Lineamientos, no estrictos, para un proceso de moldeo estable

En la década del noventa, las discusiones sobre la "curva de viscosidad" no generaban mucho interés. Créanlo o no, por ese entonces, el tema había sido rechazado años antes para una presentación en SPE ANTEC.

Avancemos hasta diciembre de 2015. La curva de viscosidad  tiene más aceptación, pero la mayoría de moldeadores la usan solo para saber cuál es el tiempo de llenado. Este no es su propósito principal y puede causar problemas. Entonces, ¿cuál es su objetivo?

En primer lugar, hay que entender que lo que más influye sobre la viscosidad del polímero es la tasa de corte o velocidad de cizalla. Esto no es un número que pueda ser sacado de un controlador de la máquina. No obstante, sí está disponible el tiempo de llenado, que se correlaciona con la velocidad de cizalla: cuanto menor sea el tiempo de llenado, mayor será la velocidad de cizalla. Lo más importante es que la viscosidad cambia si cambia la relación tiempo de llenado/ velocidad de cizalla.

Sin embargo, cuando el molde se retrasa tres semanas y todo el mundo está frenético, hay presión porque el cliente quiere que sus piezas sean enviadas al otro día. Por consiguiente, no hay tiempo de hacer el estudio completo de la curva de viscosidad, o sacar el tiempo y hacer cálculos, aunque haya una producción deficiente y los clientes devuelvan las piezas. Esto, sin duda, es señal de que se necesita un nuevo enfoque. Pero, ¿cuál?

Para hacer que las cosas funcionen, es necesario tener en cuenta cinco componentes críticos para lograr una aplicación exitosa de moldeo. Esta lista fue desarrollada por los reconocidos consultores Glenn Beall y Mike Sepe (un colega, columnista de Plastics Technology):

1. Diseño  de la pieza
2. Selección y manejo de la resina
3. Diseño y construcción del molde
4. Procesamiento
5. Pruebas

Es un hecho que la mayoría de moldeadores no pueden permitirse o no tienen la necesidad de tener personal experto para todos los cinco componentes críticos. Si es su caso, asesórese con un consultor en el área pertinente. Nadie sabe todo, ni siquiera los moldeadores con 40 años de experiencia. Además, es beneficioso tener los diseños de moldes y herramientas doblemente verificados.

El momento para detectar los problemas es en la etapa de diseño, no cuando ya se ha cortado el acero. Así que vamos a pasar a la entrega del molde y el desarrollo de un proceso.

Muchos quisieran y hasta pagarían por tener un procedimiento paso a paso que, si se sigue al pie de la letra, daría por arte de magia un proceso de "producción". Esa es la mentalidad ISO 9000 o TS. Olvídelo. Lo que está claro aquí es que no se están haciendo hamburguesas, y nadie puede escribir un procedimiento infalible para algo tan complejo como el moldeo por inyección. Además, este enfoque mata la creatividad y el pensamiento crítico. Cada combinación resina/molde tiene sus propias singularidades. Encontrarlas es el reto y si sigue un procedimiento establecido no va lograrlo.

Seguir unas pautas o directrices, procedimientos no rigurosos, me parece bien. Hay que permitir que los operarios piensen. Por eso, necesita de operarios capacitados y competentes que sigan estas directrices, pero que entiendan el proceso. Debe instruirlos para que utilicen sus talentos e interpreten los resultados de distintos experimentos, y definan cualquier debilidad en cualquiera de los cinco componentes críticos.

Los operarios deben prepararse para encontrar y definir los problemas, no para evitarlos. Esquivar los problemas en el proceso repercutirá en la producción, y un moldeador competitivo sabe que encontrar los problemas antes de la producción cuesta menos que encontrarlos después.

Mis pautas o directrices de prueba son los siguientes:

•  Enfriamiento
• Curva de viscosidad con inspección visual de la pieza en cada velocidad
• Respuesta de la velocidad a la presión, incluido el momento
• Análisis de pérdida de presión
• Estudio de inyección corta
• Sellamiento de entradas
• Temperatura de la masa fundida
• Temperatura de la pieza  mediante imagen infrarroja  (no es costosa y no requiere mucho tiempo)
• Rango de presión de la segunda etapa
• Recuperación del tornillo
• Tiempo de ciclo

Puede haber otros aspectos a revisar si aparece algo raro. Nunca se sabe con antelación. Recuerde que no se trata de una carrera para fabricar una pieza que se "vea bien".  Se necesitan una serie de pruebas para definir los parámetros críticos para determinar la particular combinación del molde y la resina.

