La conferencia IIMC (Conferencia Internacional de Moldeo por Inyección) revisa las últimas tendencias en moldeo por inyección para su aplicación en vehículos
Construcción ligera, óptica, calentamiento variotérmico, proceso de transformación en espuma y simulación
En el estreno de la IIMC a principios de diciembre de 2014 en Aquisgrán, el Instituto de Procesamiento de Plásticos IKV observó varios aspectos de la tecnología de moldeo por inyección, centrando su atención especialmente en las aplicaciones en el sector de la automoción. El director del Instituto, Christian Hopmann y otros 15 conferenciantes procedentes de Alemania, Francia, Japón y Estados Unidos hablaron sobre las últimas tendencias y debatieron sobre las tecnologías actuales: el control de temperatura variotérmico, el proceso de transformación en espuma, los sistemas ópticos y los procesos de producción generativa. De los aproximadamente 100 delegados que acudieron a este programa de dos días, casi dos tercios provenían del extranjero, 20 de ellos de Asia. A continuación se ofrece un breve resumen.
Peter Urban, subdirector del Instituto de Ingeniería Automotriz IKA de Aquisgrán, fue el encargado de iniciar la conferencia resumiendo los principales desafíos que el desarrollo de vehículos está afrontando actualmente y sus consecuencias con respecto a la tecnología del plástico. El esfuerzo por reducir las emisiones de CO2 y por emplear sistemas de transmisión alternativos estaban generando un potencial significativo en la tecnología del plástico de manera natural, en la construcción ligera de la carcasa y la envoltura externa del vehículo. El subdirector afirmó que existía también una fuerte demanda de baterías con cubierta de moldeo por inyección de termoset y refuerzos locales que se ajustaran a una producción a gran escala.
Los depósitos de alta presión para combustibles gaseosos son otra aplicación interesante. Añadió también que con la optimización aerodinámica se pueden lograr unos ahorros considerables. En el caso de los camiones, por ejemplo, estos ahorros pudieron incrementarse en más de 2,2 l/100 km gracias a la ayuda de calentadores laterales y traseros. Sin embargo, Urban advirtió que un permiso para modificar los calentadores delanteros y traseros haría necesario aumentar la longitud máxima permitida del camión por encima de 16,50 m.
Asimismo augura unas prometedoras oportunidades para la tecnología de plásticos en la tendencia a la automatización: Los diferentes sistemas de sensor, especialmente los sensores ópticos y su integración en la envoltura externa del vehículo, suponen un gran desafío para los sistemas autopropulsados. Por lo general, es el ingeniero de plásticos el responsable de encontrar una solución. Además, según Urban, también existe potencial dentro del campo de la “conducción conectada” en niveles de navegación, guía/asistencia y estabilización. Los temas actuales incluyen la navegación por satélite, la electrificación adicional, la integración de la unidad de transmisión y el chasis a través de sistemas de accionamiento descentralizados en las ruedas, y el rediseño de los elementos de mando.
Todo esto se está llevando a cabo dentro del marco de un mercado en expansión a nivel mundial para vehículos de pasajeros. En 1985 solo se identificaban nueve segmentos de mercado, mientras que hoy en día existen más de cuarenta. A todos ellos les afectan, a su manera, los tan cuestionados requerimientos clave de eficacia, prestigio, coste y confort en la conducción. Esta customización tiene como consecuencia un mayor número de lotes de producción a menor escala.
Christian Hopmann, director de IKV, presentó algunas de las mayores áreas de investigación de IKV en tecnologías relacionadas con vehículos. (Foto: IKV/Fröls)
En realidad, una perspectiva de futuro desprovista de accidentes y una experiencia de conducción libre de emisiones con sistemas de asistencia inteligentes, peso ligero sostenible y gestión de energía eficiente y del calor significa más que solucionar el problema del CO2 y las demandas en la automoción. “Resolver las contradicciones entre el confort en la conducción, la salud y la contaminación medioambiental seguirá siendo una tarea complicada”, afirma Urban.
Los sistemas ópticos ofrecen potencial para termoplásticos y LSR
Christian Hopmann, director del IKV, presentó en su Instituto las tres áreas principales de investigación en moldeo por inyección y en tecnologías de compuestos de fibra dependientes de molde. También mencionó las últimas tendencias en tecnología del plástico. Motivados por los recientes desarrollos en tecnología de iluminación, los sistemas de molde modulares para el moldeo por inyección multipaso y multitapa de piezas ópticas con gran espesor han suscitado un creciente interés. La variedad de estrategias para producir piezas de gran espesor, desde el moldeo por inyección compacto clásico a la inyección de varias capas una después de otra, ofrece opciones para virtualmente cualquier dimensión y forma geométrica. Hopmann destaca asimismo el potencial de LSR en aplicaciones de iluminación. Su excelente estabilidad ultravioleta y la resistencia térmica lo hace ideal para su uso en sistemas ópticos transparentes. Este aspecto también fue subrayado por Heiko Bayerl del fabricante LSR, Momentive Performance Materials. La baja viscosidad de LSR, asegura Hopmann, también posibilitó que se moldeara silicona líquida directamente sobre superficies de LED.
Procesos variotérmicos y de transformación de espuma aún subestimados
Hopmann también hizo hincapié en el potencial de los procesos apoyados por control de temperatura dinámica: la creación de acabados antireflejo, la superación de largas vías de circulación y la reducción de las consecuencias de las líneas de soldadura fueron solo algunos ejemplos de sus múltiples ventajas. Las pruebas comparativas sobre el control de la temperatura del líquido, la calefacción láser y el calentamiento inductivo están dirigidas a determinar la estrategia de control de la temperatura variotérmica óptima, tanto desde un punto de vista técnico como económico.
