad del caudal de gas respecto al
diseo y a las variablesdel proceso, la tcnica CAE se aplica en la
fase de diseo para evaluar losparmetros clave que pueden afectar a
la dinmica del proceso.El Departamento de Ingeniera Qumica ha
adquirido una coleccin completade paquetes comerciales para simular
esta tecnologa. En la metodologa CAE,
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el paso ms laborioso es el preproceso. Esta etapa consiste en la
preparacindel modelo CAD para que sea analizado mediante un mtodo
de elementosfinito. Por esta razn, el Departamento ha comprado un
paquete comercialllamado GiD, que ha sido desarrollado por CIMNE
(Internacional Centre forNumerical Methods in Engineering). Adems,
el Departamento es lder en la
simulacin de procesos plsticos (Moldflow ltd). La Universidad de
Alicanteest trabajando con la ltima actualizacin de software de
Moldflow PlasticsInsight. Adems, se ejecutan anlisis estructurales
de las piezas obtenidasusando un software de elementos finito
llamado ANSYS.
ASPECTOS INNOVADORESActualmente, los paquetes comerciales de
simulacin computerizada paramoldeo por inyeccin asistida por gas,
estn disponibles slo para las paredes
estrechas del molde, que son simuladas usando un modelo de medio
plano(enfoque 21/2D Hele-Shaw). Por tanto, es necesario crear una
representacinde medio plano para la compleja cavidad gruesa del
molde. Sin embargo, paralas partes delgadas de la representacin de
medio plano, se puede obtener unageometra simplificada
considerable. Adems, en algunos lugares de la piezano existe una
nica representacin de medio plano.
Se ha desarrollado y probado con xito una metodologa para elegir
larepresentacin de medio plano que mejor se ajusta con los
resultadossuministrados por el anlisis computacional tridimensional
de la etapa dellenado (moldeo por inyeccin convencional),
representada mediante unmodelo 3D CAD.
ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGALos resultados de la simulacin
obtenidos siguiendo el procedimientomencionado arriba, se confirman
con los experimentos de moldeo por inyeccinasistida por gas
probados para fabricar piezas de geometra compleja yparedes gruesas
(por ejemplo, en la horquilla de las bicicletas de juguete
parareemplazar la pieza tradicional hecha de metal).
DERECHOS DE PROPIEDAD INTELECTUALEl Departamento de Ingeniera
Qumica posee el know-how para llevar a cabola simulacin del moldeo
por inyeccin asistido por gas.
La proteccin bajo patente no se aplica.
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profesores titulares, 9 profesores contratados a tiempo
completo, 10 profesorescontratados a tiempo parcial, 4 profesores
asociados, 12 becarios y 6administrativos.
Las principales lneas de investigacin son:- Pirlisis,
gasificacin y combustin.
- Gestin medioambiental del agua.
- Gestin medioambiental de los residuos industriales.
- Sntesis y optimizacin de los procesos qumicos.
- Rectificacin y extraccin de mezclas con multicomponentes.
- Carbn activado.
- Equilibrio entre fases slido-lquido-lquido-slido.
- Interferometra hologrfica.
- Procesado de polmeros.
- Tecnologa agroalimentaria.
- Tiempo de permanencia y distribucin en los reactores
electroqumicos.
- Deteccin y anlisis PCDD/PCDF.
DATOS DE CONTACTOlvaro Berenguer Berenguer
SGITT-OTRI (Universidad de Alicante)
Telfono: +34 96 590 3467
Fax: +34 96 590 3803
E-Mail: [email protected]
URL: http://www.ua.es/otri/es/areas/ttot/ttototac.htm
mailto:[email protected]://www.ua.es/otri/es/areas/ttot/ttototac.htmhttp://www.ua.es/otri/es/areas/ttot/ttototac.htmmailto:[email protected]
