Cómo especificar una máquina de moldeo por inyección - Tercera parte

Si planea comprar una inyectora de plásticos, considere esta lista de 51 elementos para especificar el controlador de la máquina. Esta es la tercera parte de una serie de tres columnas.

En la primera y segunda parte de esta serie de tres columnas, ofrezco consejos sobre lo que se necesita considerar cuando se especifica la unidad de cierre y la unidad de inyección, respectivamente. En esta última entrega, nos centramos en el controlador.

Es un componente necesario de toda máquina de moldeo por inyección, y un controlador deficiente puede causar problemas importantes (y a menudo no reconocidos), que dan como resultado la pérdida de cientos de miles de dólares al año. ¿Por qué? Porque los controladores en su mayoría son complejos, no son fáciles de usar, tienen sutilezas extrañas y no hay uniformidad entre las marcas. Si los moldeadores trabajaran con sólo un tipo de controlador quizás todo sería más sencillo, pero el hecho es que los procesadores generalmente tienen que lidiar con varios tipos, todos con diferentes formas de controlar los parámetros de la máquina.

El problema es que controladores configurados supuestamente de la misma manera funcionan de manera diferente. Una queja común que corrobora esto es que se tienen problemas al intentar hacer la misma pieza en diferentes prensas. Esta "complejidad del controlador" se une a las presiones diarias de la producción, tales como puestas en marcha, solución de problemas, problemas de los robots, encontrar moldes perdidos, herramientas de fin de brazo, documentación, etc., además de los turnos de 8 a 12 horas, y esto es sólo la punta del iceberg. Es raro que se pueda mantener todo en un entorno de producción típico. Si está diciendo ahora, " en mi empresa no", tal vez necesite pasar más tiempo en la planta. Sí, el fabricante de la máquina conoce el controlador, pero sólo maneja los suyos, no todos los demás que se pueden encontrar cada día.

Le propongo un reto: inicie una campaña insistiendo en que los constructores de maquinaria equipen todas las prensas con controladores que tengan cuatro páginas idénticas en contenido y diseño. Esto abarcaría inyección con secuencias de tiempo; movimiento de la unidad de cierre y eyección; tamaño de la inyección con recuperación del tornillo y temperaturas en la zona del cilindro; y una lista de página de datos:

• Tiempos reales para cada parte del ciclo
• Presión máxima durante la inyección,
• Presión en la transferencia,
• Posición real de corte,
• Tiempo de rotación del tornillo,
• Tiempo de ciclo,
• Temperatura de la masa fundida (Si la tecnología se encuentra disponible).

Conclusión: El controlador de su máquina le está costando dinero (mucho tiempo) provocando problemas de producción y no permite que el personal de planta de producción haga el trabajo que requiere. ¿De acuerdo? Entonces muéstrele este artículo a su gerente para que entienda la situación.

Dicho esto, esta es mi lista de criterios generales para especificar un controlador:

1. La lógica del controlador es conjuntamente desarrollada por un procesador y un programador de computadoras.
2. La pantalla tiene que ser robusta y debe soportar 10 años de desgaste de producción.
3. La pantalla debe ser grande, brillante, fácil de ver por al menos dos o tres personas a la vez, para facilitar el entrenamiento.
4. Debe ser fácil introducir los valores de entrada
5. En todas las posiciones de entrada, cuando están resaltadas, debe aparecer el rango permitido cuando el área de la entrada es seleccionada.
6. Todas las entradas deben estar marcadas claramente en el idioma de su preferencia, no debe estar identificado por ningún símbolo o número.
7. El tiempo de exploración debe ser menor de 3 milisegundos (0.003 s).
8. Los temporizadores deben estar paralelos o en serie, lo que prefiera.
9. Los valores deben mostrarse como unidades (mm/seg) y no en porcentajes.
10. Luego se deben ofrecer los valores reales para establecer las entradas
11. El tiempo de llenado debe proporcionarse a al menos 0.01 segundos
12. Debe mostrarse la presión en la transferencia.
13. Debe mostrarse la presión máxima durante la inyección.
14. El controlador debe ofrecer un calibre digital constante y en tiempo real para las presiones de inyección, cierre, eyección y boquilla de contacto.
15. El controlador debe registrar los cambios en el proceso.
16. El tiempo para aprender del personal capacitado debe ser menos de 3 horas. No debe haber controles adaptativos —por ejemplo, correcciones en el siguiente tiro, tales como el control del amortiguador.
17. Las alarmas deben mostrarse en todas las pantallas, primero aparecerán las más importantes.
18. La alarma debe saltar y apagar si se obstruye el filtro de aceite
19. Debe haber una alarma por pérdida de amortiguación.
20. Las posiciones y presiones reales, etc., deben estar en la pantalla.
21. Sólo el fabricante de la máquina puede ajustar parámetros PID.
22. Debe estar equipado con un diagrama de flujo de solución de problemas cuando hay mal funcionamiento de la máquina.
23. Los gráficos de presión hidráulica o del plástico con respecto al tiempo (no a la posición) no deben tener ninguna pausa en la transferencia. Las gráficas deben estar a 100 puntos/seg como mínimo y las escalas eje deben ser configurables. La gráfica debe ser al menos la mitad del tamaño de la pantalla.
24. Las gráficas pueden estar sobrepuestas y deberían poder ser guardadas de una curva de referencia.
25. Deben operar en al menos tres idiomas (seleccionable).
26. Deben proporcionar presiones de plástico, así como presión hidráulica si se utiliza una unidad de inyección hidráulica.

Vamos a separar los temas relacionados específicamente con control de temperatura:

27. Debe haber un control de temperatura PID para todas las zonas; El PID es automáticamente ajustado.
28. El inyector debe controlarse por la temperatura PID
29. La garganta de alimentación debe ser controlada por temperatura PID
30. El PID usa una referencia del ambiente.
31. Debe haber detección automática de fallas de la banda calefactora y con una alarma si se detecta
32. Los termopares y bandas calefactoras deben ser fáciles de instalar para agilizar su calibración y reemplazo, y para hacer el cambio rápido de cilindro.
33. Debe estar equipado con protección de arranque en frío
34. La temperatura del aceite debe estar controlada a ± 50 °C (100 °F) si es una unidad hidráulica con servo-válvula
35. El aceite se debe precalentar en el arranque, si es un sistema hidráulico

Llamemos al resto de la lista “miscelánea”:

36. Los fabricantes deben completar las configuraciones del molde, por lo menos 50 en la máquina, con otras configuraciones almacenadas en unidades que no sean muy costosas.
37. Las actualizaciones del programa pueden ser actualizadas rápidamente, vía Wi-Fi (y sin costo) durante los tres primeros años.
38. Debe estar disponible un temporizador del ciclo total y un temporizador de la apertura del molde y debe funcionar en modo semiautomático.
39. Debe estar disponible una opción de selector de piezas basado en monitoreo de proceso seleccionable: tiempo de llenado, recuperación, ciclo, etc.
40. Deben poder comprobarse fácilmente los dispositivos de seguridad para que todo funcione correctamente.
41. Debe permitir perfiles de velocidad en la primera etapa/llenado (por lo menos cinco pasos, más no es necesario).
42. Los perfiles de velocidad deben fijarse por la posición, que gráficamente está acoplada a su velocidad en la pantalla, no porcentajes o piezas iguales de inyección.
43. La velocidad se debe establecer en unidades (mm/seg o volumen) en lugar de porcentajes.
44. Debe funcionar una alarma si no se alcanza la velocidad del sistema.
45. El fabricante de la máquina debe ofrecer delta P para el control de la velocidad adecuada, esto debe estar en la lista cerca de la información de llenado o del límite presión de primera etapa
46 Las transferencias de la primera a la segunda etapa en la configuración deben mostrarse en todas las velocidades.
47. Debe ofrecer una tasa de baja velocidad para el control de empaque, mejor usar la del último perfil de llenado o la de la primera etapa,
48. Debe dar prioridad a la tarea adecuada durante el llenado o la primera etapa
49. La linealidad de la velocidad debe ser razonable
50. Los datos de control de calidad deben estar disponibles para los criterios que desee, se deben mostrar gráficamente y en forma de tabla y debe poder descargarse vía Wi-Fi.

¿Hace falta algo? No dude en decírmelo.

