Sugerencia de Diseño

Nervaduras comprimidas – Directos al grano

En caso necesario, las nervaduras aplastadas permiten el ángulo de desmoldeo y un ajuste estrecho en piezas que requieran ambos
Illustration of drive shaft part
Figura 1: El orificio de paso en forma de "D" del centro de la pieza de engranaje aloja al eje impulsor.

Los enganches a presión para piezas moldeadas por inyección pueden constituir todo un reto. Una pieza moldeada por inyección bien diseñada suele tener un ángulo de inclinación, pero el mismo ángulo que ayuda a expulsar una pieza del molde puede impedir que una pieza de enganche a presión cumpla adecuadamente su función. Pensemos en un engranaje comprimido sobre un eje (ver Figura 1). En este caso, el eje tiene un perfil en forma de "D" que actúa como plano de arrastre y orientación para el montaje.

El plano de arrastre impide que el engranaje gire libremente sobre el eje bajo carga. Probablemente, el encargado de moldeo le pida un ángulo de inclinación en el orificio en D para ayudar a sacar esta parte del molde. Se necesita un ángulo de inclinación porque cuando la resina se enfría, se contrae sobre el núcleo que crea el orificio. La solicitud de ángulo de inclinación es razonable y justificada, pero ¿qué pasa si el objetivo del diseño no permite un ángulo de inclinación? Tenemos varias opciones.

1. Dejar el orificio tal cual y pedir al creador del molde que mantenga un ángulo de inclinación cero. Es una petición arriesgada. Si el orificio es lo suficientemente poco profundo, es posible que no haya problemas. Pero si el orificio es más profundo, se ejerce una mayor tensión sobre el núcleo del molde durante el enfriamiento y la expulsión. El aumento de la fuerza necesaria para la expulsión podría provocar la "perforación" de la pieza, y el incremento de las fuerzas de expulsión podrían tener como resultado la rotura del núcleo o de los pivotes eyectores. El encargado de moldeo puede verse obligado a ajustar los parámetros del proceso para evitar daños en el molde. Esto puede aumentar la probabilidad de imperfecciones como hundimientos, porosidad y líneas de punto débiles. Considerando todas las posibles consecuencias, parece adecuado considerar otras posibilidades.

Draft and assembly function
Figura 2: La sección transversal muestra una parte del mecanismo cortado por la mitad. Fíjese en el ángulo de inclinación del orificio de paso del plástico púrpura hacia la parte inferior de la imagen. Esto podría dar lugar a una vibración en el mecanismo terminado.

2. Añadir un ángulo de inclinación al orificio. El ángulo de inclinación permite que la pieza se desprenda del molde porque no es necesario forzar la pieza contraída a lo largo de un eje de idéntico diámetro durante toda la profundidad del orificio. Si se practica un ángulo de inclinación al orificio, una vez que el sistema de expulsión da un ligero golpe a la pieza, esta sale del molde porque el ángulo de inclinación se separa de las paredes de la pieza. Esto reduce la tensión tanto para la pieza como para el molde. Con un ángulo de inclinación el encargado de moldeo tiene flexibilidad para utilizar retoques de proceso con el fin de solucionar eficazmente otros problemas geométricos y estéticos. El ángulo de inclinación soluciona los problemas de producción, pero su responsabilidad como diseñador es asegurarse de que el ángulo de inclinación no afecte negativamente al funcionamiento de su mecanismo. Por ejemplo, puede que no le interese encontrarse con un desacoplamiento en el enganche que pueda causar la vibración del engranaje (ver Figura 2).

3. Una solución intermedia adecuada es añadir nervaduras comprimidas. Las nervaduras comprimidas pueden proporcionarle lo mejor de ambos métodos: el ángulo de inclinación que necesita el encargado de moldeo y la misma alineación que se obtendría con un orificio de lados rectos. En el orificio principal se practica un ángulo de inclinación para facilitar la expulsión y proteger el molde, y se añaden tres o más nervaduras sin ángulo de inclinación a lo largo de todo el orificio para crear un ajuste preciso y una correcta alineación con el eje (ver figura 3).

Injection molding crush ribs illustration
Figura 3: Nervaduras comprimidas tradicionales. Las puntas agudas del plástico son nervaduras sin ángulo de inclinación, mientras que el diámetro interno del orificio presenta ángulo de inclinación.

Dado que las nervaduras tocan solo una pequeña parte de la superficie del molde, su carencia de ángulo de inclinación crea una escasa resistencia a la expulsión y menor riesgo de daños para el molde. Las puntas estrechas donde las nervaduras coinciden con el eje (u otra pieza en la que encajen) permiten la deformación de las nervaduras durante el enganche a presión para garantizar un ajuste correcto sin crear mucha tensión sobre la pieza. Desgraciadamente, el rasgo agudo en "V" no se puede fresar directamente en el interior del molde y, por tanto, se requiere EDM u otro procesamiento adicional durante la creación del molde.

Sin embargo, no todo está perdido. Protomold propone una forma de nervadura alternativa que puede mecanizarse directamente en el interior del molde, minimizando el coste. En lugar de la punta aguda de la nervadura en "V" tradicional, piense en una nervadura redondeada (ver Figura 4). Una nervadura redondeada se puede crear directamente con un fresado de 3 ejes, eliminando la necesidad de electrodos EDM. Este método es más rápido y barato que una alternativa en "V", y sigue proporcionando un punto de contacto estrecho y "comprimible" con la pieza en la que encaja.

Crush rib design example
Figura 4: Diseño propuesto de nervadura comprimida. Los puntos de contacto de este diseño están formados por el radio de la fresadora radial, permitiendo crear un ángulo de inclinación en el diámetro interior mientras las nervaduras permanecen sin ángulo de inclinación.

Se puede usar la misma forma para las nervaduras diseñadas con el fin de crear "separación" donde las piezas encajan, por ejemplo cuando se necesita un espacio vacío. Aunque ProtoLabs ofrece EDM en algunas aplicaciones, creemos que la nervadura de radio completo creada por una fresadora radial es igual de eficaz y reduce el coste minimizando la complejidad del molde y el tiempo de fabricación. Esta reducción de tiempo le permite recibir las piezas más rápido, probarlas con mayor prontitud y sacar sus ideas al mercado antes que sus competidores.

 

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