Trabajo de grado - Especialización
Diseño, fabricación y puesta en marcha de placa de molde de inyección para proyecto Nasa Human Rover Exploration Challenge 2021
Autor
Cifuentes López, Diego Armando
González Noguera, Fabián Andrés
Institución
Resumen
Un molde de inyección cumple la función más importante de este método de transformación
de los plásticos, la cual es darle la forma previamente diseñada y elegida a los materiales
utilizados para este proceso.
Para ello, en este proyecto se determinará el diseño y fabricación de una placa porta cavidades
que tiene como objetivo principal la elaboración de llaveros para el proyecto NASA HUMAN
ROVER EXPLORATION CHALLENGE 2021, teniendo en cuenta factores de diseño,
estudios de materiales, como los son los aceros y polímeros, propiedades físicas y químicas,
funcionamientos de máquinas de inyección y metodologías aplicables para cumplir con las
expectativas establecidas desde un principio.
Para llevar a cabo el desarrollo de la placa porta cavidad primero se realizó una revisión
detallada del estado del arte del proceso de inyección y definir así las características técnicas
de los diferentes sistemas (Alimentación de polímero y refrigeración del molde).
Posteriormente, se realizó el planteamiento de las posibles alternativas de diseño que se
implementarían y se procedió a realizar todo el diseño detallado siguiendo la metodología
propuesta paso a paso.
Se generaron las alternativas de diseño y para el modelado de la alternativa de diseño
seleccionada se utilizó el software SolidWorks en el que también se elaboraron los planos de
ingeniería de detalle y luego se sometió a un análisis de elementos finitos del programa, en
el que se obtuvieron datos que sirvieron como soporte para comprobar que los subsistemas
de la placa que se diseñaron y se seleccionaron estaban cumpliendo satisfactoriamente con
sus funciones y la calidad de producto. An injection mold fulfills the most important function of this method of transformation of
plastics, which is to give the previously designed and chosen shape to the materials used for
this process.
To this end, this project will determine the design and manufacture of a cavity-holder plate
whose main objective is the development of key rings for the NASA HUMAN ROVER
EXPLORATION CHALLENGE 2021 project, taking into account design factors, material
studies, such as steels and polymers, physical and chemical properties, injection machine
operations and applicable methodologies to meet the expectations established from the
beginning.
To carry out the development of the cavity-holder plate, a detailed review of the state of the
art of the injection process was first carried out, thus defining the technical characteristics of
the different systems (polymer feeding and mold cooling).
Subsequently, the proposal of the possible design alternatives to be implemented was carried
out and the entire detailed design was carried out following the proposed step-by-step
methodology.
The design alternatives were generated and for the modeling of the selected design
alternative, SolidWorks software was used in which the detailed engineering plans were also
elaborated and then it was subjected to a finite element analysis of the program, in which the
obtained data that served as support to verify that the subsystems of the board that were
designed and selected were satisfactorily fulfilling their functions and the quality of the
product INDICE
OBJETIVOS 7
OBJETIVO GENERAL 7
OBJETIVOS ESPECIFICOS 7
METODOLOGIA 8
RESUMEN 9
INTRODUCCION 11
PLANTEMIENTO DEL PROBLEMA 12
SUBPROBLEMAS DE DISEÑO 13
MARCO TEÓRICO 14
Historia del moldeo por inyección 14
Antecedentes históricos de la industria plástica en Colombia 15
El principio del moldeo: 17
Molde de inyección 19
Partes del molde 20
Fundamentos del moldeo de inyección 21
Ciclo de inyección: 22
Fases del ciclo de inyección 23
Control de temperatura en la cámara de calefacción: 23
Comportamiento del material dentro del molde 23
Factores que influyen en el proceso de moldeo 25
MATERIALES APLICABLES EN LOS MOLDES DE INYECCIÓN 25
SELECCIÓN DE MATERIAL PARA FABRICACION DE PLACA PORTA CAVIDADES 26
ESTUDIO DE PROVEEDORES PARA MATERIALES DE MOLDES 29
Tipos de aceros Bolher 30
Requisitos de los aceros para fundiciones inyectadas 32
Aceros especiales SA 33
Fichas técnicas 35
Materiales poliméricos para inyección 36
Materiales termoplásticos 38
ESTADO DEL ARTE 42
COLADA CALIENTE & COLADA FRIA 42
SISTEMA DE COLADA CALIENTE 42
Colada aislada modificada 44
Colada caliente 45
SELECCIÓN DE BOQUILLAS 46
MÉTODOS DE INYECCIÓN EN SISTEMAS DE COLADA CALIENTE 47
Inyección térmica 47
Inyección con válvula 47
Puntos de inyección colada caliente 48
SISTEMA DE COLADA FRIA 49
COLADA CALIENTE VS COLADA FRIA 49
ELEMENTOS DE CALEFACCIÓN PARA LOS MOLDES DE COLADA CALIENTE 50
LIQUIDOS REFRIGERANTES 50
Temperatura del refrigerante 51
Consumo de refrigerante 51
Presión del circuito de refrigeración 51
Estado del refrigerante 51
Moldes de inyección de termoplásticos: Boquilla para ciclos cortos 52
Sensores en las cavidades para optimizar el proceso de inyección 52
Tecnología EDM 53
ENFRIAMIENTO ADECUADO DEL MOLDE 54
PROCESOS DE MECANIZADO 55
Mecanizado por arranque de viruta 56
Electro mecanizado 56
Control numérico por computadora (CNC) 57
Aplicaciones de las máquinas CNC 57
Estructura de un programa CNC 58
Fresado 58
Taladro 59
Vaciado 60
Grabado 60
CNC Router 60
NORMAS ISO PARA MÁQUINAS DE CONTROL NUMÉRICO 62
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA (CAD) 62
SOFTWARE DE SIMULACION 63
SolidWorks Plastics 63
Moldex3D 63
TIIPFLOW 64
METROLOGÍA 66
CONTROL DE CALIDAD 71
Análisis experimental 75
CONCULSIONES 81
BIBLIOGRAFÍA 82
CIBERGRAFIA 84
ANEXOS 8 Pregrado Tecnólogo en Procesamiento de Plásticos Tecnología en Procesamiento de Plásticos