Diseño de Experimentos (DOE), bien hecho

Últimamente parece que estoy recibiendo muchos comentarios sobre cómo no me gusta el Diseño de Experimentos (DOEs) y creer que son una pérdida de tiempo y dinero. Por lo general, esto aparece durante los seminarios públicos o en planta, especialmente cuando estoy hablando con gente de desarrollo de procesos para validaciones de moldes médicos o el proceso de aprobación de piezas de plástico (PPAP). Por lo tanto, permítanme dejar las cosas claras y ofrecer la razón de ser de mis perspectivas sobre el diseño de experimentos DOE (Design Of Experiments).

Primero, creo que los DOE son necesarios y de valor en el moldeado por inyección. De hecho, creo que se debe hacer al menos un DOE en todos los procesos, para la variable de presión de sostenimiento o la segunda fase. Con lo que tengo un problema es con que algunos DOE se hacen solo por el hecho de hacerlos, y muchos no se hacen correctamente, por lo que no brindan la información correcta o necesaria. Esto puede ser una gran pérdida de tiempo, dinero y talento. Estoy hablando de cientos de miles de dólares desperdiciados. Es difícil competir internacionalmente si estos fondos no se gastan sabiamente. Permítanme explicar mi razonamiento con un ejemplo.

Dentro del ámbito del moldeo por inyección, existen cientos de variables. Hay tantas que algunas personas tienen la actitud de que el moldeado por inyección es un arte. Para ser sincero, hay veces en que me siento frustrado cuando no puedo explicar lo que está sucediendo en un proceso de moldeo. Pero siempre hay una respuesta racional; simplemente no lo hemos encontrado todavía. Los DOE pueden proporcionar respuestas. A menudo la pregunta es: ¿Qué variable (s) del proceso está (n) controlando un aspecto crítico de la pieza? Eso podría ser una dimensión, deformación, brillo o lo que sea. Al tratar con tantas variables, es fácil confundirse. Una forma de manejarlas es revisar la variable con respecto a cuatro variables plásticas (o categorías) identificadas por Don Paulson, fundador de Paulson Training Programs:

• Caudal de plástico (tasa de corte, velocidad de inyección, etc.)
• Temperatura del material plástico
• Presión del material plástico
• Velocidad y tiempo de enfriamiento del plástico

Hágase la pregunta: ¿Con cuál de ellos se relaciona un ajuste o una variable? Esto ayuda a separar las variables plásticas de las variables de la máquina. Le permite analizar cómo un cambio de proceso puede influir en una o más de estas categorías. ¿Cuál es "el punto de vista del plástico"? Al rastrear respuestas a estas preguntas, a menudo se encuentra que cuando cambia un parámetro del proceso, cambia más de una de las cuatro categorías de plástico.

Por ejemplo, escojamos el tiempo de llenado. ¿El tiempo de llenado que elegimos para la producción es correcto para esta parte, o cuánta tolerancia hay en el tiempo de llenado para hacer piezas aceptables? Digamos que nuestro tiempo de llenado actual es 0.75 segundos y queremos ver la influencia en la pieza al cambiarlo a 0.50 segundos o 1 segundo. Tenga en cuenta que aquí tratamos el tiempo de llenado, una variable del material plástico, no pulgadas / seg., mm / seg o cc / seg, ya que estos son puntos de ajuste de la máquina y pueden no reflejar lo que realmente está sucediendo dentro de la máquina, incluso si es “calibrado”. Entonces, ¿en cuál de las cuatro categorías influye el tiempo de llenado?

En este caso es la velocidad de flujo, y en menor medida, la velocidad y tiempo de enfriamiento, porque la velocidad de llenado afecta el tiempo del ciclo.

No tengo ningún problema con qué variable (s) se elijan para el DOE, lo que sea importante para hacer una parte aceptable. Pero tengo problemas con la forma en que la mayoría de la gente haría este experimento. Tendría sentido explicar al procesador para hacer piezas con tiempos de llenado de 0.50, 0.75 y 1 seg ajustando la velocidad de inyección. No se permitiría cambiar nada más, solo la velocidad de inyección. Parece razonable, incluso puede verse bien en papel. Pero mis disculpas... esto no es lo que usted realmente quiere. No va a obtener una comparación de manzanas con manzanas. ¿Por qué no?