Con respecto al tema de actualidad de la construcción ligera, Hopmann ve mayor potencial general para el ahorro en la formación de espuma de plástico para aligerar peso que en el uso de plásticos reforzados con fibra de carbono (PRC). Por consiguiente, puso en perspectiva la opinión generalizada de que los plásticos reforzados con fibra pueden reducir por sí solos el peso de manera significativa. En la actualidad, señaló, la extensión del uso de estructuras espumosas está siendo dificultado por la aún limitada habilidad de simulación de los varios procesos de transformación en espuma. Existen dificultades con respecto al cálculo y al análisis estructural de las partes espumadas. Simular el comportamiento de un caldo cargado de gas no es fácil, pero es reconocido como criterio de éxito y, por tanto, está sujeto a intensas investigaciones.
Dominique Manceau, jefe del departamento de innovación en Plastivaloire, subrayó las ventajas del calentamiento inductivo en los moldes de compresión como ejemplo de un proceso de transformación en espuma variotérmico. Steve Braig, director general de Trexel, suministra el proceso de transformación en espuma físico “Mucell”. Informó sobre él en un proyecto conjunto con 3M, en el que las esferas huecas de vidrio en la poliamida 6 transformada en espuma dieron lugar a mejoras en las propiedades mecánicas, así como a una reducción en el peso. La adición de esferas de vidrio también había producido una ligera mejoría en cuanto a la calidad de la superficie, aunque aún se encontraba lejos de la calidad de la clase A.
Más simulación para un plazo de comercialización más corto
Las posibilidades de la integración funcional con el moldeo por inyección no estaban agotadas, según Hopmann. Aún se necesitaban estrategias inteligentes para realzar la eficiencia con procesos robustos. Con las herramientas de simulación disponibles hoy en día y actualmente en proceso de optimización, se trataba de acelerar el desarrollo e iniciar la puesta en marcha de la producción. Florian Petzold, director del Centro Técnico de Moldeo de Osram en Múnich: Sin simulación no existiría la posibilidad de lograr los tiempos tan rápidos que requiere el mercado hoy en día.
Métodos de producción generativos e impresión en 3D
Actualmente ninguna conferencia técnica podría dejar de tratar los procesos de producción generativa. Aquisgrán no fue una excepción. El Prof. Hopmann observa un mayor potencial en las tecnologías 3D para uso industrial en diseño de moldes para el moldeo por inyección y en los procesos de sintetización para insertos de moldes en comparación con la generación de plásticos en 3D, si bien este proceso puede merecer la pena en algunos casos. Mencionó las limitaciones existentes de las piezas de plástico impresas en 3D en comparación con los procesos de moldeo establecidos: A pesar de que la gama de materiales crecía constantemente, aún estaba restringida a un número relativamente menor de materiales no reforzados. Además, en su opinión, la orientación de la molécula no reconocida y la velocidad de acumulación limitada están inhibiendo la fabricación aditiva de piezas de plástico.
IIMC 2015 a finales de septiembre
Hopmann anunció las fechas del segundo IIMC, a saber 30 de septiembre y 1 de octubre de 2015. La conferencia de este año tendrá un enfoque de aplicación distinto al de la industria de automoción. A partir de 2017, la conferencia internacional de moldeo por inyección se impartirá en un intervalo bianual. Tendrá lugar siempre en la primavera de los años impares en complemento con el Coloquio Internacional IKV, que informa sobre las actividades de IKV en todos los campos de la tecnología de plásticos y que tradicionalmente se celebra también en esas fechas.
La recompensa a un paso audaz
La primera IIMC (conferencia internacional de moldeo por inyección) organizada por el instituto IKV de Aquisgrán recibió duras críticas por parte de otros organizadores de conferencias. Después de todo, una conferencia técnica sobre moldeo por inyección dada en inglés para un público compuesto por visitantes provenientes del exterior al territorio de habla germana podía ser visto como un experimento. En pocos eventos de este tipo se había arriesgado antes.
Si se echa la vista atrás, existen dudas en relación a la recepción de la IIMC. Unos 100 participantes de todos los continentes –excepto África– acudieron a Aquisgrán, de los cuales dos tercios provenían del exterior del territorio de habla germana, entre ellos veinte de Asia. También fue interesante observar que representaban todos los niveles de la cadena de valor, desde productores y constructores de máquinas hasta transformadores y OEM.
Durante los dos días, los delegados escucharon presentaciones que atesoraban gran calidad. La visita integrada a las plantas y los laboratorios de moldeo por inyección y compuestos piloto demostraron ser un atractivo especial para los visitantes internacionales. El enorme interés mostrado por los clientes en los estándares de tecnología europea y en las presentaciones de los suministradores de tecnología líder se encontraba a la vista de todos.
El director del instituto, el Prof. Christian Hopmann, busca seguir aumentando la reputación internacional del IKV como instituto de renombre en investigación y enseñanza de tecnología del plástico. También quiere fortalecer su posición como punto de encuentro para la comunicación tecnológica en cuestiones de ingeniería del plástico. La primera IIMC cumplió con estos objetivos y fue la justa recompensa a un paso audaz. La siguiente conferencia en primavera mostrará si el concepto puede establecerse de manera satisfactoria a largo plazo.
