Comportamiento térmico del compuesto de epoxi/aluminio para herramientas rápidas durante el moldeo por inyección de polipropileno

Thermal Behavior of Epoxy/Aluminum Rapid Tooling Composite During Injection Molding of Polypropylene

Las tecnologías de prototipado rápido (RP) y utillaje rápido (RT) están adquiriendo cada vez más importancia en la industria del moldeo por inyección. La fundición de compuestos resina/metal permite la construcción de moldes con mayor resistencia que los fabricados mediante otras técnicas de RT como la Estereolitografía. En este trabajo se investigó el comportamiento térmico de moldes fabricados en epoxi/aluminio durante el moldeo por inyección de probetas de polipropileno. La caracterización estructural y mecánica de las probetas moldeadas incluyó análisis de rayos X, dureza y ensayos de tracción. Las muestras presentaron pequeñas diferencias en el grado de cristalinidad y propiedades mecánicas similares en comparación con las muestras inyectadas en moldes de acero. Este estudio mostró un comportamiento térmico razonable del molde de epoxi/aluminio durante el moldeo por inyección de polipropileno, demostrando así la viabilidad de utilizar estos moldes para producir un número reducido de prototipos o productos con este termoplástico.

INTRODUCCIÓN

En el desarrollo de productos de polímero moldeados por inyección, la fase de fabricación del molde es una de las más críticas debido a su elevado coste y largo tiempo de fabricación. La aparición de las tecnologías de prototipado rápido (RP, Rapid Prototyping) y de utillaje rápido (RT, Rapid Tooling) ha favorecido el proceso de desarrollo de productos con buena precisión dimensional, permitiendo que las empresas sean más competitivas e introduzcan ideas innovadoras en el mercado de forma rápida y eficaz. Entre las tecnologías de utillaje rápido que han saltado a la palestra está la fundición de resina con cargas metálicas. Esta técnica permite construir moldes con materiales compuestos de mayor resistencia que los utilizados por otras técnicas de RT. Sin embargo, el comportamiento térmico de estos materiales moldeados ha sido poco investigado.

Durante la fase de diseño de un molde para inyección de termoplásticos, es conveniente obtener recomendaciones para asegurar un intercambio de calor eficaz, garantizando así un enfriamiento uniforme de la pieza. En el ciclo, el enfriamiento comienza simultáneamente con la inyección del termoplástico en la cavidad. El material se enfría desde el momento en que entra en contacto con las paredes de la cavidad, que se encuentran a una temperatura inferior. La etapa de enfriamiento se prolonga más allá de este momento, hasta que la pieza está lo suficientemente fría para ser extraída, normalmente por debajo de la temperatura de reblandecimiento del termoplástico. La transferencia de calor se produce principalmente por conducción entre el termoplástico inyectado y el molde, entre el molde y el fluido contenido en los canales de refrigeración, y por convección forzada del fluido refrigerante en su recorrido por los canales de refrigeración.