Análisis Técnico Integral del Molde para Cubetas/Bandejas de Plástico

Capítulo 1: Descripción General del Producto y Aplicaciones de Mercado

1.1 Clasificación y Características de los Productos - Cubetas/Bandejas de Plástico

Como contenedores de uso amplio en la vida cotidiana y el ámbito industrial, las cubetas/bandejas de plástico presentan una clasificación diversificada y propiedades únicas:

Clasificación por Uso:

• Cubetas/Bandejas para el hogar: Para lavar ropa, lavar la cara, lavar verduras, almacenamiento.

• Cubetas/Bandejas para baño: Bandejas de baño, cubos para fregona, bañeras para bebés.

• Cubetas/Bandejas industriales: Contenedores químicos, bandejas para cría, macetas para cultivo.

• Cubetas/Bandejas especiales: Para uso médico, procesamiento de alimentos, utensilios de laboratorio.

Análisis de Características de los Materiales:

• PP (Polipropileno): Resistente a ácidos y álcalis, resistente a altas temperaturas (100°C), buena tenacidad.

• PE (Polietileno): Buena flexibilidad, resistente a bajas temperaturas, seguridad grado alimenticio.

• ABS (Plástico de ingeniería): Alta resistencia, alto brillo, fácil teñido.

• PC (Policarbonato): Alta transparencia, alta resistencia al impacto.

• Materiales grado alimenticio: Cumplen con estándares internacionales como FDA, LFGB.

1.2 Requisitos Centrales del Diseño del Molde

Basándose en la estructura especial y los requisitos de uso de las cubetas/bandejas de plástico, el diseño del molde debe cumplir con:

Requisitos de Diseño Estructural:

1. Uniformidad del espesor de pared: Controlado en el rango de 2.5-4 mm, asegurando calidad de moldeo.

2. Ángulo de desmoldeo: Diseño de 1-2° en las paredes interna y externa.

3. Diseño de nervaduras de refuerzo: Nervaduras radiales en la base, nervaduras longitudinales de refuerzo en las paredes laterales.

4. Tratamiento de bordes: Diseño con pestaña para reforzar el borde.

Requisitos de Diseño Funcional:

• Asas integradas en el moldeo.

• Orificios de drenaje predefinidos.

• Diseño de textura antideslizante en la base.

• Implementación de función de apilamiento.

Capítulo 2: Diseño Detallado de la Estructura del Molde

2.1 Esquemas de Distribución del Molde

Estrategia de Diseño de Molde Multicavidad:

Cubetas/Bandejas pequeñas (diámetro < 40 cm):
- Distribución 1x4 o 1x6.
- Dimensiones del molde: 600×600 mm.
- Distancia entre cavidades: ≥40 mm.

Cubetas/Bandejas medianas (diámetro 40-60 cm):
- Distribución 1x2 o 1x3.
- Dimensiones del molde: 800×800 mm.
- Diseño balanceado de canales.

Cubetas/Bandejas grandes (diámetro > 60 cm):
- Distribución 1x1 o 1x2.
- Dimensiones del molde: 1000×1000 mm o más.
- Diseño reforzado del portamoldes.

2.2 Diseño Optimizado del Sistema de Alimentación

Configuración del Sistema de Canal Caliente:

Ventajas del sistema de canal caliente con válvula de aguja:
1.  Optimización de la ubicación del punto de inyección: Centro de la base o múltiples puntos simétricos.
2.  Reducción de líneas de unión (weld lines): Tecnología de control secuencial de válvulas.
3.  Ahorro de material: Sin desperdicio de material de la compuerta (cola).
4.  Mayor eficiencia: Reduce el ciclo de moldeo en un 15-20%.

Aplicación del sistema de canal caliente abierto:
- Aplicable a cubetas/bandejas simples.
- Costo más bajo.
- Mantenimiento sencillo.

Puntos Clave del Diseño del Punto de Inyección:

• Punto de inyección directo: Aplicable a cubetas/bandejas grandes.

• Punto de inyección tipo abanico: Garantiza llenado uniforme en áreas grandes.

• Punto de inyección submarino: Corte automático, reduce el post-procesado.

