El balance del flujo del plástico a los alimentadores ha sido uno de los factores esenciales para el diseño exitoso de un molde de inyección de plástico.
El lograr este flujo balanceado no es siempre una tarea fácil para muchos diseñadores de moldes.
El polímero se derrite cuando atraviesa el alimentador, una capa congelada se genera a lo largo de la trayectoria en la pared del alimentador, lo que resulta en una sección transversal más pequeña para el paso del flujo del material fundido. Hay varios factores que pueden tener influencia en el espesor de una capa congelada tales como velocidad de inyección, temperatura del molde, o características del material, etc. Además, los diferentes arreglos del diseño para el diámetro y distribución del alimentador van a incrementar el nivel de complejidad para lograr un flujo balanceado.
Bajo el efecto de estos factores, los diseñadores junior pueden tener dificultades para encontrar una solución sin tener que consultar con un diseñador senior. Además, el tiempo total de desarrollo puede acortarse si se utiliza una herramienta de CAE para resolver el problema. Sin embargo, para obtener el sistema de alimentación óptimo, se tiene que realizar un proceso analizando posibles escenarios.
De forma general, el objetivo de lograr un flujo balanceado en un sistema de colada caliente a prueba y error se puede lograr de dos maneras:
- Aumentar el tamaño geométrico del sistema de colada caliente para crear una caída de presión en la cavidad.
- Asegurar que el diseño de la geometría del sistema de colada caliente sea simétrico para ajustar el tamaño de la compuerta y del alimentador
En años recientes, debido a la pérdida de tiempo y recursos de un molde de prueba, muchos diseñadores de moldes han buscado ayuda en la tecnología del análisis de ingeniería virtual CAE para reducir costos y esfuerzos. Un análisis virtual del molde se puede obtener usando las herramientas de CAE para analizar la información relevante de producción, incluyendo la geometría de la parte, la distribución del sistema de alimentación y el diseño geométrico del molde. Como resultado del análisis CAE, los diseñadores del molde pueden obtener información valiosa del molde como por ejemplo la distribución de temperatura lo que le ayuda a identificar las áreas potenciales de problemas así como a optimizar el sistema de colada caliente.
Además, conforme el diseño del producto continúa su avance en un proceso moderno de desarrollo del producto, así avanza el diseño de sistemas de colada caliente; mientras más complejo sea el sistema de colada caliente, es mayor el tiempo que requiere para obtener un análisis detallado avanzado. Especialmente en un diseño de múltiples cavidades; aunque el tamaño y geometría de cada cavidad es el mismo, es difícil lograr un resultado óptimo. Para diseñar un sistema efectivo de colada caliente que cumpla con el concepto de diseño ligero y logre el rango de caída de presión deseado, se requieren numerosos intentos en la simulación avanzada de sistemas de colada caliente antes de obtener el diseño óptimo. En promedio, 5 cambios de diseño son requeridos para lograr un resultado de análisis satisfactorio. Así, el tiempo empleado en la simulación ha representado una gran proporción del desarrollo total del producto.
Para resolver la problemática anterior de forma directa, Moldex3D presenta una nueva función de Análisis de Colada Caliente en Estado Estable (HRS) en la nueva versión R14, con el objetivo de recortar el tiempo de análisis de CAE y la optimización del diseño (Ver Fig. 1).
El solver de Moldex3D, conducira un análisis HRS basado en la distribución de los alimentadores en caliente y el flujo en cada compuerta se puede obtener como una referencia de valor para que los usuarios entiendan el comportamiento del flujo. A través del análisis de estado estable HRS, los usuarios pueden detectar cualquier problema de balanceo de flujos en las etapas iniciales del proceso de diseño para realizar los ajustes necesarios; y de la mano con un Análisis Detallado Avanzado del Sistema de Colada Caliente, los usuarios están equipados con herramientas para examinar y optimizar todos los aspectos del sistema de colada caliente, lo que la final lleva a un diseño exitoso del sistema de alimentación en caliente.
Figura. 1: Análisis de Estado Estable del Sistema de Colada Caliente (HRS) de Moldex3D
Por ejemplo, en un Sistema de colada caliente de 16-gotas (Ver Figura 2), cuando se utiliza el análisis de llenado detallado Avanzado de Colada Caliente, el tiempo de cómputo puede tomar hasta una hora contra solamente 4 minutos usando el análisis HRS. En otras palabras, con HRS, la mejora total en el tiempo de análisis puede ser de hasta 15 veces más rápida. Además, el análisis HRS en la predicción de la caída de presión (17.346 MPa) está relacionada muy de cerca al análisis Avanzado del Sistema de Colada Caliente (16.925 MPa) con menos de 1 MPa de diferencia.
En resumen, con el análisis HRS, los usuarios no sólo se pueden beneficiar de la exactitud verdadera en 3D, sino que pueden disfrutar de un tiempo de procesamiento mucho más rápido del CPU. También incluye la posibilidad de incluir más cambios de diseño en el tiempo limitado de la simulación CAE para ayudar a los usuarios a reducir el tiempo de desarrollo del sistema de colada caliente y finalmente contribuir a reducción de costos en re-trabajos al molde y en el uso del material.
Figura 2: Comparación de Análisis de Moldex3D para Sistemas de Colada Caliente Avanzado vs. HRS
Fuente: Moldex3D
