Moldeo por inyección en la “fábrica inteligente” durante K 2016

La adaptación del moldeo por inyección al concepto Industria 4.0 está ganando impulso. En la feria se podrá ver que, de alguna manera, la "fábrica del futuro" ya está aquí.


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La nueva frontera de la “fábrica inteligente” será uno de los temas más destacados entre los fabricantes de maquinaria de inyección. Proveedores como Arburg, Boy, Engel, KraussMaffei, Sumitomo Demag y Wittmann Battenfeld intentarán dar más fuerza al concepto,inclusive en sistemas auxiliares. En Europa, el término que recoge esta tendencia es “Industria 4.0,” aunque los fabricantes están empleando numerosas variantes, tales como “Injection 4.0” (Engel), “Plastics 4.0” (KraussMaffei), “Wittmann 4.0” (Wittmann Battenfeld) e incluso “Electrified 4.0” (Sumitomo Demag).

Con una deslumbrante variedad de células automatizadas, los expositores harán hincapié en una serie de áreas especializadas de moldeo para los mercados de automoción, empaque, productos médicos y productos electrónicos de consumo.

El concepto INDUSTRY 4.0 empieza a consolidarse

Uno de los factores que puede contribuir a la mayor visibilidad del concepto industria 4.0 en esta feria es el esfuerzo de Euromap, asociación de maquinaria europea, para codificar un nuevo estándar industrial para la comunicación entre las máquinas "inteligentes", los equipos de planta y los observadores humanos remotos. Esta norma lleva el nombre de OPC-UA, Open Platform Communication—Unified Architecture (comunicación de plataforma abierta: arquitectura unificada). La palabra clave es "abierta" y se dice que la atracción principal de este protocolo es su adaptabilidad "universal" multiplataforma. Engel, KM, Sumitomo y Wittmann han mencionado específicamente que su implementación del plan industria 4.0 se basa en OPC-UA.

Wittmann Battenfeld (Pabellón 16 D-22) estrenará su nuevo Router Wittmann 4.0, "la puerta de entrada a la unidad de trabajo," que es compatible con OPC-UA. Este dispositivo acepta sólo comunicaciones Wittmann 4.0 y asigna automáticamente direcciones IP a cualquier equipo Wittman 4.0 en la unidad de trabajo.

También destacamos lo que podría ser la presentación más importante de Wittmann en la feria: el nuevo controlador Unilog B8 para todas sus máquinas de inyección. Tiene una pantalla multi-táctil más grande, de 21,5 pulgadas, a color, que puede mostrar dos páginas a la vez, y que funciona bajo el nuevo sistema operativo de Windows 10 IoT ("Internet de las cosas").

Como una demostración de la capacidad de comunicaciones remotas fundamental para la industria 4.0, Wittmann Battenfeld mostrará una máquina en su nueva serie totalmente eléctrica EcoPower Medical, que estará en funcionamiento en una celda de sala limpia, pero será operada desde fuera mediante una tableta. También tendrá en operación una prensa MacroPower de 1100 toneladas para hacer la primera demostración pública del sistema de monitoreo Condition de Wittmann (CMS), que forma parte de sus "servicios inteligentes" para la industria de 4.0.

Wittmann Battenfeld también conectará una prensa y equipos periféricos a través de Wittmann 4.0 para hacer una demostración de la producción individualizada. Los visitantes podrán introducir sus nombres en una terminal de computadora y recibir un código QR impreso. Cuando ese código es escaneado en otra estación, la siguiente pieza que se produzca será trasladada a una estación donde se imprimirá por láser con el nombre del visitante.

Como recordarán los asistentes a las últimas exposiciones internacionales, Arburg (Pabellón 13 A-13) ha demostrado su disposición para la industria 4.0 a través de muestras similares de producción individualizada. La firma alemana presentará de nuevo una mini fábrica inteligente que conecta una máquina de inyección Allrounder con su impresora 3D Freeformer y un robot de siete ejes.

