ENSAYO Nº3

UNIVERSIDAD DE AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS INGENIERÍA MECÁNICA Asignatura: PROCESOS II – G      S. Cárdenas, W. C. Coronado, J. M. Galán, J. D. Piragauta

MOLDEO POR INYECCIÓN - REDISEÑANDO LA FABRICACIÓN DE LAS PARTES AUTOMOTRICES

S. Cárdenas, W. C. Coronado, J. M. Galán, J. D. Piragauta


 RESUMEN

Por medio de este ensayo se presentará las nuevas alternativas que se han venido estudiando, analizando y se han estructurado como propuestas potenciales para rediseñar la forma en la cual se fabrican las piezas y su resistencia en la industria automotriz, debido a la necesidad de reducir el peso en los automóviles, se determina que a mayor peso mayor consumo de combustible, debido al esfuerzo que tiene que hacer la máquina para desplazar la masa.

Palabras clave:

• Moldeo por inyección: Es una herramienta implementada en el proceso de fabricación, que se basa en el calentamiento del plástico para fundirlo dentro de un extrusor y que por medio de la acción de un tornillo se desplace hacia el molde hasta el enfriamiento.
• Resistencia: Es la capacidad de una máquina bajo la acción de las cargas aplicadas a sus piezas, soportar sin romperse.
• Viscosidad: Es el rozamiento interno entre las capas de un fluido, siendo unos de los factores que dificulta el desplazamiento del mismo.
• Plástico:
• Metal: Es un tipo de material que se comporta como conductor eléctrico, térmico, además de solidez y buena resistencia con respecto a algunos materiales.
• Adhesión:  La adhesión corresponde al conjunto de fuerzas o mecanismos que mantiene unido el adhesivo al sustrato sobre el que se ha aplicado.

ABSTRACT 

By means of this essay one will present the new alternatives that they have come studying, analyzing and they have been structured as potential offers to re-design the form in which the pieces and his resistance are made of the self-propelling industry, due to the need to reduce the weight in the cars, there decides that to major weight major consume of fuel, due to the effort that has to do the machine to displace the mass.

Keywords:

• I mold for injection: It is a tool implemented in the manufacturing process, which is based on the warming of the plastic to fuse it inside an extrusor and which by means of the action(share) of a screw moves towards the mold up to the cooling.
• Resistance: It is the capacity of a machine under the action of the loads applied to his pieces, to support without breaking.
• Viscosity: It is the internal rubbing between the caps of a fluid, being some of the factors that the displacement of the same one impedes.
• Plastic:
• Metal: It is a type of material that one endures as electrical, thermal driver, besides solidity and good resistance with regard to some materials.
• Adhesion: The adhesion corresponds to the set of forces or mechanisms that the adhesive keeps united to the substratum on the one that has been applied.

 I. INTRODUCCIÓN

Se puede pensar que la industria automotriz pueda alcanzar altos estándares de calidad, con grandes ventajas, peso liviano, bajo consumo de combustible, seguridad contra las colisiones gracias a la aplicación de nuevas técnicas de moldeo por inyección, teniendo en cuenta que no sólo para los compradores será el beneficio; sino para los fabricantes, tendrán reducción en los tiempos de fabricación con procesos más efectivos e impulsarán sus ventas además que sus nuevas técnicas podrán aportar importantes resultados para otra áreas de la ingeniería o incluso de la construcción.

II. DESARROLLO

En la actualidad, la necesidad de transportarnos rápidamente es uno de los factores más importantes que se posee, pero hay un punto que lo va superando al abrir una brecha más grande al pasar de los días y es la reducción en las emisiones de los gases contaminantes, gracias a los estudios realizados se estipula que el consumo de combustible está relacionado con el  peso de los vehículos ya que a mayor peso mayor uso de este; la fabricación en materiales mucho más resistentes pero más pesados no aporta una solución a esta problemática, de tal manera el cuestionamiento principal que nos podemos realizar es ¿De qué manera podemos mejorar los procesos, los materiales de fabricación de las partes automotrices, para disminuir el peso, el consumo de combustible, la producción de gases contaminantes, sin reducir la resistencia y la calidad de las partes?

