Moldes de aluminio en tres semanas o menos

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Un constructor de moldes veterano de Phoenix Proto Technologies explica las diferencias de diseño entre un molde de aluminio para prototipos y un molde de aluminio para producción.

Phoenix Proto Technologies (www.phoenixproto.com) abrió una tienda hace un año y medio con el objetivo de producir rápidamente moldes de aluminio para clientes que necesitan prototipos. Al observar el uso continuo de herramientas de puente de aluminio y un interés creciente en los moldes de aluminio para aplicaciones de producción (gracias en parte a mejores aleaciones y ciclos de diseño de productos más cortos), desde entonces se ha ido tras el trabajo para estos tres escenarios de fabricación de moldes. Dicho esto, su enfoque para crear todo tipo de moldes de aluminio es el mismo que su plazo de entrega garantizado de tres semanas o menos.

Robert Lammon es el director de ventas de la empresa de Centreville, Michigan. Desde el principio, explica el Sr. Lammon, PPT buscó comprimir el tiempo dedicado a todos los aspectos del proceso de construcción de moldes, desde la cotización hasta el mecanizado y la producción de piezas de plástico. Él dice que lo que respalda esta estrategia en el lado del mecanizado es la estandarización de los componentes y equipos clave del molde que ofrecen un mecanizado de alta velocidad y una producción confiable sin interrupciones. Durante una visita reciente, explicó cómo el taller de 15 personas pierde tiempo en las diversas fases del proceso de fabricación de moldes de aluminio.

Proceso de creación instantánea de prototipos

PPT llama a su enfoque de fabricación de moldes Instant Prototype Processing. Su objetivo es crear moldes de aluminio sin limitar el diseño del cliente, y garantiza el tiempo de respuesta rápido antes mencionado para piezas de hasta 12 x 12 x 4 pulgadas. Además de sus cinco centros de mecanizado CNC, la empresa cuenta con cinco máquinas de moldeo por inyección Niigata que van de 85 a 330 toneladas para los clientes que desean producir muestras de piezas de plástico además de las herramientas de aluminio.

La mayor parte del trabajo de la empresa proviene de los mercados de productos médicos y de consumo. Las cotizaciones para cada nuevo trabajo se proporcionan al cliente en menos de una hora después de recibir una RFQ. Tan pronto como la empresa recibe una orden de compra, los programadores y los fabricantes de herramientas se reúnen para analizar los detalles del diseño del molde, como las ubicaciones de la línea de partición, la puerta y la ventilación. Dentro de las 24 horas posteriores a la recepción de la orden de compra, realiza una revisión del diseño con el cliente (a menudo a través de la aplicación de conferencias web GoToMeeting) y luego finaliza el nuevo trabajo internamente con una reunión previa a la herramienta. Un sistema de servidor informático recientemente integrado hace que compartir archivos entre todas las partes sea un simple proceso de arrastrar y soltar, lo que acelera y simplifica enormemente las transferencias de archivos que antes se realizaban por correo electrónico.

Los programadores CAM de PPT, que también son diseñadores de moldes, luego comienzan a determinar la mejor manera de mecanizar las características del núcleo y la cavidad, ya sea mediante electroerosión o fresado. La empresa almacena insertos de núcleo/cavidad de tamaño estándar, así como bases de molde universales. De esa manera, puede programar y configurar inmediatamente trabajos de mecanizado de insertos tan pronto como se complete la programación.

El VMC utilizado para el 80 por ciento del trabajo de fresado de la empresa es un Mikron HSM 600, disponible en GF AgieCharmilles (Lincolnshire, Illinois). PPT eligió esta máquina por dos razones principales. En primer lugar, su husillo de 42 000 rpm proporciona la velocidad para cortar rápidamente tanto el aluminio 7075 que el taller suele usar (a veces en estado endurecido) como los electrodos de grafito para su electroerosión por ram. La máquina Mikron está equipada con un sistema de evacuación de polvo para eliminar las partículas generadas durante el mecanizado del grafito. Sin embargo, la empresa elige fresar en lugar de EDM siempre que sea posible para eliminar el paso de fresado de electrodos necesario antes de la quema.