Engel (Pabellón 15 B-42) está poniendo en marcha OPC-UA para interconectar su control de flujo electrónico e-flomo, con una nueva unidad de control de temperatura del agua con bombas de velocidad variable, desarrolladas conjuntamente por Engel y HB-Therm de Suiza. Los dos dispositivos están integrados en el controlador de máquina CC300 de Engel y se coordinan mediante el nuevo software de control de flujo iQ. Este nuevo compañero para el control de peso iQ y control de unidad de cierre iQ de Engel está diseñado para encontrar automáticamente la velocidad de flujo óptima en el molde y proporcionar sólo el flujo necesario para alcanzar también una óptima refrigeración, según una ΔT preestablecida, o la diferencia de temperatura del agua de entrada/salida, y así ahorrar hasta un 80% en la energía de refrigeración de molde.

La estrategia actual "Plástics 4.0" de KraussMaffei (Pabellón 15 C-24) se pondrá en marcha en varias formas en la feria K para destacar los tres componentes esenciales de la fábrica inteligente: máquinas inteligentes, procesos de producción en red y servicio interactivo. En la categoría de máquinas inteligentes, KraussMaffei presentará su recién mejorado software APC Plus (Adaptive Process Control), que detecta y ajusta para cambiar las condiciones ambientales o la viscosidad de la resina. Las nuevas funciones en la versión "Plus" incluyen soporte para moldeo multi componente y de caucho de silicona líquida (LSR).

En la categoría de producción integrada, la empresa alemana expondrá nuevamente su proceso FiberForm de sobremoldeo de compuestos orgánicos en lámina (organosheet). Esta vez, todos los datos orientados a la calidad del proceso, tales como curvas de calefacción de láminas orgánicas, curvas de presión de la inyección y de la cavidad, no sólo se registran en una base de datos, sino que se documentan para cada pieza individual en una etiqueta impresa con un código QR que va adherido a la pieza. Esto hace posible rastrear todos los datos de producto y el proceso para cada pieza en cualquier lugar a través de teléfono celular, tableta o computador.

Otra novedad de la firma alemana es DataXplorer, un sistema abierto para el registro y análisis exhaustivo de datos de proceso en moldeo por inyección, así como procesos auxiliares en toda la producción. Otras herramientas de Plastics 4.0 para monitoreo de máquinas en la feria K incluirán aplicaciones de cámara web y una interfaz de computadora central estandarizada para interconectar máquinas basadas en OPC-UA.

Y para la tercera línea del "4.0", KraussMaffei llevará a la feria una nueva herramienta de servicio interactivo que utiliza OPC-UA. La plataforma E-Service, disponible a través de los sitios web de KM, Netstal y Berstorff, permite al cliente acceder a datos actuales de la máquina y la producción utilizando la función de control directo.

La nueva incorporación de Engel a la categoría de "servicios inteligentes" es el módulo e-connect.monitor para monitorear de forma remota y las 24 horas continuas las condiciones de la máquina para programar mantenimientos, prever desgastes o fallas de componentes y maximizar la disponibilidad de la máquina al reducir paradas en la producción planificadas y no planificadas. Los dos primeros módulos de diagnóstico están diseñados para controlar el desgaste del husillo sin manipularlo, usando una nueva tecnología ultrasónica con sensores fuera del cilindro; y monitorear la condición de los husillos de bolas en ejes servo eléctricos.

Sumitomo (SHI) Demag (Pabellón 15 D-22) presentará cinco máquinas, todas con algún tipo de servo accionamiento, bajo el lema “Electrified 4.0” que reúne un "equipo diseñado para las oportunidades y demandas de la industria 4.0". En la exposición estarán una máquina híbrida de alta velocidad El-Exis y una prensa servo hidráulica Systec Servo con una interfaz OPC-UA para "demostrar una comunicación conforme a las normas de la industria 4.0".

Boy Machines (Pabellón 13 A-43) dice que está "dando un paso hacia la industria 4.0 con la opción de conectar sus máquinas a internet." En el stand de Boy, todas las máquinas enviarán datos operativos desde sus controles Procan Alpha a un servidor mediante conexión a internet

 

Máquinas más rápidas

Velocidad y más velocidad, mientras se maximiza la eficiencia energética, será un tema clave de las principales novedades en maquinaria, destinadas en gran medida a los mercados de empaque y productos médicos.