En respuesta a esta gran problemática, se tiene que enfocar la mirada hacía todos los métodos de fabricación que puedan brindar una posible solución, por esta razón en el "Simposio y Exposición de Manufactura de Autopartes"  Recuperado de: Tecnología del plástico. (Noviembre de 2015), Moldeo por inyección , alternativas para la industria automotriz. http://www.plastico.com/temas/Moldeo-por-inyeccion,-alternativas-para-la-industria-automotriz+109108?tema=3610000. Se dio a conocer que el moldeo por inyección es uno de los procesos que puede satisfacer las necesidades en esta industria ya que permite la fabricación en masa, adicional a esto utiliza materiales livianos, los combina con otros materiales que refuerzan la estructura, facilita la elaboración de partes más complejas teniendo la opción de controlar los espesores.

El moldeo por inyección puede utilizar materiales híbridos de fabricación en los cuales se utiliza la combinación de plásticos y metales que buscan mezclar las propiedades de flexibilidad, resistencia, haciendo las más ligeras, en el moldeo por inyección de proyectiles se tiene la posibilidad de controlar los espesores, crear partes huecas, con la ayuda de la adición de fibras preformadas  se mejora la calidad de las piezas y en el moldeo de inyección por espuma se obtiene una menor viscosidad en el material, obteniendo muy buenas piezas en las que se puede controlar el espesor. Evidenciando de esta manera que existen varios métodos para rediseñar la fabricación de autopartes para la industria automotriz, ofreciendo menores pesos, mayor resistencia, mejor calidad; que se vería reflejado en una reducción del consumo de combustible y en la prestación del servicio a todos los usuarios del día a día.

III. CONCLUSIÓN 

A continuación podemos concluir, que se puede mejorar los índices de contaminación, la reducción en el consumo de combustible y mejora en la calidad en la fabricación de las piezas automotrices, con estudios que proporcionen los mecanismos para llegar a los objetivos, de organización en las ideas que brindan las demás industrias, procesos y que con la ayuda de una adecuada planeación se llevará a efectuar la optimización en las áreas de interés que permitan seguir avanzando sin descuidar el medio ambiente junto con la seguridad de las personas, con tan sólo aprovechar los recursos que a diario podemos obtener.

 IV. REFERENCIAS

CIBERGRAFÍAS.

• Revista. Tecnología del plástico. (Noviembre de 2015), Moldeo por inyección , alternativas para la industria automotriz. http://www.plastico.com/temas/Moldeo-por-inyeccion,-alternativas-para-la-industria-automotriz+109108?tema=3610000.
• La web de los adhesivos. (2011-2016), adhesión, definición y concepto.    http://www.losadhesivos.com/adhesion.html 
• Fluidos reales, viscosidad. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/viscosidad/viscosidad.htm
• EcuRed. Resistencia mecánica. http://www.ecured.cu/Resistencia_mec%C3%A1nica
• Dow. Proceso de Moldeo por Inyección. http://www.dow.com/polyethylene/la/es/fab/molding/improcess.htm
  

S. Cárdenas: santiago9411@hotmail.com. Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad de América.

W.C. Coronado: wilson.coronado@estudiantes.uamerica.edu.co, Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad de América.

J. M. Galán: juancho_ro120@hotmail.com, Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad de América.

J. D. Piragauta: juanpiragauta93@gmail.com, Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad de América.

Proyecto de Investigación o actividad formativa realizada.

 

ENSAYO Nº2

UNIVERSIDAD DE AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS INGENIERÍA MECÁNICA Asignatura: PROCESOS II – G      S. Cárdenas, W. C. Coronado, J. M. Galán, J. D. Piragauta

GRAFENO-EL NUEVO ASOMBROSO MATERIAL

S. Cárdenas, W. C. Coronado, J. M. Galán, J. D. Piragauta


RESUMEN

En este ensayo presentaremos las características y ventajas en el mercado del GRAFENO, ya que para el uso de la electrónica es una realidad, y es un hecho de que este sea un material con tantas bondades, como servir de metal, semiconductor, flexible y resistente, ha generado que este sea centro de atención por investigadores de todo el planeta.