2.3 Diseño Innovador del Sistema de Enfriamiento

Estrategia de Enfriamiento por Capas:

Capa 1: Zona de la base de la cubeta/bandeja
- Circuito de agua en espiral: Diámetro Φ10-12 mm.
- Espaciado entre canales de agua: 25-30 mm.
- Distancia a la superficie de la cavidad: 12-15 mm.

Capa 2: Zona de las paredes de la cubeta/bandeja
- Circuitos de agua paralelos de múltiples capas: 3-4 capas.
- Control independiente de cada capa.
- Control del gradiente de temperatura.

Capa 3: Zona de los bordes
- Diseño de circuito de agua anular.
- Enfriamiento prioritario para prevenir deformación.

Parámetros de Control de Temperatura:

• Material PP: Temperatura del molde 40-60°C.

• Material ABS: Temperatura del molde 60-80°C.

• Tiempo de enfriamiento: Espesor de pared × (1.5-2.0) segundos.

• Requisito de diferencia de temperatura: Diferencia en la superficie de la cavidad ≤3°C.

2.4 Diseño de Precisión del Sistema de Expulsión

Esquema de Expulsión Compuesto:

1.  Sistema de expulsión asistida por aire (gas-assist)
    - Presión del aire: 0.3-0.5 MPa.
    - Número de boquillas de aire: 6-8.
    - Momento de actuación: 0.2 segundos antes de la apertura del molde.

2.  Sistema de expulsión mecánica
    - Tipos de eyectores: Eyectores redondos + eyectores planos.
    - Distribución de eyectores: Distribución uniforme perimetral.
    - Carrera de expulsión: Profundidad de la cubeta/bandeja + 20-30 mm.

3.  Expulsión por placa empujadora (stripper plate)
    - Aplicable a cubetas/bandejas de cavidad profunda.
    - Expulsión suave.
    - Evita marcas blancas por expulsión ("blush").

4.  Mecanismo de desmoldeo
    - Mecanismo de correderas (sliders): Para manejar geometrías con socavados (undercuts).
    - Mecanismo de expulsores inclinados (angled lifters): Para manejar ranuras internas.

Capítulo 3: Materiales y Control del Proceso

3.1 Selección de Aceros para el Molde

Selección de Material para Componentes Clave:

Cavidad/Núcleo:
- Configuración estándar: P20 (acero preendurecido).
- Para altos requisitos: 718H (acero para pulido espejo).
- Para alta producción: NAK80 (acero endurecido por envejecimiento).

Correderas/Expulsores inclinados:
- Cuerpo principal: P20 o 718.
- Piezas resistentes al desgaste: H13 con tratamiento térmico.
- Requisito de dureza: HRC48-52.

Portamoldes (Mold Base):
- Placa superior/inferior: Acero 45#.
- Columnas y bujes guía: Acero para rodamientos GCr15.
- Requisito de dureza: HRC58-62.

3.2 Características de los Materiales Plásticos

Comparación de Materiales Comunes:

3.3 Procesos de Tratamiento Superficial

Estándares de Nivel de Pulido:

• Grado A: Pulido espejo, Ra ≤ 0.012 µm.

• Grado B: Pulido de alto brillo, Ra ≤ 0.025 µm.

• Grado C: Pulido estándar, Ra ≤ 0.05 µm.

• Grado D: Tratamiento por grabado/texturizado, Ra 0.1-0.3 µm.

Procesos de Tratamiento Especiales:

1. Grabado/Texturizado: Imitación de texturas de cerámica o piedra.

2. Granallado (Arenado): Efecto mate.

3. Galvanizado/Electrodeposición: Mejora la resistencia al desgaste.

4. Recubrimientos: Mejora las propiedades de desmoldeo.

Capítulo 4: Optimización del Proceso de Producción

4.1 Parámetros del Proceso de Moldeo por Inyección

Ventana de Proceso para Material PP:

Control de Temperatura:
- Temperatura del cilindro: Zona trasera 180-200°C.
                           Zona media 200-220°C.
                           Zona delantera 220-240°C.
- Temperatura de la boquilla: 240-250°C.
- Temperatura del molde: 40-60°C.

Control de Presión:
- Presión de inyección: 60-100 MPa.
- Presión de mantenimiento (compactación): 30-50 MPa.
- Contrapresión: 5-10 MPa.

