Blog

Jun 02, 2023

Los fabricantes de moldes se encienden con tecnología avanzada

Moldes complejos que contienen núcleos y cavidades con detalles finos y exigentes

Los moldes complejos que contienen núcleos y cavidades con detalles finos y exigentes requisitos de acabado superficial para moldeo por inyección, moldeo por soplado, moldeo de vidrio o piezas de moldeo por soplado requieren alta precisión para su uso en productos automotrices, médicos, aeroespaciales o de consumo. Para hacer moldes precisos de manera eficiente, los fabricantes de moldes cuentan con la ayuda de nuevos desarrollos en máquinas, herramientas de corte, programación CAM y escaneo para ahorrar horas valiosas e incluso días del proceso.

El siguiente artículo se centra en las nuevas tecnologías que están simplificando la fabricación de moldes en la actualidad.

La presión para satisfacer la demanda de los clientes de tiempos de respuesta más rápidos es especialmente desafiante para un taller como Moulexpert Inc., Saint-Romuald, Quebec, Canadá. Se especializa en moldes de inyección de múltiples cavidades y paredes delgadas para la industria del envasado de alimentos. Para expandirse, el taller buscó máquinas herramienta precisas, repetibles y versátiles.

Según el director general de la empresa, Steve Nadeau, es más difícil inyectar plástico en cavidades de moldes delgados porque los canales de flujo tienen solo 0,38 mm (0,015") de ancho. Durante la inyección de plástico, los canales de flujo delgados crean una enorme presión dentro de la herramienta. Incluso con una buena diseño del molde, cualquier espesor de pared desigual afectará el molde.Una máquina herramienta debe producir componentes de molde con tolerancias en el rango de 5 µm, dijo Nadeau.

A medida que el taller se posicionaba para un mayor crecimiento, Moulexpert seleccionó la Mikron MILL P 800 U ST de cinco ejes y alta velocidad de GF Machining Solutions LLC, Lincolnshire, Illinois. Diseñado para lograr altas tasas de remoción y precisión en componentes de cavidad de molde redondos y otros desafiantes, el Mikron MILL P 800 U ST, con una capacidad de mesa de piezas de 800 kg, brindó las capacidades que Moulexpert necesitaba, en un espacio mínimo.

La Mikron MILL P 800 U ST fresa y gira con un husillo de 20 000 rpm y un sistema hidráulico que lo bloquea en su lugar para girar. La nueva máquina permitió al taller reducir los plazos de entrega y mejorar la productividad, especialmente para moldes de paredes delgadas para envases redondos.

"El diseño compacto de la máquina y su funcionalidad de giro para mover contenedores redondos fueron importantes", dijo Nadeau. "Además, nos gustaron los ejes versátiles de la máquina que nos permiten taladrar y aterrajar orificios en las cavidades del molde, luego desbastarlos y terminarlos con tolerancias de 5 µm. Si hubiéramos comprado una máquina de torneado, no tendríamos capacidades de cinco ejes , y hubiéramos tenido que comprar dos máquinas".

Además, el sistema patentado de protección de la máquina y el husillo (MSP) protege el husillo de la máquina en caso de colisión. La máquina también cuenta con manejo automatizado de tarimas sin restringir el acceso al área de trabajo.

Para una producción de piezas óptima, la función Monitoreo inteligente del husillo (ISM) de la máquina ayuda a ahorrar costos de herramientas al extender la vida útil de la máquina, aumentar la calidad de la pieza y reducir los tiempos del ciclo de mecanizado. ISM muestra las vibraciones de fresado en las direcciones X, Y y Z para la optimización del proceso.

Cuando se trata de máquinas-herramienta para la fabricación de moldes, "una talla sirve para todos" no es suficiente. "Los fabricantes de moldes no deberían verse obligados a comprar soluciones de mecanizado en una caja", dijo Tom Dolan, vicepresidente de Mitsui Seiki USA Inc., Franklin Lakes, NJ. conduce”, dijo.

"[Los fabricantes de moldes] tienen una oportunidad para hacer algo perfectamente bueno. La cantidad de cavidades [en los moldes de producción] está comenzando a multiplicarse, algunas más de 36, 72 y 144. Cuanto mayor sea la cantidad de cavidades, más repetibles serán los procesos de fabricación. tiene que ser porque todas las cavidades tienen que ser idénticas", dijo Dolan.