Palabras clave:

• Materia: Sustancia que compone los cuerpos físicos, consta de partículas elementales y tiene las propiedades de extensión, inercia y gravitación.
• Carbono: Elemento químico sólido y no metálico que se encuentra en todos los compuestos orgánicos y en algunos inorgánicos. En su estado puro se presenta como diamante o grafito. Su símbolo es C y su número atómico, 6.
• Conducción eléctrica: Es el movimiento de partículas eléctricamente cargadas a través de un medio de transmisión (conductor eléctrico). Dicho movimiento de las cargas constituye una corriente eléctrica.
• Dureza: Es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes, entre otras.

ABSTRACT

In this assay we will present the features and benefits in the market for GRAPHENE, this as the use of electronics is a reality, and it is a fact that this is a material with many advantages, such as serving metal, semiconductor, flexible and resilient, the graphne has meant that this is the spotlight for researchers around the world.

Keywords: 

• Material: Substance that makes up the physical bodies, consists of elementary particles and has the properties of extension, inertia and gravitation.
• Carbon: this is a solid, non-metallic chemical element found in all organic compounds and some inorganic. In its purest form it is presented as diamond or graphite. Its symbol C and atomic number 6.
• Electrical conduction: It is the movement of electrically charged particles through a transmission medium (electrical conductor). Such movement of the charges is an electric current.
• Hardness: It is the opposition offered by materials to disorders such as penetration, abrasion, scratches, cuts, permanent deformation, among others. 

I. INTRODUCCIÓN

Hay una nueva materia que podría cambiar nuestro futuro. Imagine una taza de café que transmite los titulares del día en tiempo real. O una olla de cocina que puede detectar la presencia de la bacteria E. Coli que pueden causar enfermedades. O una pantalla de televisión que es tan flexible y delgada como una hoja de papel. Todas estas aplicaciones podría ser una realidad gracias al material denominado grafeno. 

II. DESARROLLO

Como su nombre indica, el grafeno se extrae de grafito, el material utilizado en los lápices. Como el grafito, el grafeno está enteramente compuesto de átomos de carbono y 1 mm de grafito contiene unos 3 millones de capas de grafeno. Considerando que el grafito es una disposición cristalina tridimensional, el grafeno es un cristal de dos dimensiones; un átomo de espesor. Los carbonos están perfectamente distribuidos en una formación de panal hexagonal de sólo 0,3 nanómetros de espesor, con sólo 0,1 nanómetros entre cada átomo.

El grafeno conduce la electricidad mejor que el cobre. Es 200 veces más fuerte que el acero, pero seis veces más ligero. Es casi perfectamente transparente, ya que sólo absorbe el 2% de la luz. Es impermeable a los gases, incluso aquellos tan ligeros como el hidrógeno o el helio, y, si esto no fuera suficiente, los componentes químicos pueden ser añadidos a su superficie para alterar sus propiedades.

En el campo de la electrónica el grafeno se ha destacado por tener una propiedad de conductividad eléctrica que permite el paso a los electrones de manera fácil con poca resistencia. Pero el grafeno también tiene propiedades de semiconductor pues tiene una facilidad para estar en un punto intermedio entre los conductores y los aislantes, cosa que le ha permitido que se halla logrado un primer  (ci) integrado de este componente.

Este material esta siendo una revolución en el campo de la electrónica, un ejemplo de esto lo da la empresa multinacional IBM pues ya empezó  ha usar el grafeno para hacer integrados, logrando que este sea mas pequeño que cualquiera hecho hasta ahora, este mide menos de un milímetro cuadrado y fue diseñado para funcionar como un mezclador de frecuencias, es decir, que recibe señales de frecuencias de radio, las mezcla y  emite una señal diferente a la salida. Esta conversión es muy usada en la actualidad para la transformación de señales de frecuencia en sonido o información. Estos mezcladores son usados en radio, telefonía y televisión análoga.

