Elaboración de mejores moldes con funciones de inclinación y rotación en la máquina

Elaboración de mejores moldes con funciones de inclinación y rotación en la máquina

Comunicate con el proveedor:

Contactar

!noticia guardada!

Los moldes de inyección para piezas de plástico son complejos trabajos de arte materializados en medios metálicos. Sin embargo, tradicionalmente los aspectos creativos e innovadores de la fabricación de moldes han representado solo una pequeña porción del trabajo total de diseño.

De la misma manera que un artista debe llenar grandes áreas en el escenario de fondo antes de concentrarse en los pequeños detalles de la pintura, el diseñador de moldes debe ejecutar ciertas tareas mundanas antes de llevar a cabo el trabajo creativo que define el producto. Por ejemplo, hacer la partición de la geometría entre superficies de núcleos y de cavidades es un proceso que consume tiempo y que acompaña a cada trabajo. Igualmente, la definición de las líneas de partición del molde y la producción de dibujos para los electrodos EDM son procesos tediosos a los cuales le temen frecuentemente los fabricantes de herramientas. Como productora de moldes de inyección para varias industrias, la empresa Fehrman Tool and Die Inc. (Byesville, Ohio, E.U.) continuamente se preocupa por orientar sus esfuerzos hacia donde tengan un mayor impacto sobre la calidad y la productividad. Fundada en 1977 por los hermanos Ron y Ralph Fehrman, el negocio empezó como un taller convencional de moldes y troqueles que orientó sus primeros esfuerzos hacia la fabricación de moldes. Entre 1987 y 1988, el presidente Ron Fehrman dirigió sus esfuerzos hacia los cambios fundamentales que estaba experimentando la industria de los moldes y troqueles. Durante este período, él adquirió nuevos equipos dentro de los que se contaba el primer centro de mecanizado CNC del taller y una electroerosionadora manual de electrodos. Para adaptarse a un nuevo ambiente en el que los clientes demandaban una mayor calidad y moldes más complejos, el hijo de Ron, Eric Fehrman, empezó a trabajar simultáneamente con los nuevos sistemas CAD/CAM que su padre adquirió para el departamento de ingeniería del taller. Hoy Eric es el vicepresidente de Fehrman Tool y su compañía se ha distinguido por el calibre de los clientes a los que sirve. El taller fabrica moldes que son utilizados por los mayores fabricantes de productos automotores y de consumo para la producción de piezas plásticas finamente detalladas. Aunque en la manufactura el tiempo de producción es identificado como un elemento crucial, los clientes de Fehrman Tool frecuentemente hacen un mayor énfasis en la calidad y la confiabilidad. Bien sea en el departamento de ingeniería o en el taller, esto implica buscar la manera de eliminar aquellos trabajos elementales o repetitivos que consumen tiempo y coartan la creatividad.

Por esta razón, en lugar de utilizar el personal más capacitado del taller en la fabricación de bases para moldes y otros componentes estándar, Fehrman Tool prefiere comprar estos elementos. Aplicando esta misma filosofía en el departamento de diseño, el taller ha acelerado el proceso de diseño de moldes y de electrodos para EDM. Estas mejoras vienen desde la reciente instalación del software Quick Tooling, fabricado por Cimatron Technologies.

Normalmente, Fehrman Tool utiliza los programas del sistema QuickSplit, QuickElectrode y QuickCompare para simplificar sustancialmente el trabajo de diseño. Como estos programas generan rápidamente el molde básico y los diseños de electrodos, el taller puede utilizar el tiempo que ahorra para concentrarse más en los detalles que distinguen a sus moldes de alta calidad en un mercado competitivo.

Decisiones de partición
La primera parte de este sistema es el QuickSplit, un programa que separa automáticamente las superficies de núcleo y cavidad, define las líneas de partición o las curvas y analiza la dirección de partición del molde. En el pasado, el departamento de ingeniería de Erich Fehrman empleaba una parte sustancial de su tiempo en estas operaciones. "Solíamos reservar el primer día del diseño del molde para analizar la superficie del modelo, verificar la integridad de los datos matemáticos, separar el núcleo y la cavidad, y definir las líneas de partición de superficies. Ahora normalmente hacemos eso en una o dos horas", comenta Fehrman.

El primer paso en el proceso de diseño es la verificación de los datos recibidos del cliente. "Es muy común tener problemas cuando un cliente envía los datos porque, como fabricante de moldes, frecuentemente se está lejos del cliente real. La información se puede perder fácilmente a lo largo de la cadena de información" explica Fehrman. Además, como el traspaso de información entre programas de CAD aún no es una realidad, la capacidad del programa de interpretar los datos imperfectos también es importante.

Antes Fehrman necesitaba entre 10 y 12 horas para dividir un molde, ahora todo ese trabajo se hace en 20 o 30 minutos. El programa escoge aproximadamente 80% de las superficies de la cavidad y el núcleo en 3 o 4 minutos, permitiéndole al diseñador concentrarse en las áreas problemáticas. Estos detalles incluyen proporcionar suficiente desahogo (para permitir a la pieza separarse del molde), diseñar guías y mecanismos de levantamiento de partes bajas y determinar la evacuación del molde y las superficies de la línea de partición.