"Los usuarios finales de esos moldes, el cliente de nuestro cliente, buscan un tiempo de respuesta más rápido en la reparación o el reemplazo de esas cavidades a medida que se desgastan en la producción. Como resultado, los fabricantes de moldes necesitan máquinas que puedan entregar componentes de molde precisos como piezas de repuesto. por el camino."

Mitsui Seiki ha ampliado sus líneas de fresadoras de plantilla. "Consideramos el molde como un sistema y nos ocupamos especialmente de las bases de molde grandes y medianas, las placas de canal caliente y los componentes más grandes", dijo Dolan. "Las diferencias entre una máquina perforadora de plantilla y una fresadora de plantilla son significativas. La fresadora de plantilla permite a los fabricantes de moldes obtener más de una sola máquina herramienta y un solo sistema de sujeción de piezas y configurar y realizar trabajos de mandrinado de precisión, con posicionamiento y geometría exactos para producir piezas redondas". , orificios rectos en ubicaciones precisas. Además, con la fresa de plantilla, los fabricantes de moldes pueden realizar operaciones generales de fresado, roscado, taladrado y otras en el mismo componente sin cambiar las máquinas ni las configuraciones".

Los modelos de molinos de plantilla de Mitsui Seiki incluyen el J1220 con carreras de 1200 × 2000 mm en los ejes Y y X. Los componentes más largos se pueden manejar con la J1230 con 1200 × 3000 mm, y una máquina más grande, la J1625 con una carrera de 1600 × 2500 mm, puede acomodar placas mucho más grandes y piezas de trabajo que pesan hasta 15 000-16 000 lb (6804-7257 kg).

Mitsui Seiki presentó recientemente la nueva fresa de plantilla PJ812 con una carrera de 800 × 1200 mm para el segmento de moldes de tamaño mediano. Las bases más pequeñas y las placas de canal caliente ahora se pueden fabricar económicamente en la misma plataforma de máquina básica que sería capaz de mecanizar perfiles a alta velocidad. Según Dolan, la fabricación de esos tipos de componentes para moldeo por inyección de plástico, moldeo por fundición a presión, moldeo de vidrio o moldeo de silicona se realiza cada vez más en América del Norte. Los molinos de plantilla Mitsui Seiki cuentan con velocidades de husillo que van desde 10 000 a 25 000 rpm, o 30 000 rpm con conos de husillo HSK 100/50 o HSK 63/40.

"La avanzada tecnología de husillo permite el uso de fresas frontales y fresas frontales más grandes, trabajando con el lado de la herramienta en lugar de solo trabajar axialmente la herramienta, como es la norma en los barrenadores de plantilla tradicionales. Las fresas de plantilla también tienen una variedad de cambiadores de herramientas de alta capacidad y mucha más automatización de procesos en la máquina para mejorar aún más la productividad de los fabricantes de moldes", dijo Dolan.

Iscar Metals Inc., Arlington, Texas, continúa agregando a sus líneas herramientas de corte apropiadas para la fabricación de moldes. LOGIQ4FEED, una familia de herramientas de fresado de avance rápido y diámetro pequeño, por ejemplo, presenta plaquitas estrechas de doble cara con forma de hueso con cuatro filos de corte. La familia está diseñada para operaciones de desbaste, especialmente cuando se mecanizan cavidades profundas como las que se encuentran típicamente en la fabricación de moldes.

El inserto en forma de hueso tiene cuatro filos de corte intercambiables. Cada filo consta de dos secciones de filo: un filo de corte mayor y un filo de corte menor, lo que mejora la acción de corte en el fresado de rampa descendente. El ángulo del filo de corte de 17º con una geometría de corte progresiva reduce las fuerzas de corte y permite un corte suave.

Los diámetros de los cortadores van desde 0,500" hasta 2,00" (12,7- 50,8 mm) de diámetro. El espacio libre lateral integrado en la plaquita permite utilizar los cuatro filos sin temor a perder la vida útil de la herramienta cuando se trabaja cerca de paredes rectas, huecos pesados ​​o agujeros interpolados helicoidalmente. Con su Ap máx. de 0,031" (0,79 mm) con un radio de esquina óptimo y capacidades de pared recta, la plaquita permite que a veces se eliminen las operaciones de semiacabado. Disponible con cuatro geometrías de filo de corte y seis calidades, tiene la máxima versatilidad de aplicación.