Estas pruebas deben tener como objetivo buscar y establecer un proceso base con una lista de problemas por abordar. Si es necesario, haga un diseño de experimentos o pruebas (DOE, por sus siglas en inglés).

De mi lista de pruebas, se establecerán los niveles de las variables (factores) y se determinarán aquellas variables que son obligatorias. Esto a menudo acelera el DOE —ahora tiene los datos para establecer los niveles y factores, sin conjeturas. Todo esto debe durar alrededor de dos horas; si toma más tiempo, sugiere que aún hay problemas de producción importantes.

El desarrollo de un proceso no comienza al inyectar el plástico en el molde. Comienza desde asegurarse de que el molde está correctamente configurado en una máquina apropiada que funciona bien. Cada canal refrigerante está probado para trabajar con un flujo turbulento (número Reynolds mínimo de 5000) y está regulado de tal manera que pueda repetir el flujo (galones o litros/min) de una inyección a otra.

El enfriamiento corresponde a 90% del tiempo de ciclo, pero este es un paso que pocas veces está bien hecho. La mayoría de las veces alguien engancha media docena de mangueras o más al molde desde un colector y piensa que el trabajo está hecho. Pero aquellos que comprenden bien el flujo del refrigerante prestan atención a esta y otras cuestiones. Hay una ciencia del enfriamiento, y es hora de que la aprendamos en serio.

Una vez que tiene un proceso base, empiece a hacer algunas piezas para llevar el proceso hacia las especificaciones de la pieza. No envíe o enseñe todavía las piezas al cliente (o a su jefe), aunque "se vean bien". Guárdelas, porque todavía hay que hacer más pruebas.

Las pruebas incluyen velocidad de flujo del fundido en gránulos y piezas, ciclo térmico y cualquier otra prueba que muestre que la pieza cumple con los requisitos esenciales. Durante esta fase de prueba, usted aprenderá cómo llevar el proceso a cumplir con las especificaciones de la pieza. A menudo esto requiere modificaciones de la herramienta.

En ese momento escuchará frases como:  "eso no puede hacerse, no hay tiempo o no hay dinero, encuentre una manera de evitar el problema".  No haga tal cosa, porque terminará afectando el margen de beneficios de su empresa con interminables "correcciones" y convencerá al cliente de que es todo menos competente.

Una vez que el operario siente que el proceso es estable, y las pruebas iniciales de la pieza son prometedoras, debe desafiar el proceso. Es decir, hay que averiguar si tiene realmente un proceso estable. ¿Están dentro de un rango aceptable el tiempo de llenado, la presión en el transporte, la amortiguación, el tiempo de recuperación, la duración de ciclo y la temperatura de la pieza, desde que empezó el proceso, lo detuvo y alguien más lo volvió a empezar?

Si la respuesta es sí a todo, el siguiente paso es forzar un cambio de viscosidad. Esto es fundamental. Ocurrirá en la producción, por lo que es mejor saber de antemano lo que pasará, para que pueda estar preparado y no tenga que parar la prensa.

Fuerce un cambio de la viscosidad probando un lote diferente, resina húmeda, un triturado 100%, colores diferentes o cualquier elemento que considere que puede simular las variables en la producción 24-7. ¿Las producciones reflejan estas variaciones? ¿Es consistente la primera etapa de llenado a medida que avanza el proceso? ¿Puede ajustar estos cambios al modificar la presión de la segunda etapa?

Forzar un cambio de viscosidad y observar si el proceso se puede ajustar es quizás la prueba más crítica para una producción real. Pero raramente se hace. Todo el trabajo se centra en la prueba de un lote de material, pero en una producción real se tienen que procesar lotes diferentes.

No puede culpar al proveedor de resina. Como nos enseñó el Dr. Deming, todos los procesos tienen variaciones normales. Su proceso tiene que lidiar con ellos. Conclusión: si ha probado solo un lote de material no tiene aún un proceso con capacidad de producción.