La segunda razón por la que el taller se decidió por la máquina de alta velocidad fue porque ofrecía un cambiador de tarimas integral y compacto. Esto permite realizar configuraciones en varios palets fuera del entorno de trabajo de la máquina mientras la máquina está ejecutando otro trabajo. Esto también permite la producción sin luz, lo que minimiza el tiempo de inactividad del husillo y elimina la necesidad de tener tres turnos de personal. PPT suele instalar múltiples prensas en cada palé y también ha creado un accesorio que puede contener numerosos electrodos para maximizar la cantidad de trabajos que el VMC puede completar sin la intervención del operador.

Muchas operaciones de fresado en la máquina de alta velocidad requieren herramientas de diámetro pequeño. Aunque es poco común, es posible que se rompa la herramienta al cortar aluminio. Para evitar el corte con aire durante la noche como resultado de una herramienta rota, los programadores de máquinas comúnmente solicitan cambios de herramienta más frecuentes de lo habitual, aunque no se haya llegado a la vida útil efectiva de una herramienta.

Los prototipos de moldes impulsan la compra de nuevas máquinas

Los moldes de aluminio que PPT crea para prototipos y aplicaciones de producción difieren en la forma en que se ejecutan los socavados y otras características de la pieza dentro de los moldes. En casi todos los casos, los moldes prototipo usan cargas manuales para crear estas características en lugar de los deslizamientos mecánicos comunes a los moldes de producción. Las cargas manuales son componentes mecanizados que se insertan manualmente en el lado del eyector de un molde antes de cada disparo. Una vez que se completa el disparo, las cargas manuales se expulsan con la pieza de plástico moldeada. Un operador retira las cargas manuales de la pieza y las vuelve a instalar en el molde para la siguiente toma.

Esta intervención manual se justifica porque los tamaños de los lotes de prototipos son muy bajos. Además, los moldes que usan cargas manuales se pueden diseñar más rápido y cuestan menos que los que usan acciones mecánicas o hidráulicas. Una selección de cargas manuales se muestra en una foto a la derecha. Ese prototipo de molde crea un interruptor de encendido que requiere 15 muescas.

PPT compró recientemente un torno de cinco ejes Captain de Okuma (Charlotte, Carolina del Norte) con el objetivo de mecanizar cargas manuales y otros componentes de moldes pequeños en una sola configuración. Esto liberará a Mikron VMC para fresar predominantemente electrodos e insertos de núcleo/cavidad. El torno es ideal para completar dichos componentes que pueden tener conicidades y calados tanto de material rectangular como redondo.

La otra imagen del molde a la derecha es un molde de producción que PPT creó para producir una cubierta de nailon sin relleno. Este molde de aluminio en particular utiliza algunos componentes de acero dulce, como las vigas y las placas inferiores. Sin embargo, PPT rutinariamente fabrica moldes hechos enteramente de componentes de aluminio. En estos casos, los componentes de aluminio que se deslizan entre sí tendrán un recubrimiento duro para mejorar la resistencia al desgaste y la vida útil de la herramienta.

El Sr. Lammon cree que la demanda de moldes de aluminio para aplicaciones de creación de prototipos seguirá siendo fuerte. Sin embargo, se apresura a señalar que un número cada vez mayor de grandes fabricantes están comenzando a darse cuenta de que, en comparación con el acero, los moldes de aluminio se pueden crear más rápido, cuestan menos y permiten tiempos de ciclo de moldeo por inyección más rápidos debido a mejores características térmicas.

No es raro que los moldes de aluminio de hoy en día produzcan 1 millón de disparos, dice el Sr. Lammon, lo que podría ser suficiente para satisfacer los requisitos de producción de una empresa que continuamente actualiza sus productos o introduce otros nuevos. Está apostando a que esto generará trabajo adicional para PPT a medida que estas empresas se den cuenta de los beneficios que ofrecen los moldes de aluminio tanto para los prototipos como para la producción.