El diseño de inserto angosto LOGIQ4FEED permite una mayor densidad de dientes, mientras que un diámetro de núcleo más grande en el cuerpo del cortador agrega mayor resistencia y rigidez. Todos los cuerpos de los cortadores tienen refrigeración interna con orificios puntiagudos dirigidos directamente al borde de corte y tienen un recubrimiento pulido para mayor resistencia al desgaste y un flujo de viruta superior. Iscar también está ampliando la gama de aplicaciones de sus líneas de fresas integrales de metal duro y MULTI-MASTER mediante la adición de herramientas tipo cilindro y lente para aplicaciones de fresado de perfiles de cinco ejes.

Estas nuevas herramientas de perfilado constituyen una nueva clase de herramienta de corte (un híbrido) que incorpora radios grandes y truncados en la zona de corte de la herramienta. Esto reduce la cantidad de cortes y pasadas necesarias para una operación determinada, lo que reduce el tiempo de procesamiento y crea superficies mecanizadas que son más suaves que cuando se aplican fresas de punta esférica tradicionales en condiciones de corte similares.

Esta nueva clase de herramienta es adecuada para mecanizar una variedad de materiales, incluidos materiales exóticos como titanio, Inconel y acero inoxidable, según la empresa. Los componentes aeroespaciales y de generación de energía (como blisks, álabes de impulsor y álabes de turbina), componentes de la industria médica (como implantes, prótesis y ortopedia) y componentes de fabricación de matrices y moldes (como base de molde, fresado de núcleos y cavidades) son algunos ejemplos de productos. que se pueden crear con estas nuevas herramientas de perfilado de cinco ejes.

Cuando se combinan con sistemas CAM modernos capaces de reconocer perfiles híbridos de herramientas de corte (como Mastercam e hyperMILL) y máquinas herramienta de cinco ejes, estas nuevas fresas tienen el potencial de reducir el tiempo de ciclo para aplicaciones de semiacabado y acabado hasta en un 50 %. , dijo Íscar.

La producción de una pieza moldeada por inyección o moldeada por soplado aceptable depende de la calidad de las herramientas, según Frank Stone, gerente nacional de ventas de Capture 3D Inc., Farmington Hills, Michigan. "Una de las grandes ventajas de usar un grado de metrología El escáner 3D es la cantidad de información y retroalimentación que recibe el fabricante de moldes durante los procesos de diseño y fabricación”, dijo. "Primero, se comienza escaneando en 3D el molde y luego analizando los datos para hacer las correcciones del molde, lo que se denomina ajuste. Un objetivo importante para las empresas es reducir la cantidad de ciclos de ajuste, o iteraciones, para acelerar el tiempo de comercialización y reducir costos derrochadores. La siguiente fase es usar la prueba del molde para probar la pieza y asegurarse de que la herramienta esté fabricando la pieza correctamente", dijo Stone.

Existen diferentes nombres para la tecnología de escaneo 3D, como máquina de medición óptica, escáner 3D de luz blanca o azul, escáner 3D de luz estructurada, escáner 3D sin contacto, etc. La serie ATOS de Capture 3D de usos de escáneres 3D industriales de luz azul estructurada tecnología óptica sin contacto con una luz LED azul para capturar millones de puntos en un solo escaneo rápido. La serie ATOS se utiliza en diversas industrias y mide diferentes tamaños de objetos, acabados superficiales y complejidades de forma.

"La ventaja de la recopilación óptica sin contacto de puntos de datos frente a la recopilación táctil es realmente una cuestión de número y densidad de puntos, y el tiempo que lleva todo el proceso de medición", dijo Stone. ATOS captura escaneos de campo completo de un área volumétrica, recopilando millones de puntos por escaneo, y un solo escaneo puede ser tan rápido como 0,2 segundos. Con la medición táctil, hay más pasos y tiempo de programación involucrados en la prueba y corrección del molde. Con la tecnología de luz estructurada no hay preocupación si hay suficientes datos para tomar una decisión acertada.

