Diseñan prototipo de postizo para moldes de inyección de plásticos que ofrecería ventajas a la industria plástica venezolana

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Adriana Ysabel Romero, estudiante de Ingeniería de Materiales de la Universidad Simón Bolívar, diseñó un prototipo de postizo plástico e intercambiable por manufactura aditiva, en impresión 3D, que ofrecería ventajas a la industria plástica venezolana por su funcionalidad, menor costo y bajo impacto ambiental.

El prototipo fue el resultado del trabajo de grado que Romero presentó el 24 de junio pasado bajo el título Uso de postizos intercambiables fabricados por manufactura aditiva para moldes de inyección de plásticos para optar al título de Ingeniero de Materiales, frente al jurado conformado por los profesores María Eugenia Risquez (presidente), María Virginia Candal (tutor académico) y Adalberto Rosales.  

El moldeo por inyección de plásticos es un proceso mediante el cual se funden gránulos de plástico, bien sea polímeros termoestables o termoplásticos, y que una vez fundido es inyectado a presión en la cavidad de un molde hasta rellenarlo; cuando el plástico se solidifica se obtiene el producto final. Los postizos, por su parte, permiten disponer de modificaciones en el molde sin tener que realizar todo el molde de nuevo, que en el caso de Romero consistió en un prototipo apto para inyectar probetas multipropósito en un molde existente en el Laboratorio E de la Universidad Simón Bolívar, cuyo desempeño fue evaluando haciendo uso de herramientas digitales.

Romero se propuso como objetivo probar la técnica de manufactura aditiva conocida como FDM para obtener moldes que permitan inyectar piezas de gran calidad y buena resistencia mecánica. De esta manera, se podrían tener moldes personalizados para inyectar poca cantidad de piezas y a menor costo que construyendo un molde completamente de acero. 

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Refiere el trabajo de grado que se ha reportado en la literatura el uso de otra técnica de impresión 3D más costosa, llamada Polyjet, para la fabricación de estos postizos, lo que hace novedoso el resultado de esta investigación.

El desarrollo del diseño abarcó cuatro etapas, descritas de la siguiente manera:

1. Diseño conceptual y detallado del postizo siguiendo las pautas de las normas ASTM D3641 e ISO 3167:2014 y construido con el software CAD: SolidWorks®

2. Selección de la técnica de manufactura aditiva basada en las necesidades del postizo y la disponibilidad nacional.

3. Selección de materiales poliméricos mediante un análisis de funcionalidad, con el método gráfico de Ashby de objetivos en conflicto, empleando el software CES EduPack®, costo, con un estudio en el mercado internacional e impacto ambiental, con una comparación de la huella de CO2 en el proceso de reciclaje.

4. Uso de un software CAE: Moldex3D® con el objetivo de simular el moldeo por inyección de las probetas y evaluar la influencia de la difusividad térmica del material del molde en la calidad de las piezas y en la factibilidad del proceso.

La investigación determinó que la tecnología de modelado por deposición en fundido o técnica de manufactura aditiva (FDM) cumplió con los objetivos y criterios establecidos. Los polímeros poliéter éter cetona (PEEK), polifenil sulfona (PPSU), poliaril sulfonas (PSU) y poléter sulfonas (PES)son los que presentan el mejor compromiso para fabricar el postizo a través de la impresión 3D, en funcionalidad, costo, impacto ambiental y compatibilidad con FDM.

Romero pudo validar con el software CAE el diseño propuesto y determinó que es posible inyectar piezas de polipropileno (PP) y poliestireno (PS) con 10% menos de esfuerzos cortantes (cuando se manifiesta el efecto de enfriamiento durante la etapa de llenado) y 50% menos de contracción lineal, en promedio, en moldes con postizos de PEEK y PPSU con respecto a un molde de acero convencional, pero con un tiempo de ciclo 6 veces más largo debido a largos tiempos de enfriamiento y de apertura y cierre del molde. 

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Gabriella Zavatti
Comunicaciones Funindes-USB