Engel ha actualizado su serie híbrida de ciclo rápido e-speed, que presentó en K 2013 y en NPE2015. Cuenta con un tornillo eléctrico, rodillera e inyección hidráulica asistida por acumulador. A partir de K 2016, la serie tiene la unidad servo-hidráulica ecodrive de Engel como estándar. El sistema hidráulico ha sido optimizado para velocidad adicional y una más rápida aceleración/desaceleración.

Haitian (Pabellón 15 A-57), de China, tendrá tres novedades en la feria. La más reciente es la versión "p" (por ‘packaging’) de la serie totalmente eléctrica Venus II (150 a 450 t m.) dirigida a aplicaciones de alta velocidad, alta cavitación con ciclos por encima de 4 segundos, tales como tapas y cierres para cosméticos. Viene con una platina cuadrada, bancada modificado para manejar moldes pesados y una unidad de inyección de 25: 1 L/D con velocidades de hasta 350 mm/s y un husillo de bolas especial para evitar el sobrecalentamiento durante los ciclos rápidos. Un modelo de 300 t m. moldeará una taza con IML en 4,4 segundos.

En segundo lugar, se presenta la nueva serie Júpiter II plus, una mejora de Júpiter II. Estos modelos de dos placas ahora tienen significativamente movimientos más rápidos de cierre, nuevas guías lineales que eliminan el lubricante y el rozamiento en las columnas, estructura optimizada de la platina, que reduce la deformación y un nuevo controlador de Keba con pantalla de 15 pulgadas, vista de doble página (al parecer una nueva tendencia).

La nueva Zhafir Zeres de Haitian, que se expuso en Fakuma 2015, hará su aparición en K. Estructuralmente idéntica a la serie Venus II, esta línea totalmente eléctrica viene con una bomba hidráulica servo-accionada para movimientos auxiliares, como son la extracción de noyos, de eyectores y el sistema de boquillas.

Negri Bossi (Pabellón 15 B-22) celebrará su 70 aniversario con la primera muestra de la nueva generación de sus máquinas totalmente eléctricas “Project ELE”. Con rendimiento y especificaciones físicas mejoradas, este "producto completamente nuevo" está diseñado especialmente para los mercados de empaque y productos médicos y cuenta con once modelos desde 50 t.m. a 650 t.m. Su nueva rodillera "smart flex 2" tiene una geometría diferente de palanca, diseñada específicamente para el cierre eléctrico. También cuentan con el nuevo controlador multi-táctil Tactum con navegación por gestos, acceso remoto y cámara incorporada.

También estarán en exhibición dos nuevas unidades de cierre "X concept", una de 850 con accionamiento hidráulico, como parte de la exposición de una máquina completa; y un modelo independiente de 720 con accionamiento eléctrico. Ambas con cierre de rodillera, diseñadas para competir con sistemas de dos placas en términos de tamaño compacto y limpieza.

Netstal (Pabellón 15 D-24) muestra la primera de una nueva serie de prensas híbridas, que cuenta con un nuevo cierre por rodillera eléctrica que proporciona "el ciclo de secado más rápido en su clase. "El diseño extremadamente robusto impide de manera efectiva cualquier deformación de las placas del molde [platinas]," según la empresa. También cuenta con espacio grande "entre las columnas" y una "carrera de apertura amplia”, lo que hace que sea adecuado para moldes apilables (stack mold) y moldes con cavidades grandes. Además de la rodillera, el accionamiento del tornillo también es eléctrico, mientras que la inyección es servo-hidráulica para alcanzar velocidades de hasta 2200 mm/s, una aceleración hasta 20 G y un tiempo de reacción de 11 milisegundos.

Para complementar la serie Elion de máquinas híbridas y totalmente eléctricas con cierres eléctricos de hasta 420 t.m., la primera Elios tendrá 750 t.m. y vendrán modelos más pequeños. La nueva prensa moldeará tapones redondos de 2,8 g de peso en un molde apilable (stack mold) 24 + 24 en un ciclo de 4 s para producir 43.000 tapones por hora.