Para acelerar este trabajo, el programa QuickSplit incorpora una función que ilumina las parte bajas y las áreas de acción lateral. De esta manera, liberado de la necesidad de afinar sus diseños, Fehrman podrá concentrarse en el mejoramiento de la maquinabilidad de los moldes y en la simplificación de su fabricación. Adicionalmente, a causa del tiempo ahorrado en las operaciones de partición, Fehrman Tools ha incrementado su capacidad de diseño. Esto es especialmente valioso cuando hay mucho trabajo en el taller. El QuickSplit también le da al taller la posibilidad de producir diseños preliminares, necesarios para la aprobación del cliente y la compra de los materiales de trabajo.

Acelerando la electroerosión
La electroerosión por electrodo ha sido la tecnología fundamental en la fabricación de moldes y troqueles durante muchos tiempo, pero su aplicación ha estado restringida por la esclavitud del diseño de los electrodos. Sin embargo, en los últimos años los procesos convencionales y de mecanizado de alta velocidad han desplazado a la electroerosión en ciertas aplicaciones.

Cuando Fehrman Tool inició el uso de la electroerosión solamente fabricaba los electrodos y el trabajo de electroerosión lo subcontrataba con otros talleres. Sin embargo, con el paso del tiempo la electroerosión se convirtió en una parte integrante de casi todo taller y Fehrman reconoció la necesidad de comprar su propio equipo. Hoy Fehrman Tool tiene dos electroerosionadoras, incluidas su primera máquina manual y una Agie Mondo Star CNC, comprada en 1998.

Aunque su taller tiene varios años de experiencia en electroerosión, Fehrman admite que la elaboración de los planos de los electrodos ha sido la peor parte de su trabajo. Para eliminar este trabajo tedioso, lo mismo que las superficies complejas que muchas veces son requeridas, los diseñadores pueden utilizar múltiples electrodos de diseño más simple para mecanizar piezas complejas. Debido a este obstáculo, los talleres de moldes pueden considerar la electroerosión como un proceso de último recurso.

"Nuestra política usual ha sido mecanizar hasta donde es posible y electroerosionar cuando no hay otra alternativa. Pero estamos reconsiderando esta estrategia, y utilizamos la electroerosión con más frecuencia", afirma Fehrman.

Este cambio de política se inició cuando Fehrman empezó a utilizar el programa QuickElectrode de Cimatron. Como la electroerosión involucra una erosión gradual del metal, varios tipos de factores físicos limitan la capacidad de acelerar el proceso de mecanizado. Por esta razón, la mayoría de mejoras en la producción de los últimos años se derivan de la utilización sustancialmente mayor de los controles CNC. Pero haciendo más expedita la tarea fundamental de definir los electrodos, sus superficies y la elaboración de los planos correspondientes, el software reduce sustancialmente el tiempo total requerido en los proyectos de electroerosión .

Por ejemplo, en el diseño de un molde para la cubierta lateral de un asiento de automóvil inicialmente se necesitaban entre 20 y 25 horas para completar el trabajo diseño de la superficie. Esta pieza en particular tiene 30 costillas de soporte en cada cavidad, además de varios grupos de costillas adicionales. El nuevo software le permite a Fehrman completar este trabajo en solamente 6 horas, incluidos los dibujos.

El QuickElectrode define automáticamente las áreas de quema, selecciona los blancos de grafito apropiados, extrae una lista de electrodos del núcleo y crea archivos separados para cada uno. Para revisar la geometría y las holguras, una función de barra deslizante en la pantalla le permite al diseñador mover los electrodos hacia dentro y fuera del núcleo.

Además de la rapidez de diseño, la funcionalidad del programa proporciona otros beneficios adicionales. Al hacer más expedito el diseño de electrodos más complejos, el programa permite que los fabricantes de herramientas puedan reducir el número de operaciones individuales de electroerosión requeridas para producir moldes. Por lo tanto, el viejo argumento de la dificultad para la elaboración de los planos de electrodos ya no se tiene en cuenta en la planeación de estrategias en Fehrman Tool. Adicionalmente, el software permite que todos los trabajos de electroerosión puedan ser hechos en casa.

"En algunas instancias específicas hemos tenido que subcontratar trabajos de electroerosión por falta de tiempo en ingeniería y de CNC para diseñar y hacer los electrodos. Desde que adquirimos el QuickElectrode, no hemos tenido que subcontratar electroerosión", dice Fehrman.

El programa también permite generar diseños de electrodos más completos. Como el programa define las superficies muy rápido, no es necesario que los diseñadores ahorren tiempo omitiendo extensiones de superficies (áreas fuera del acero, donde el electrodo no quema). Según Fehrman, tener la capacidad de definir estas extensiones como parte del diseño inicial es particularmente benéfico cuando se crean electrodos de formas delicadas que tienen que ser reforzados en ciertas áreas para hacerlos más durables.