Para obtener una respuesta, debe comprender algunos aspectos físicos de la máquina. Esto algo que aprendí al hacer la curva de viscosidad. Las fotos adjuntas muestran una secuencia de partes que van de lentas a rápidas sin cambiar nada más que el tiempo de llenado (velocidad de inyección). El tamaño del disparo y el punto de transición no se cambiaron, pero las piezas sí cambiaron de tamaño: las velocidades rápidas proporcionaron piezas más grandes. El husillo viajó demasiado después de que tocó la posición de corte debido a más impulso. Cambiar el tiempo de llenado cambió el tamaño del disparo puramente debido a la energía cinética.

¿Qué tiene esto que ver con el DOE? Es un problema significativo. Para obtener datos de manzanas con manzanas en un DOE en tiempo de llenado, el procesador debe establecer la posición de transferencia y la velocidad de llenado para proporcionar partes idénticamente llenas en la primera etapa en cada uno de los diferentes tiempos de llenado. Debe tener partes idénticas de la primera etapa en los diferentes tiempos de llenado para obtener datos de manzanas para comparar. En muchos procedimientos DOE, esto no está permitido y los datos posteriores son cuestionables.

¿Cuáles son las ramificaciones de cambiar el tiempo de llenado? Cambia la velocidad de corte, lo que cambiará la viscosidad y tal vez el patrón de llenado. Ya hemos establecido que si cambia el tiempo de llenado cambiando solo la velocidad de inyección, el tamaño del disparo cambia debido al impulso. Si usa la misma posición de transferencia del recorrido con las tres velocidades, observe lo que sucede desde el punto de vista del plástico. Realizando primero la velocidad lenta para proporcionar un tiempo de llenado de 1 segundo, se encuentra que un 0.60-in. la posición de transferencia proporciona una parte completa del 98% por volumen. Ajuste esta transferencia a la segunda etapa para empaquetar la pieza, y tiene piezas que pueden probarse para obtener buenos datos. Ahora, aumente la velocidad de inyección a cualquier punto de ajuste de la máquina para obtener el tiempo de llenado de 0,75 segundos.

¿Qué sucede si usa la misma posición de corte de 0.60 in? Todas las máquinas se rigen por las leyes de la física; por lo tanto, aunque esta máquina de última generación todavía se transfiere a 0.60 in., el pistón / husillo ahora tiene un impulso significativamente mayor y llegará más allá de 0.60 in. punto de ajuste más lejos que en el tiempo de llenado lento. Esto podría generar rebaba en el molde. Incluso si no lo hace, la primera etapa no genera el mismo 98% de la parte completa por volumen, y la misma compactación y la presión de sostenimiento proporcionarán una presión en la cavidad diferente. Sí, obtienes piezas, pero los datos no serán una comparación adecuada de manzanas con manzanas. Para obtener buenos datos, debe volver a establecer la posición de transferencia para lograr la misma parte completa del 98% que con el tiempo de llenado de 1 segundo.

Tenga en cuenta que hemos cubierto solo una de las cuatro categorías. ¿Alguno de los otros demanda un cambio en el procedimiento? ¿Los cambios en el tiempo de llenado influyen en la temperatura, la presión o la velocidad de enfriamiento del plástico? Vaya, parece que deberíamos haber agregado 0,25 segundos al tiempo de enfriamiento para mantener el tiempo del ciclo idéntico en el tiempo de llenado de 0,75 segundos.

En pocas palabras: si realiza un cambio en su proceso, debe analizar su influencia en cada una de las cuatro categorías de plástico. La mayoría de las veces, encontrará un cambio en un punto de ajuste del proceso que cambiará más de una categoría del plástico. Lo sentimos, pero los buenos datos son fundamentales para un buen DOE.