Dos exposiciones mostrarán el "avance" en la técnica de moldeado por inyección-compresión (ICM) con un molde apilable. Se dice que este método hace posible las paredes finas, al tiempo que reduce los requisitos de presión de la inyección y la fuerza de cierre, así como los esfuerzos y deformaciones en las piezas. La compañía asegura que se logran ahorros de material de hasta un 20% y reducciones de costo total por unidad de hasta un 10%. Netstal fue el primero en mostrarlo en Fakuma 2015 y repetirá el reto de moldear tarrinas de margarina de 15 onzas (425 g) en PP, de sólo 10,7 g de peso, en un molde de 4 + 4 en un ciclo de 5 segundos y en una prensa Elion híbrida de 280 t.m.

Ahora, Sumitomo (SHI) Demag está haciendo lo mismo, al producir bandejas de PP en un molde apilable 2 + 2 en una máquina híbrida de El-Exis SP 420. Hará una demostración de lo que denomina "compresión de velocidad" — ejecutando el ICM con las velocidades más altas posibles del molde y de inyección.

Sumitomo Demag también presentará por primera vez en una feria la IntElect (50 t.m.), su máquina más pequeña totalmente eléctrica, junto con una "espectacular innovación", que aún es un secreto.

HyCAP 4, de Husky Injection Molding Systems (Pabellón 13 A-61). Diseñado para ofrecer alto rendimiento en el moldeo de tapas para botellas de bebida, este es un sistema totalmente nuevo de máquina, molde, canal caliente, regulador de temperatura, equipos auxiliares y software para una mejora de la productividad, que se verá por primera vez en K 2016. Se basa en una máquina híbrida, que antes utilizaba un accionamiento eléctrico del husillo, inyección hidráulica con acumulador y unidad de cierre hidromecánica. La nueva versión tiene una unidad de cierre servo-hidráulica y electro regenerativa que recupera la energía de frenado. Otras mejoras incluyen un nuevo elemento que ayuda a la extracción de la pieza, para asegurar la caída consistente de los cierres en ciclos rápidos, y una alineación del molde manejado por un sensor para reducir el desgaste del molde. También incorpora funciones para capturar contaminantes y minimizar el tiempo de parada no planificado de la máquina.

Arburg tendrá en funcionamiento un modelo 110 toneladas (Allrounder 470 E) en su nueva serie Golden Electric de máquinas totalmente eléctricas "básicas". Los precios atractivos son posibles gracias a la estandarización. Como por ejemplo, una combinación fija de espacio de las columnas, fuerza de cierre y tamaño de la unidad de inyección.

Wittmann Battenfeld presentará un modelo 40 t.m. con una mesa giratoria de su nueva línea de prensas verticales CM-R. La unidad de cierre sin columnas C-frame y la unidad de inyección servo-controlada se instalan verticalmente.

 

Micromoldeo en 2K

Wittmann Battenfeld mostrará el primer modelo de dos componentes en su serie de MicroPower que ya expuso en la reciente celebración de su 40º aniversario. En la feria, utilizará dos inyectores inclinados paralelos para moldear el enchufe de una grabadora en PC y PC electro conductor.

Boy Machines expondrá la técnica de micromoldeo con la nueva unidad de inyección de tornillo reciprocante "más pequeña del mundo ", ya presentado en Fakuma 2015. Su tornillo de 8 mm de diámetro limita el tiempo de residencia para los materiales sensibles. En K, la unidad moldeará piezas de 0.08 g de peso en "una interesante configuración de automatización a la medida de esta aplicación", según informa la compañía.

 

LSR—Real & Virtual

Los LSR se combinarán con termoplásticos en dos exposiciones de moldeo de dos componentes. Wittmann Battenfeld presentará por primera vez su proceso Combimould en una máquina de la serie servo-hidráulica SmartPower. El modelo de 180 t.m. moldeará tapas de bebida en ocho cavidades en termoplástico y LSR.

Un diafragma acumulador de presión va a ser moldeado por Engel en PBT y LSR.

Por su parte, Wacker Silicones moldeará también un " tipo de LSR completamente nuevo " en una máquina de Engel. El nuevo material es altamente transparente y, según la compañía, no se pondrá amarillo durante la vida entera del producto, abriendo nuevas posibilidades de aplicación en lentes ópticos.

Arburg combinará dos LSR diferentes para moldear y montar una caja de reloj.