Control de Tiempo:
- Tiempo de inyección: 3-6 segundos.
- Tiempo de mantenimiento: 10-20 segundos.
- Tiempo de enfriamiento: 15-30 segundos.
- Ciclo de moldeo: 30-60 segundos.

4.2 Puntos Clave de Control de Calidad

Elementos de Inspección de la Primera Pieza:

1. Inspección Dimensional

   • Tolerancia de diámetro: ±0.5 mm.

   • Tolerancia de altura: ±1.0 mm.

   • Uniformidad del espesor de pared: ±0.2 mm.

   • Planitud: ≤1.0 mm.

2. Inspección de Apariencia

   • Brillo superficial (gloss).

   • Uniformidad del color.

   • Ubicación de las líneas de unión (weld lines).

   • Tamaño de las rebabas (flash).

3. Pruebas Funcionales

   • Prueba de carga.

   • Prueba de caída (drop test).

   • Prueba de estanqueidad/hermetismo.

   • Prueba de apilamiento.

Control del Proceso:

• Muestreo cada 50 ciclos.

• Control SPC de dimensiones críticas.

• Registro automático de parámetros del proceso.

• Análisis estadístico de datos de calidad.

Capítulo 5: Mantenimiento y Conservación del Molde

5.1 Sistema de Mantenimiento Diario

Actividades de Mantenimiento por Turno:

1. Limpieza y Conservación

   • Limpieza de la superficie de partición (línea de división).

   • Desobstrucción de ranuras de ventilación.

   • Limpieza de conexiones de circuitos de agua.

2. Elementos de Verificación

   • Verificación del sistema de expulsión.

   • Verificación de componentes guía.

   • Verificación del sistema de calentamiento.

   • Verificación de dispositivos de seguridad.

3. Lubricación y Conservación

   • Lubricación de columnas y bujes guía.

   • Lubricación de correderas (sliders).

   • Lubricación de eyectores (ejector pins).

5.2 Plan de Mantenimiento Periódico

Mantenimiento Mensual:

• Limpieza completa del molde.

• Verificación de la circulación de los circuitos de agua.

• Verificación de elementos calefactores.

• Reemplazo de piezas de desgaste.

Mantenimiento Trimestral:

• Desmontaje e inspección del molde.

• Medición de dimensiones críticas.

• Reparación de áreas dañadas.

• Reemplazo de juntas/empaquetaduras.

Revisión General Anual (Overhaul):

• Desmontaje e inspección completa.

• Retratamiento de la superficie de la cavidad.

• Restauración de la precisión.

• Pruebas de rendimiento.

5.3 Manejo de Fallas Comunes

Capítulo 6: Desarrollo e Innovación Tecnológica

6.1 Aplicación de Tecnologías Inteligentes

Molde Inteligente:

1. Tecnología de Sensores

   • Sensores de presión en la cavidad.

   • Sensores de temperatura.

   • Sensores de desplazamiento.

   • Sensores de vibración.

2. Sistemas de Control

   • Control automático por PLC.

   • Monitoreo remoto.

   • Diagnóstico de fallas.

   • Adquisición de datos.

3. Gestión Inteligente

   • Gestión de datos de producción.

   • Gestión de la vida útil del molde.

   • Recordatorios de mantenimiento.

   • Trazabilidad de calidad.

6.2 Tecnologías de Fabricación Ecológica (Verde)

Tecnologías de Ahorro de Energía:

• Tecnología de ciclo térmico rápido (RHCM).

• Sistemas de enfriamiento de alta eficiencia.

• Aplicación de motores de bajo consumo.

• Recuperación y uso de calor residual.

Materiales Ecológicos:

• Plásticos biodegradables.

• Uso de plásticos reciclados.

• Bajas emisiones de COV (Compuestos Orgánicos Volátiles).

• Materiales ignífugos libres de halógenos.

6.3 Servicios de Personalización

Capacidad de Respuesta Rápida:

• Diseño modular.

• Sistemas de cambio rápido de molde (QMC).

• Sistemas de fabricación flexible (FMS).

• Plataforma de diseño digital.

Servicios Personalizados:

• Personalización de colores especiales.

• Patrones personalizados.

• Integración de funciones.

• Producción de pequeños lotes.