Las empresas utilizan esta tecnología en varios procesos, desde la fabricación de herramientas, la simulación del flujo de moldes y la prueba de moldes hasta la medición de la pieza final. "El uso de un escáner 3D industrial preciso de grado metrológico acelera significativamente el proceso desde el diseño del molde hasta la producción de una buena pieza", dijo Stone.

El tiempo que lleva escanear una pieza de trabajo depende de su tamaño y complejidad. "Una de las cosas buenas de nuestra tecnología de escaneo es que es portátil y se puede llevar al taller en el área de troqueles y moldes. Nuestros escáneres de luz estructurada capturan millones de puntos de datos precisos de una pieza en minutos", dijo Stone. "Además, la automatización de esta tecnología ha sido una tendencia para mejorar aún más el rendimiento, la repetibilidad y la productividad".

Basado en los principios de la triangulación, el ATOS proyecta un patrón de franjas en la superficie de la pieza y, a medida que los patrones cambian rápidamente durante cada escaneo, dos cámaras capturan el desplazamiento para calcular las medidas de coordenadas 3D. La configuración del ATOS es mínima, ya que no requiere habilidades de programación especializadas ni accesorios de alta precisión. ATOS descubre áreas discretas y problemáticas al escanear rápidamente todo el objeto en su nube de puntos. Estas áreas no habrían sido detectadas por los métodos de medición tradicionales.

Este plano digital 3D de la geometría del objeto se compara luego con el dibujo CAD con un mapa de colores de inspección 3D que muestra un espectro de colores que indican áreas dentro y fuera de tolerancia. Otra ventaja de los datos de alta calidad es la capacidad de "moldear huellas dactilares". Con el escaneo 3D, un usuario puede escanear el molde final después del retrabajo para archivar digitalmente los datos para reproducirlos o modificarlos para proyectos futuros. Esto se logra ejecutando los datos escaneados a través de un programa CAM, según Stone.

Se podría esperar que la pandemia de COVID-19 devastara segmentos completos de la fabricación, y así ha sido. Sin embargo, algunas empresas, especialmente aquellas con una fuerte presencia digital, han podido continuar brindando soporte de alto nivel a sus clientes. DP Technology Corp., Camarillo, California, desarrollador del software ESPRIT CAM, ha podido adaptar su red digital y continuar brindando soporte directo a sus clientes en todo el país, ya sea para programación, optimización o simulación de máquinas.

Según Don Davies, vicepresidente, el software ESPRIT CAM crea un gemelo digital de todo tipo de máquinas-herramienta, incluidas máquinas de doble husillo, torreta doble, fresadora-torneadora de cinco ejes, híbridos aditivos/sustractivos y tornos de estilo suizo, entre otros. otros, incluidas las máquinas utilizadas para la fabricación de moldes. ESPRIT ofrece un código G sin edición utilizando un gemelo digital de la máquina CNC que incluye configuración de piezas, ensamblajes de herramientas y automatización.

"El gemelo digital crea una representación exacta de la máquina herramienta en la computadora. Nuestra solución es hacer que el usuario presione un botón para crear el código, al igual que presionar un botón en una computadora para imprimir algo. Es un gran ahorro de tiempo. No hay necesidad de ir y venir editando y reeditando el código para obtener la programación correcta”, dijo Davies. "Los fabricantes de máquinas-herramienta siempre están creando nuevas máquinas-herramienta. Las buenas suelen durar 20 años, lo que crea un período de tiempo durante el cual los apoyaremos a través de cambios en los controles y los requisitos de posprocesamiento".

DP Technology ha proporcionado licencias temporales para permitir que sus clientes trabajen en casa y fuera de sus instalaciones. "Nuestra red de soporte digital nos ha facilitado la migración a la capacitación y consulta en línea", dijo Davies. "No es difícil imaginar la capacitación impartida a varias personas en una empresa o varias empresas participando en la misma zona horaria. No vemos que las reuniones cara a cara sean reemplazadas en el futuro, pero por el momento los viajes y eventos como IMTS y Smart Manufacturing sin duda se extrañarán, ya que son una parte importante de nuestra dinámica comercial general".

Davies cree que a medida que avanzamos hacia el futuro de CAM, estará dominado tanto por lo digital como por lo virtual, y CAM se convertirá en "uno" con la máquina herramienta.

Conéctate con nosotros