Por John Bozzelli, Fundador
Injection Molding Solutions
Plastics Technology México
10 Abril 2016

¿Cómo especificar una máquina de moldeo por inyección? - Segunda parte

Si planea comprar una inyectora de plásticos esta guía le será de gran utilidad. En esta segunda parte, de una serie de tres artículos, nos centramos en cómo especificar la unidad de inyección.

Asegúrese de especificar todos los detalles de la unidad de inyección para su máquina. (Aquí se ve una prensa en proceso de montaje - Wittmann Battenfeld).

Con el crecimiento del mercado, los moldeadores están considerando la adquisición de nuevas prensas. Esta es el segunda parte de una serie de tres artículos sobre lo que usted necesita saber y hacer para especificar una máquina que se ajuste a sus necesidades. En la primera parte hablamos de la fuerza de cierre. Ahora, ponemos el foco sobre la unidad de inyección.

Como lo mencionamos en la primera parte, la recuperación económica está impulsando el mercado para la transformación de plásticos mediante moldeo por inyección. Ha aumentado la demanda de piezas moldeadas, y en respuesta muchos moldeadores están actualizando o ampliando sus plantas. Esto ha aumentado la demanda de nuevas máquinas. Los tiempos de entrega son largos y es necesario tener un plan.

Si no ha tenido la oportunidad de leer la primera entrega de esta serie de artículos, este es un resumen de los principales puntos que tratamos:

• No compre una máquina por impulso.
• Prepare un plan de retirada de su equipo.
• Elabore una lista de las necesidades de la máquina nueva, incluso si no hay dinero disponible o no hay dinero (o necesidad) de comprar ahora mismo.
• No se conforme con lo que está en el inventario; especifique lo que necesita
• Preste atención a los detalles, involucre al personal de la planta y documente lo que necesita al agente de compras. No permita que el director de compras se involucre en el proceso de especificación, ya que él o ella estarán claramente motivados por el precio. Siga el principio de Deming: la gente que usa el equipo especifica el equipo.
• No compre una máquina para un solo trabajo; tenga en cuenta la flexibilidad, porque no sabemos qué pasará en el futuro.
• Para especificar una máquina, descompóngala en componentes. Cada molde es único y distinto, y sus componentes son básicos en la máquina. Unidad de cierre, unidad de inyección y controlador. Cada uno tiene su propia función y debe estar especificado según sus requisitos, o para ser más exactos según los requisitos de la pieza a moldear.

En lo que se refiere a la unidad de inyección, esta es una lista parcial de los criterios que debe revisar, de los aspectos que debe recordar al hacer una cotización y de las preguntas que debe plantearse usted mismo y plantearle al proveedor potencial o fabricante de la máquina, antes de emitir una orden de compra:

1. ¿Necesita rotación de husillo hidráulico o eléctrico?
2. ¿Necesita inyección hidráulica o eléctrica?
3. ¿Qué tamaños de husillo/cilindro necesita? Ordene un tamaño que utilice de 25 a 65% de su capacidad de inyección para la mayoría de sus trabajos. Desde aquí puedo oír sus cuestionamientos, pero tenga en cuenta que la calidad de la masa fundida es crítica y hay que seguir las reglas. Si no puede cubrir el rango para todos sus trabajos con un sólo un cilindro, compre uno adicional. Por lo general, tienen un precio razonable cuando se hace el pedido con la máquina. Pero no compre el cilindro más grande simplemente porque no hay diferencia de precio. Y recuerde, las especificaciones de una máquina estándar se dan generalmente para poliestireno; las resinas semicristalinas, como el polipropileno, requieren más volumen. Revise la densidad de la masa fundida de la resina o resinas que prevé procesar en esa máquina.
4. ¿Puede el cilindro cambiarse fácilmente cuando está caliente o requiere este proceso un tiempo mínimo para el tamaño de la máquina?
5. No compre un husillo de propósito general. Como afirma Jim Frankland, columnista y experto en extrusión, no sirven para ningún propósito.
6. ¿Están fabricados el husillo y el cilindro con un metal adecuado contra el desgaste, que provee alta resistencia química y para el tipo de temperaturas que afrontará no sólo ahora sino también en el futuro?
7. ¿Es repetible y suficiente la velocidad de plastificación para el ciclo determinado? Recuerde, la especificación de la máquina es generalmente para el poliestireno.
8. ¿Es la velocidad de inyección compensada por la carga? Esto es fundamental para un proceso constante.
9. ¿La posición del husillo cambia con el molde abierto o cuando hay una interrupción del proceso?
10. ¿Puede hacer un perfil de velocidad? Cinco etapas son suficientes.
11. ¿Le proporcionará la máquina las velocidades necesarias para sus trabajos actuales y futuros? ¿Cree que podría necesitar una máquina de mayor velocidad más adelante?
12. ¿La máquina necesita acumuladores?
13. ¿Es reproducible la velocidad? Vea el punto 8.
14. Asegúrese de que el fabricante proporciona ΔP para el control adecuado de la velocidad.
15. ¿Se puede transferir la prensa de primera a segunda etapa en el punto de partida a todas las velocidades?
16. ¿La máquina tiene la linealidad de velocidad adecuada?
17. ¿Es suficiente la presión máxima de fundido de la boquilla (también llamada presión de inyección o presión específica) para hacer sus piezas, ahora y en el futuro? Le recomiendo 30.000 psi (2070 bar). Hay que saber la relación de intensificación si el accionamiento es hidráulico.
18. ¿Puede la máquina leer la presión de fundido?
19. ¿Hay puertos de medidores disponibles para comprobar la presión hidráulica en las bombas, la unidad de inyección y la fuerza de tiro de la boquilla?
20. ¿Es la segunda etapa estable (±7 psi, 0,5 bares)?
21. ¿El tiempo de cambio de primera a segunda etapa es inferior a 0.10 segundos? No desea una caída o una subida en el cambio, a menos que sea necesario.
22. ¿Es repetible la segunda presión (o presión de segunda etapa)?
23. ¿Hay un cambio de la primera a la segunda etapa en tiempo posición, presión hidráulica o presión de la cavidad? ¿Hay prioridades, como transferencias que se hacen por primera vez?
24. ¿La energía recuperada es monitoreada (psi o amps x tiempo)?
25. ¿Es la presión de respaldo constante y estable?
26. ¿El control de temperatura PID se autorregula?
27. ¿Los circuitos PID usan una referencia ambiental?
28. ¿Se controla la temperatura PID de la boquilla? ¿Está el termopar a un tercio de distancia a lo largo del cuerpo de la boquilla y la punta, no en la tuerca hexagonal o expuesto? Debe ser uno de tipo pala, sin agujeros en el cuerpo de la boquilla.
29. ¿Está controlada la temperatura PID en la garganta de alimentación?
30. ¿Las bandas calefactoras tienen detección de fallas?
31. ¿Son las bandas calefactoras y los termopares de conexión rápida de fácil calibración y reemplazo?
32. ¿Están aisladas las bandas calefactoras (pero no los espacios ente ellas)?
33. ¿Tiene las cajas de termopares pasta térmica dentro que ayude a la medición de la temperatura?
34. ¿Tiene protección contra el arranque en frío?
35. Están controladas las temperaturas del aceite ± 5°F (2.5°C) cuando la servo-válvula esté preparada?
36. ¿El aceite se calienta automáticamente en el arranque y la maquina no empezará a funcionar en modo automático hasta que el aceite alcance su temperatura de procesamiento?
37. ¿Puede montar el molde si el aceite no ha alcanzado la temperatura?
38. ¿Está protegido su computador contra las sobretensiones con un sistema auxiliar de batería? Esto es una necesidad debido a los picos de tensión y al costo de las piezas de repuesto. Seguro que ya tiene uno para la computadora de su casa… ¡y esto es mucho más costoso!

Espere en la próxima edición la tercera parte: Cómo comprar un controlador.

John Bozzelli, Fundador
Injection Molding Solutions
Fuente: Plastics Technology México
01 Marzo 2016

Cómo especificar una máquina de moldeo por inyección - Primera parte

Con el crecimiento del mercado, más y más moldeadores están comprando nuevas prensas. Esta serie de artículos tratará sobre aquellos aspectos que usted debe considerar al comprar una inyectora, antes de firmar el cheque. Iniciaremos con la unidad de cierre.