 

Sigma Engineering (Pabellón 13 B-31), de Alemania, proporcionará dos comparaciones directas de "moldeo virtual" de LSR con su software de simulación Sigmasoft y el moldeo real de la misma pieza. Una será una repetición de la producción que realizó en Fakuma 2015 de una pieza compleja, un disco plano, semejante a un laberinto, que se convierte en una malla portadora de botellas de vino — y que tiene el nombre de "Ursula".

Y en el stand de Momentive Performance Materials, se exhibirá el moldeado de una pieza de dos componentes LSR sobre LSR, moldeado en un molde de 4 + 4 cavidades de la empresa Elmet, de Austria, con una sola bomba de dosificación Elmet en una máquina Arburg. El moldeo virtual de esta aplicación puede verse en el stand de Sigma.

 

Etiquetado en el molde, decoración y recubrimientos

Como se informó anteriormente, Engel llevará a la exposición dos nuevos enfoques de IMD. Uno se llama DecoJect y está pensado para sustituir la pintura de piezas de interiores del automóvil en PP, lo que ofrece ahorro de costos de hasta un 14%, según la compañía. Se trata de alimentación rodillo a rodillo de una película TPO a través del molde, donde se aspira por vacío, es precalentado por un robot con un panel de IR y luego contra inyectada con PP y recortada en el molde. Después del ciclo de 60 segundos, la pieza se transfiere a una estación de cortado láser. La película TPO imparte color, brillo y propiedades hápticas ("táctiles"); el granulado puede hacerse en el molde.

Engel también mostrará sus desarrollos en IMD utilizando una película de transferencia de pintura de Kurz. Esta técnica está destinada a la automoción y la electrónica de consumo (portátiles, tabletas o smartphones). Se mostrará la producción de una tapa de portátil en compuesto organosheet que se sobremoldea y se decora en el mismo ciclo. Utilizará el proceso de moldeo frío/caliente variomelt, de Engel, y después del moldeo, un curado UV endurece completamente la pintura para proporcionar resistencia al rayado.

La aplicación de pintura en el molde con un recubrimiento líquido inyectado será presentada por KraussMaffei, cuya máquina ColorForm GXW 650-2000 inyectará una pieza automotriz en PC/ABS y hará el recubrimiento en el molde con una poliurea de alto brillo de dos componentes o una pintura de poliuretano. Aunque KM ha hecho ya la demostración de sistemas similares en otras ferias, la versión más reciente de esta célula multicomponente, según la compañía, es alrededor de 20% más compacta con líneas más cortas de enfriamiento, lo que contribuye a la estabilidad del proceso. El control NC6 de la máquina inyección integra ahora ambos procesos, por lo que no hay necesidad de estar haciendo cambios en dos controladores. Y los cabezales de mezclado para la pintura líquida de dos componentes son ahora más ligeros y cerca de un 30% más pequeños que antes, además han sido actualizados a un cabezal de tres componentes que permite cambios rápidos (5 minutos). Anteriormente, el color se añadía directamente al componente A, por lo que requería la limpieza del tanque entero y las mangueras para cambios de color. El nuevo sistema también puede ahora trabajar con múltiples cavidades.

Mientras tanto, Engel demostrará la decoración IML de empaques alargados y de paredes delgadas en su máquina e-speed híbrida de ciclo rápido. Según la compañía, es la primera vez que se realiza la aplicación IML en cartuchos largos y huecos, con ratio L/D extrema y espesor de pared de sólo 1,2 mm. Los cartuchos listos para rellenar para el sector de la construcción y bricolaje serán moldeados en 16 cavidades en una prensa e-speed de 500 m.t. con la automatización IML de Beck Automation, de Suiza.

Haitian llevará a la exposición la velocidad mejorada de la serie Venus II p (por packaging) en una aplicación IML. (Véase arriba).

Sumitomo Demag promete enseñar la " IML más rápida en K," produciendo cuatro tazas en PP en una prensa híbrida de El-Exis SP 200 en menos de 2 segundos. La compañía considera que esto es "la velocidad máxima posible en la actualidad".

