Determinación de las variables de proceso utilizando el Diseño de Experimentos para la modelización del moldeo por inyección de termoplásticos

El mecanismo más habitual para conocer el proceso es mediante la experimentación, estudiando como se comporta el proceso a estudiar bajo distintas combinaciones de parámetros por los que se ve afectado el proceso. El método de experimentación más sencillo es la modificación de un único factor por cada vez que se realiza el experimento. Sin embargo, para estudiar procesos complejos como la inyección de termoplásticos en los que existen muchas variables, los experimentos simples requieren un tiempo excesivo y, además para conseguir buenos resultados depende principalmente de la habilidad, experiencia anterior e intuición del investigador.

El proceso de inyección presenta el problema que el elevado número de factores que afectan directamente al comportamiento y al resultado del proceso están interaccionados entre sí, lo que complica mucho más la investigación. El método de investigación clásico de modificar un único factor ya no es válido ya que el número de experimentos a realizar sería elevadísimo y además no nos permite estudiar el efecto simultáneo de todos los factores.

Los resultados de todos los posibles experimentos se pueden ser tratados en un complejo proceso. Variando todos los factores del proceso a varios niveles se crean un gran número de resultados. Esta colección de resultados, cada uno es el resultado de un único experimento, se pueden tratar como una matriz matemática, lo que significa que realizando sólo una fracción de todos los posibles experimentos permite al investigador aprender como si los hubiera realizado todos.

La existencia de interacciones en el proceso sugiere la inconsistencia y no reproductividad de las conclusiones; por consiguiente, debemos intentar evitar las interacciones entre los factores de control por todos los medios.

La existencia de una interacción depende del tipo de medida utilizada en el análisis. En otras palabras, depende del estimador seleccionado.

Cuando el proceso a estudiar se ve afectado por más de un solo factor, como en el proceso de inyección, se utiliza el diseño de experimentos ya que nos permite estudiar el efecto simultáneo de todos los factores. Además el diseño de experimentos nos detectará y nos cuantificará las interacciones entre dos o más factores y como estas afectan al proceso en conjunto.

La determinación y el control de las interacciones es la clave para conseguir buenos resultados de un proceso. Cuando el proceso es muy complejo, está sujeto a varios factores de control, con interacciones, y con efectos no lineales, el posterior diseño de las respuestas de los factores puede ser muy complicado. Aquí es cuando el diseño de experimentos presenta su máxima potencia, ya que puede proporcionar información del proceso con un coste y tiempo menor que cualquier otro método.

La elección del estimador adecuado permite definir diferentes perfiles estratégicos en la cuantificación de las variables de proceso según sea el objetivo (coste, calidad superficial, dimensiones, características mecánicas…).

En este artículo se presenta los mecanismos utilizados para la determinación de los parámetros de inyección de un blend de ABS-PC utilizando una metodología de experimentación para poder conseguir conclusiones con el mínimo número posible de escenarios.