La recuperación económica está impulsando los mercados que se sirven de la fabricación mediante moldeo por inyección. La demanda de piezas moldeadas ha aumentado, y en respuesta muchos transformadores están actualizando o ampliando sus plantas. Esto ha aumentado la demanda de nuevas máquinas.

El balance de la pasada NPE 2015 es una muestra clara de ello. Como indican varios informes, se vendieron más máquinas que nunca en la exposición. Un indicador aún más claro es que los plazos para la entrega de nuevas máquinas superan los seis meses, por lo que se podría tardar un año para recibir una prensa de alto tonelaje. Asegúrese de comprar lo que necesita para apoyar la producción y no de adquirir un problema adicional.

Con todas estas dinámicas como telón de fondo, pensé que era un buen momento para iniciar una serie de columnas dedicadas a los asuntos relacionados con la compra de una máquina de inyección. La lista es larga, porque son muchos los detalles necesarios para hacerlo bien. Comprar la máquina adecuada para sus necesidades es complejo y, a menudo, se cometen errores, lo cual ocasiona pérdidas de producción y aumento de los costos debido a actualizaciones o modificaciones. Así es que vamos a hacerlo bien desde el principio.

Si su decisión de compra es por impulso, ya lleva las de perder. ¿Se le hacen conocidas las siguientes situaciones? Alguien analiza el aprovechamiento de la planta, ve una serie de nuevos pedidos potenciales y va directo a oprimir el botón de alarma para comprar una máquina nueva. O el controlador de la máquina más antigua se daña, y un reemplazo no está disponible o es tan costoso como una nueva máquina. De nuevo, se prende la alerta.

Yo considero típicos estos escenarios. El resultado es una compra precipitada, que a menudo significa adquirir lo que está disponible en el inventario de un proveedor de maquinaria — y que muchas veces es limitado. La situación puede ser peor en estas épocas, cuando los inventarios están al mínimo y los tiempos de entrega son largos. El resultado es comprar lo que está disponible y tratar de ajustarlo a su producción... algo prácticamente imposible. Esto, a menudo, conduce al desastre en la planta, con el personal preguntándose por qué no pueden sacar la producción en una máquina nueva.

Un mejor comienzo, es planificar con anticipación el plan de retiro de las máquinas. Aunque el dinero no esté disponible, planear le permite definir su lista de necesidades. Además ahorra tiempo, inclusive si entra un nuevo pedido. La planificación de la jubilación de una máquina le dará tiempo para establecer una multitud de detalles y especificar la máquina que usted necesita.

Especificar es diferente a conformarse con lo que está disponible. Cada máquina está construida con componentes que están en inventario, así que asegúrese de conseguir los que sean útiles para su trabajo y los componentes especiales que necesite para realizar sus proyectos. Además, especificar es hacer que sea tan flexible como para que se pueda usar con tantos moldes diferentes como sea posible. No especifique una máquina para ejecutar sólo un trabajo, a menos que esté seguro al 95% de que aprovechará un solo tipo de molde durante toda su vida útil.

No se puede predecir el futuro, por lo que hay que adaptarse a los cambios. ¿Cuántas veces ha hecho el pedido de una máquina con todos sus equipos auxiliares para un gran proyecto nuevo, y luego le toca ver cómo ese proyecto muere tres o seis meses después? ¿Está sacándole provecho, ahora mismo, a esa inversión de capital? Piense en lo fácil que sería programar los trabajos de haber seguido la regla anterior sobre la flexibilidad. Sí, puedo oír los gritos y las quejas del área financiera, sobre cómo se desperdicia el dinero en opciones que nunca se usan. Pero se equivocan: ¡tener en cuenta la flexibilidad, mejora los ganancias! y también evita el mal momento al darse cuenta de que un molde sólo se puede poner en marcha en una máquina, que ya está ocupada con otro trabajo.

Entonces, ¿cómo saber qué necesita realmente? Para especificar una máquina, debe descomponerla en partes y componentes. Cada molde es sumamente peculiar, y también lo son los principales componentes de la máquina. Estos son: la unidad de cierre, el controlador y la unidad de inyección. Cada uno tiene su propia función y necesita ser especificado según los requerimientos del proceso.