Sumitomo Demag también mostrará lo que considera una aplicación IMD inusual para un marco de puerta de automóvil que crea una apariencia de madera y también permite iluminación de fondo. Una película de Kurz, perforada para la iluminación de fondo, se alimenta a rodillo a rodillo a través del molde, donde es contramoldeada con PC/ABS. Un robot de seis ejes de Kuka desmoldea las piezas y las transporta a una "estación de curado y limpieza".

Uno de los aspectos más destacados del stand de Wittmann Battenfeld será su aplicación IML en su máquina totalmente eléctrica de alta velocidad para producir empaques. Una prensa de 400 t.m. moldeará ocho tapas de PP con IML en 4,7 segundos, con la ayuda de un robot Wittmann W837 de entrada lateral. Este último inserta las etiquetas, retira las piezas, las expone a la cámara para la inspección de calidad y separa las piezas rechazadas.

 

Moldeo por espumado físico

Arburg demostrará su nuevo proceso de espumado físico Profoam, que fue visto en Fakuma 2015. Lo que es inusual en este proceso es que el gas inerte de espumado se introduce en una tolva presurizada.

En la feria, se hará una demostración del nuevo proceso IMD DecoJect, de Engel, (véase arriba) con un sustrato PP moldeado con el proceso de espumado físico microcelular MuCell, de Trexel.

Haitian también va a utilizar MuCell para moldear la cubierta de un neumático en su nueva máquina Júpiter II plus. (Ver arriba)

Wittmann Battenfeld producirá una pieza de automóvil con su proceso de espuma física microcelular Cellmould en una prensa MacroPower de 1100- t.m. Esta célula destaca su sistema de monitoreo Condition (CMS) para el control remoto del estado de la máquina y la planificación mantenimiento (ver sección Industria 4.0).

 

Compuestos y moldeo reactivo

Como ya dijimos, Engel sobremoldeará y decorará (con la película de transferencia de pintura en el molde) un compuesto organosheet. Engel también destacará sus avances en la polimerización in situ de caprolactama en nylon 6 mientras impregna preformas de vidrio "secas" en el molde. el tiempo de residencia, que es fundamental para este proceso.

Engel también presentará por primera vez su propia serie de hornos IR en cinco tamaños con superficies de calentamiento de hasta 1110 x 1610 mm, lo suficientemente grandes para los módulos completos de puertas o para las partes delanteras de automóviles.

En este campo, KraussMaffei destaca su nueva integración de control de precalentamiento IR para organosheet con su control de la máquina MC6. El nuevo software compara la curva de calentamiento actual con un estándar almacenado, lo que permite una calefacción rápida sin recalentamiento ni degradación de la resina, según la compañía. Además, el tiempo de calentamiento y las temperaturas reales de cada pieza se almacenan como parte del registro de garantía de calidad de las piezas de automóviles que puedan estar relacionadas con la seguridad.

Krauss Maffei también mostrará la mayor sofisticación de la robótica para sobremoldeo de organosheet. Dos robots lineales LRX-250 se instalarán en un eje Z horizontal compartido. Un robot recoge la lámina fría y la entrega a otro robot para el precalentamiento antes de proceder a la posición de desmoldeo. Esto permite que ocurran simultáneamente el precalentamiento de la lámina y el desmoldeo de la pieza para lograr un ahorro en tiempo de ciclo. Además, los agarres del robot fueron optimizados para transportar láminas calientes desde el horno para un moldeo sin vibraciones.

KraussMaffei también presentará su tecnología de punta para la polimerización in situ de caprolactama en nylon 6, que usa el proceso RTM termoplástico (T-RTM), en lugar de moldeo por inyección. Se moldeará una estructura del techo del coche deportivo Roding Roadster R1 a partir de preformas de fibra seca, más insertos metálicos. La empresa señala que es la única compañía que ha creado su propio sistema de medición y mezcla de dos componentes para caprolactama.

Wittmann Battenfeld no presentará en esta feria el moldeo de materiales compuestos de fibra larga, pero enfoca las piezas estructurales desde un ángulo diferente. Dando un nuevo giro al viejo concepto de compuestos "híbridos" de metal y plástico, Wittmann expondrá el sobremoldeo de plástico en láminas de metal, pero en este caso, estampando y formando el metal durante el cierre del molde. 

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