El circuito creado por IBM opera a 10 Ghz una capacidad mayor que la utilizada por la telefonía hasta ahora, además este sistema  funciona a altas temperaturas lo que lo hace útil en sistemas computacionales donde el calor es una limitante.

Además de IBM, la coreana Samsung en colaboración con la universidad de Sungkyunkwa de Corea del Norte, ya ha empezado a fabricar en serie laminas de grafeno para hacer pantallas táctiles flexibles, enrollables y con  circuitos integrados invisibles. Esto con el fin de de ayudar a la portabilidad de los ordenadores actuales y aumentar la velocidad de procesamiento de datos, permitiendo la fabricación de dispositivos diminutos y rápidos.

Además de esto se están realizando pruebas que son avances para hacer una batería que remplace las actuales pues el litio que es el material mas usado en estas tienen muchas falencias como el tiempo para cargarse o el corto tiempo de vida, por estas razones la empresa Vorbeck a empezado a investigar el posible uso del grafeno para almacenar energía pues debido a sus propiedades es posible obtener grandes beneficios.

En cuanto a su uso médico se asegura que el conocimiento de un material sirve para el  conocimiento de otro. Un aspecto crucial del proyecto europeo está dedicada a cómo proteger a las personas que trabajan con el grafeno, así como a los usuarios finales, además de investigar las posibles aplicaciones mediales. "En la actualidad tenemos estudios que no muestran ningún efecto, mientras que otros indican un riesgo potencial", dijo Alberto Bianco, director del CNRS de la investigación en el Instituto de Biología Molecular y Celular en Estrasburgo, que co-dirige los aspectos ambientales del proyecto europeo y de salud.

III. CONCLUSIÓN

Con esto se puede concluir que con el grafeno es posible hacer materiales para electrónica, medicina y avances tecnológicos teniendo presente que a pesar de ser un material en pleno desarrollo sea demostrado que es funcional y que es posible a futuro lograr usar mejor sus bondades en diferentes ramas de la electrónica y la medicina. Por tanto es razonable  esperar que  sea un material que revolucione la electrónica actual por lo menos en los países de primer mundo.

Otra ventaja de grafeno es que abre caminos a otros materiales de dos dimensiones tan pequeñas como átomos. Nitruro de boro, sulfato de molibdeno y tungsteno o incluso de silicio 100% sílice son algunos de los nombres que podrían volverse materiales para el futuro.

IV. REFERENCIAS

• En línea. Disponible: https://www.theguardian.com/science/2013/nov/26/graphene-molecule-potential-wonder-material

• En línea. Disponible:                                                         http://www.acs.org/content/acs/en/education/resources/highschool/chemmatters/past-issues/archive-2012-2013/graphene.html

S. Cárdenas: santiago9411@hotmail.com. Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad de América.

W.C. Coronado: wilson.coronado@estudiantes.uamerica.edu.co, Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad de América.

J. M. Galán: juancho_ro120@hotmail.com, Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad de América.

J. D. Piragauta: juanpiragauta93@gmail.com, Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad de América.

Proyecto de Investigación o actividad formativa realizada.

ENSAYO Nº1

UNIVERSIDAD DE AMÉRICA 

FACULTAD DE INGENIERÍAS

INGENIERÍA MECÁNICA

Asignatura: PROCESOS II – G1

S. Cárdenas, W. C. Coronado, J. M. Galán, J. D. Piragauta

DOS GRANDES PROCESOS DE MOLDEO PARA INYECCIÓN DE PLÁSTICOS FRENTE A FRENTE

S. Cárdenas, W. C. Coronado, J. M. Galán, J. D. Piragauta

RESUMEN

En este ensayo compararemos dos tipos de moldeo para plásticos, el molde de canal frio y el molde de canal caliente. Guiándonos del artículo: Inyección de plástico moldeado 101 – moldes de corredor frío en comparación con los moldes de colada caliente, explicaremos cada uno de estos dos moldes, dando a conocer las ventajas y desventajas de cada uno, con el objetivo de sacar conclusiones de esta comparación.