Haga lo posible para hacer este proceso de forma independiente del proveedor de máquinas. Que quienes den las recomendaciones sean los involucrados con el procesamiento, los moldes, la configuración de moldes y la programación. Siga los principios de Deming: la gente que usa el equipo especifica el equipo.

Empezaremos con la unidad de cierre. La siguiente es una lista parcial de los criterios a revisar. (Doy mis agradecimientos a Kip Doyle y Bill Hartwick):

1. ¿Qué estilo? ¿De rodillera, totalmente eléctrica o hidromecánica (de dos placas)?
2. ¿Horizontal o vertical?
3. ¿Qué mecanismos requiere —eléctrico, hidráulico, o hibrido? (Hay disponibles nuevos mecanismos servo)
4. ¿Distancia entre columnas? ¿Se ajusta a sus moldes o necesita placas anchas?
5. ¿Ocupan los moldes el 70% de la distancia entre las columnas o barras guía? Deberían hacerlo, con el fin de minimizar el cambio de placas.
6. ¿Se pueden ajustar las toneladas de la fuerza de cierre desde el controlador?
7. ¿Se puede configurar el tonelaje de la fuerza de cierre en un tiempo mínimo?
8. ¿Es suficiente el tonelaje de la fuerza de cierre? Las paredes delgadas o algunas resinas pueden cambiar las reglas. Tenga más tonelaje del necesario, siempre se puede disminuir. No ponga en marcha el tonelaje total a menos que sea necesario.
9. ¿La fuerza de cierre vuelve a cero y lee la posición real en el controlador?
10. ¿La fuerza de cierre es consistente en la posición de parada abierta? (puede ser un problema en muchas máquinas)
11. ¿Tienen la fuerza de cierre y las placas el espesor y la resistencia adecuados?
12. ¿Proporcionan las placas enfriamiento a los moldes calientes (control de temperatura)? En realidad, aislar el molde de la placas de cierre y enfriar la placa de cierre resulta mejor y más barato.
13. ¿Es el movimiento de cierre lo suficientemente rápido para las demandas del ciclo?
14. ¿Es fácil de controlar el sistema de lubricación automático? ¿Dará un mensaje de error si la grasa baja o la línea están conectadas?
15. ¿El sistema de lubricación usa grasa o aceite?
16. ¿Es la fuerza de cierre constante cuando cambia la temperatura de la placa?
17. ¿Es la fuerza de cierre medida o calculada en posición?
18. ¿El eyector y los patrones de agujeros de sujeción se ajustan a sus necesidades?
19. ¿Quiere tener una ranura en T en las placas para el desmontaje?
20. ¿Es la barra guía funcional y autoajustable?
21. ¿Es la fuerza de contacto de la boquilla adecuada y ajustable? Me gusta ver disponible al menos de 3-7 toneladas de fuerza de contacto (Menos de 3 es cuestionable). Esto no necesita cambiar con el tamaño de la máquina.
22. ¿Cuál es la máxima apertura del molde, no sólo hasta el cierre del molde sino hasta desmontar la pieza del núcleo? Nota: las placas magnéticas reducen la altura de la boquilla.
23. ¿Puede el movimiento del cierre acelerarse y desacelerarse sin que la prensa traquetee?
24. ¿Es posible la eyección cuando la placa móvil se abre?
25. ¿Son ajustables la velocidad de eyección y la presión?
26. ¿Es fácil configurar la protección del molde? ¿Funciona adecuadamente?
27. ¿Es la velocidad del cierre lo suficientemente rápida para cumplir las demandas del ciclo?
28. ¿Es importante poder retirar una barra guía?
29. ¿Necesita una capacidad de troquelado, ahora o en el futuro?
30. ¿Es abierta el área donde cae la pieza para facilitar su descarga?
31. ¿Necesitará el molde asistencia técnica? Compruebe las especificaciones de la máquina para el peso máximo del molde.

Estoy seguro de que olvido algunos detalles. Recuerde solamente: no compre lo que está disponible; compre lo que espera necesitar. Y si es posible, con flexibilidad. En la próxima columna nos centraremos en la unidad de inyección.

John Bozzelli , Fundador
Injection Molding Solutions
Plastics Technology México
25 Mayo 2015