Fehrman cree que en el futuro el QuickElectrode le permitirá trasladar el diseño de los electrodos del departamento de ingeniería al taller. En efecto, este desarrollo le permitirá a los operadores de máquinas participar en el diseño de sus propias herramientas. "Pensamos permitirles a nuestros muchachos de electroerosión realizar la fase inicial de la definición de electrodos. El software simplifica esta fase, ya que no se necesita entrenamiento o experiencia en CAD", agrega Fehrman.

Además, Fehrman Tool aún evalúa la factibilidad de hacer diseño por primera vez en el taller, lo cual sería posible con la ayuda de las nuevas funciones del software. Como un reflejo del uso extendido de la electroerosión en la empresa, Fehrman planea adquirir una fresadora para grafito, dedicada exclusivamente a la producción de electrodos.

El programa también ha mejorado sustancialmente la calidad de los planos de electrodos. Se ha comprobado que esta ha sido una ayuda eficaz en los talleres donde los fabricantes de herramientas utilizan continuamente estos dibujos como hojas de chequeo de control de calidad durante el mecanizado de los electrodos de grafito. Los operadores de electroerosión de Fehrman también utilizan dibujos de localización generados por el programa para verificar las áreas de quema.

Integrando las órdenes de cambio
Los fabricantes de herramientas saben que las órdenes de cambio de ingeniería (ECO – Engineering Change Orders) son una parte ineludible de su negocio. Si un cliente comunica los cambios de diseño exclusivamente en forma de datos matemáticos, el potencial de errores es sustancial. Algunas veces, los clientes no vislumbran la cantidad de implicaciones que conlleva los cambios de diseño.

Por ende, los fabricantes de herramientas necesitan métodos confiables para comparar los diseños modificados de las anteriores versiones. Para este propósito, Fehrman Tool cuenta con el módulo QuickCompare. Este módulo identifica rápidamente las diferencias geométricas entre dos versiones de una pieza y hace unas marcas gráficas de estos cambios en pantalla. En efecto, el programa sirve como un dispositivo a prueba de fallas que permite detectar los conflictos ECO en la etapa de diseño.

Comentando las aplicaciones del programa, Fehrman asegura que en ocasiones los clientes les comunican que los cambios solamente afectan un área específica, pero al analizar el diseño con el software QuickCompare, encuentran que esos cambios también afectan otras áreas. "A menudo les comunicamos estos hallazgos a nuestros clientes para hacerles ver que estos cambios también son nuevos para ellos. Recientemente, hicimos un trabajo automotor en el cual el diseño original había sido sometido a ocho cambios significativos. Para cada cambio, recibimos datos actualizados de CAD en un dibujo vía fax en el cual las áreas modificadas habían sido marcadas con círculos. Varias veces, descubrimos sutiles cambios adicionales, difíciles de detectar a simple vista. Estos cambios habían sido efectuados por el fabricante de automóviles, pero pasaron desapercibidos para el proveedor y para mi cliente (el fabricante de moldes)".

Un mejor proceso
La actualización del software de diseño le ha permitido a Fehrman Tool alterar fundamentalmente su proceso de producción. Para los diseñadores de moldes esto significa el ahorro de tiempo invaluable que puede ser empleado en refinamientos del producto. Para los fabricantes de herramientas el tiempo que antes dedicaban al estudio de los dibujos o al cálculo de dimensiones, ahora está disponible para desarrollar técnicas de mecanizado más eficientes. Visto desde una perspectiva industrial más amplia, un proceso de diseño más simple ayuda a desatar un nudo que ha limitado la capacidad de diseño y ha bloqueado una más amplia aplicación de la electroerosión de electrodo en los talleres de moldes y troqueles.

En el proceso la función del fabricante de moldes ahora puede ser más parecida a la de un actor en escena que a la de un pintor de paisajes. A diferencia de los artistas tradicionales que deben realizar horas de trabajo preliminar de escena, los fabricantes de moldes pueden hacer nuevos refinamientos en su labor en una etapa preparada por el software. Como un distintivo de la era de los computadores, esta efectiva función de acondicionamiento en el tablado permite grandes mejoras de rendimiento en los talleres de mecanizado contemporáneos.

© Reproducido de Modern Machine Shop con autorización expresa del editor.

Te podría interesar...

Lo más leído

Reciclaje del metal duro
Remoción de material

Reciclaje del metal duro: un negocio sostenible que reduce el impacto ambiental en la indu...

・Mar 7, 2023
 industria metalmecánica para 2024
Sostenibilidad

La industria metalmecánica se encuentra en profunda transformación, conozca las tendencia...

Dianny Niño, editora Metalmecánica・Ene 17, 2024
Centros de mecanizado
Conformado

Aquí le contamos qué son los centros de mecanizado, para que sirven, sus funciones princip...

Equipo editorial de Metalmecanica ・Ene 18, 2024
Grupo Hi-Tec
Fabricación

Como parte del Open House 2023, el Grupo Hi-Tec dio a conocer ofertas tecnológicas avanzad...

Equipo editorial de Metalmecanica ・Mar 28, 2023