Palabras clave:

• Moldeo: proceso mediante el cual se obtiene piezas con formas establecidas por el diseñador, se utilizan ciertos moldes donde se vierte el material fundido.
• Colada caliente: sistema que consiste en un distribuidor y en un juego de boquillas que mantienen la resina fundida desde su salida de la máquina inyectora hasta que entra en cada una de las cavidades del molde.
• Canal frío: es igualmente un sistema de distribución donde el material que sobre solidificado se retira cortándolo y este se tritura para reciclar.
• Inyección de plástico: proceso donde se inyecta plástico fundido a un molde y allí se enfría formando múltiples productos que encontramos en todas partes.

ABSTRACT

In this paper we compare two types of molding plastics, cold runner mold and hot runner mold. Guiding the article: Plastic Injection Molding 101 - Cold runner versus hot runner molds, we explain each of these two molds, revealing the pros and cons of each, in order to draw conclusions from this comparison.

Keywords:

• Molding: process by which parts with the procedures established by the designer is obtained, certain molds where the material used is poured molten.
• Hot runner: system consisting of a distributor and a set of nozzles that keep the molten resin from the exit of the injection machine until it enters each of the mold cavities.
• Cold runner: it is also a distribution system where the solidified material on this cutting is removed and triturated for recycling.
• Plastic injection: process in which molten plastic is injected into a mold and cooled to form there are multiple products everywhere.

I.     INTRODUCCIÓN

Desde hace mucho tiempo gran numero de productos plásticos se forman gracias a el proceso de inyección de material fundido sobre moldes que tiene la forma de lo que se quiere crear, ya sean cubiertos, componentes de carros, tapas, juguetes, etc. Estos moldes se clasifican en dos grupos principales, los de canal frio y los de canal caliente. ¿Cuáles son las diferencias? ¿Cuál es mejor? Este tipo de preguntas se pueden responder haciendo un estudio detallado de cada una de las dos formas de moldeo y obviamente poniéndolas frente a frente.

II.     DESARROLLO

En el proceso de moldeo por inyección se funde el plástico en un extrusor y se utiliza el tornillo del extrusor para inyectar el plástico en un molde donde se enfría. La velocidad y consistencia son elementos claves para que la operación de moldeo por inyección sea exitosa, ya que los márgenes de ganancia generalmente están por debajo del 10%. Otro elemento a tener en cuenta es el tipo de moldeo a utilizar, existen dos tipos importantes de moldeo: de canal frio y de canal caliente.

LOS MOLDES DE CANALES FRIOS

Consisten en 2 placas (diseño más sencillo) o 3 placas (en donde el sistema de canales es separado de la pieza cuando se abre el molde) que se mantienen dentro del molde. . El plástico se inyecta en el molde a través del bebedero y se llenan los canales que conducen a las partes en la cavidad. Los canales de distribución para cavidades múltiples se suelen construir con una configuración radial para obtener un llenado simultáneo e igualado de todas las cavidades.

En moldes de 2 placas, están unidos el sistema de canal y partes, inyección anPlastic moldd un sistema de expulsión se utiliza para separar el par del molde. Un canal frío mantiene los elastómeros o termoestables a un nivel de temperatura que evita la solidificación. En moldes de 3 placas, el material está contenido en una placa separada, dejando las partes que se expulsan solas.

Se usan diferentes tipos de expulsores en función de la forma de la pieza, que deben ejercer la presión mínima, suficiente para el desmoldeo evitando eventuales deformaciones. Si existen contrasalidas es necesario el uso de correderas (carros) y, cuando hay roscas o contrasalidas internas, pueden utilizarse machos roscados, plegables o intercambiables. En ambos sistemas, el material se recicla y rectifica. Sin embargo, estos procesos pueden aumentar el tiempo de ciclo.

Algunas de las ventajas de estos moldes son:

• Barato de producir y mantener.
• Se adapta a una amplia variedad de polímeros, tanto de los productos básicos o de ingeniería.
• Los cambios de color se pueden hacer rápidamente.
• Tiene tiempos de ciclo rápidos si los sistemas incluyen robótica, ya que ayudan en la eliminación de los corredores

Pero como todo, también tiene sus desventajas:

• Los tiempos de ciclo son más lentos que los sistemas de canal caliente.
• Hay residuos plásticos de corredores (sobre todo si no pueden ser rectificados o reciclados).                    

LOS MOLDES DE CANALES CALIENTES

Los sistemas de colada caliente han sido diseñados para permitir el moldeo de piezas sin la generación de "mazarotas" o "coladas". Aplicados correctamente, ofrecen un menor consumo de materias primas y una menor pérdida de presión en comparación con los sistemas de canales que se solidifican en cada ciclo.

Los sistemas de colada caliente son, por lo tanto, apropiados para inyectar productos extremadamente grandes, como por ejemplo, los parachoques de automotores. Así mismo, estos sistemas permiten la operación de los moldes de pisos.

El objetivo de todo sistema de colada caliente es el de distribuir el material desde la válvula de inyección de la máquina hasta cada compuerta de acceso a las cavidades del molde, minimizando los posibles efectos adversos a las propiedades del material.

Los moldes de colada caliente constan de 2 placas que se calientan mediante un sistema colector. El colector envía el plástico fundido a las boquillas que llenan las cavidades de la pieza. Hay varios tipos de sistemas de canal caliente, sin embargo, en general, se dividen en dos categorías principales:

• Los sistemas calentados externamente son muy adecuados para los polímeros que son sensibles a las variaciones térmicas.
• Los sistemas calentados internamente ofrecen un mejor control de flujo. 

El proceso de colada caliente elimina por completo los corredores, por lo que el reciclado y triturado (que sólo se puede hacer con plásticos vírgenes) no afecta los tiempos de ciclo. Este sistema sólo tiene capacidad para unos tipos de plásticos, específicamente los polímeros semi-cristalinos que tienen una baja conductividad térmica.

Algunas de sus ventajas son:

Posibles tiempos de ciclo más rápidos.
Elimina los corredores y los posibles residuos.
No hay necesidad de robótica para eliminar los corredores.
Se Puede acomodar piezas grandes.

Y algunas de sus desventajas son:

Los moldes son más caros de producir.
El color no se puede cambiar fácilmente.
Hay mayores costos de mantenimiento y el tiempo de inactividad potencial.
No puede ser adaptado a ciertos materiales térmicamente sensibles.





III.     CONCLUSIÓN

Ya vimos lo que era un molde con canales fríos y calientes; hay muchos factores que analizar ya que ambos tipos de moldeo son buenos, para escoger que tipo usar hay que tener muy claro lo que se quiere obtener y como. Si se quiere un proceso donde no se requiere de mucha precisión, que sea económico tanto el molde como su mantenimiento y que no importes cuanto dicho proceso se recomendaríaun molde de canales fríos. Pero si ya se habla de un proceso donde se necesita de mucha precisión sin importar los costos y donde necesitamos sacar piezas en tiempos cortos, se recomendaría los moldes con canales calientes. Como lo mencionamos anteriormente, ambos son buenos, no nos atrevemos a decir cual es mejor ya que ambos se adaptan  a situaciones diferentes y la responsabilidad de decidir cual es mejor es del diseñador del proceso.









IV.     REFERANCIAS





The Rodon Group. (2013, Junio) A Focus on American Manufacturing and Plastic Injection Molding. Cold runner versus hot runner molds. En Linea. Disponible: http://info.rodongroup.com/blog/bid/95707/Plastic-Injection-Molding-101-Cold-runner-versus-hot-runner-molds





Shaping your dreams. (2013, Octubre) Mold Design-Runners. Disponible: http://www.megamould.com/TechBlog/Mold-Design/Mold%20Design-Runners.html