El proceso de Rotomoldeo o Moldeo Rotacional

¿Qué es el proceso de Rotomoldeo?

El Rotomoldeo o Moldeo Rotacional es un proceso de manufactura o transformación de plásticos muy versátil que permite posibilidades de diseño ilimitadas con un bajo costo.

¿En qué consiste el proceso de Rotomoldeo?

El proceso se inicia con uno o varios moldes que son colocados en una máquina de rotomoldeo la cual cuenta con los mecanismos y/o etapas de calentamiento, enfriamiento y carga/descarga del molde.

Una cantidad de resina previamente pesada se coloca en el molde. El molde es sometido al proceso de calentamiento bien sea en un horno de convección de aire o mediante un sistema de flama abierta. Durante el calentamiento el molde es rotado biaxialmente en un eje principal y un eje secundario o mediante un sistema de rotación y basculado (también llamado rock & roll). La resina de funde al contacto con el molde caliente y cubre toda la superficie interna del mismo.

Una vez finalizado el ciclo de calentamiento el molde pasa a la etapa de enfriamiento, siempre rotando para garantizar una pared uniforme de la pieza. Finalizado el enfriamiento se abre el molde y se extrae la pieza para iniciar todo el ciclo.

¿Qué ventajas de diseño ofrece el proceso de rotomoldeo?

El rotomoldeo ofrece ventajas de diseño sobre otros procesos de transformación de plásticos. Con un diseño adecuado, artículos fabricados de otros materiales y con otros procesos que necesitan ensamble, pueden ser fabricados en una sola pieza mediante rotomoldeo, bajando as los costos de manufactura.

Otras ventajas incluyen espesores de pared uniformes y esquinas exteriores muy fuertes y libres de esfuerzos residuales. Si se requiere mayor resistencia en la pieza se pueden añadir costillas de refuerzo en el diseño.

Mediante rotomoldeo se producen partes que cumplen con las especificaciones del diseñador, quien puede especificar materiales especiales que cumplan con requerimientos de la FDA (Food and Drug Administration). Mediante el uso de aditivos también se pueden mejorar las propiedades del material como resistencia al medio ambiente, impacto, estática y resistencia a la flama.

El diseño de una pieza rotomoldeada puede incluir insertos metálicos, roscas, asas, entradas, superficies planas y detalles superficiales de acabado. Se pueden también fabricar piezas huecas o de doble pared para ser llenadas con espuma de poliuretano o polietileno espumado para añadir resistencia mecánica o propiedades isotérmicas.

¿Cuáles son las ventajas de costo del rotomoldeo?

El rotomoldeo tiene ventajas de costos de manufactura sobre otros procesos como la inyección y el soplado. Es viable la fabricación de piezas tanto grandes como chicas con bajos costos y con menor inversión de moldes.

El hecho de que las piezas son formadas mediante la combinación de calor y rotación, hace que los moldes no tengan que soportar las altas presiones de cierre del la inyección y el soplado.

Los costos de producción para la conversión de productos fabricados con otros procesos y materiales son bajos por la sustitución de materiales mas pesados y costosos por plástico, lo que hace al rotomoldeo un proceso rentable tanto para la fabricación de un prototipo como para la fabricación de grandes cantidades de piezas.

Proveedores de máquinas de rotomoldeo

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Reduction International ofrece una gama completa de soluciones para la industria del rotomoldeo, representando a fabricantes de máquinas como Rotoline (equipo de rotomoldeo), Reduction Engineering (sistemas de pulverización), Industrias Rueda (moldes fabricados con película metálica), e Integrated Design Systems (diseño de productos).

Rotoline fabrica las máquinas de rotomoldeo con los hornos de convección de aire más eficientes de la Industria. El horno de diseño cilíndrico reduce los ciclos hasta en un 50% comparado con hornos tradicionales, minimiza el consumo de gas e incrementa el número de ciclos por turno de trabajo. Adicionalmente el sistema "Shuttle" de las máquinas Rotoline requiere de una menor inversión inicial, tiene una mas alta productividad por brazo, requiere de menor espacio y tiene mayor flexibilidad que otros sistemas de máquinas de rotomoldeo.

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Los procesos de transformación del plástico

Plástico es una palabra que deriva del griego “Plásticos” que significa “capaz de ser moldeado", sin embargo, esta definición no es suficiente para describir de forma clara a la gran variedad de materiales que así se denominan.

¿Qué es el plástico?

Técnicamente los plásticos son sustancias de origen orgánico formadas por largas cadenas macromoleculares que contienen en su estructura carbono e hidrógeno principalmente. Se obtienen mediante reacciones químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural. Es posible moldearlos mediante procesos de transformación aplicando calor y presión. Forman parte de la familia de los polímeros.

Procesos de Transformación del plástico

Una clasificación de los procesos de transformación se basa en los cambios del estado que sufre el plástico dentro de la maquinaria. Así, podemos encontrar las siguientes divisiones:

Procesos Primarios

El plástico es moldeado a través de un proceso térmico donde el material pasa por el estado líquido y finalmente se solidifica. Como ejemplos tenemos:

Procesos Secundarios

En estos procesos se utilizan medios mecánicos o neumáticos para formar el artículo final sin pasar por la fusión del plástico.

Moldeo por inyección

El moldeo por inyección consiste en un sistema de mezclado y fusión de una resina plástica, diseñado para expulsarla a alta presión una vez que se encuentre fundida, hacia un molde metálico en cuya cavidad o cavidades se encuentra la forma de la pieza deseada. Este molde permanece cerrado por el sistema de alta presión de la máquina que evita que se abra al recibir el plástico fundido. Una vez lleno el molde, transcurre un lapso de tiempo para enfriar la pieza. Cuando la pieza está lista es expulsada del molde.

Proveedores de maquinaria para inyección del plástico

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A continuación le presentamos a TAIMEX, proveedor de máquinas inyectoras de plástico:

TAIMEX es una empresa dedicada a diseñar y proveer de equipo con alta calidad para la industria del plástico, poniendo al alcance del mercado maquinarias moderna y adecuada para satisfacer las exigencias actuales.

Actualmente TAIMEX cuenta en su línea de productos para inyección con la prestigiada marca Toyo, que como parte de Hitachi está dedicada a la fabricación de máquinas inyectoras de plástico, totalmente eléctricas.

Su alta tecnología japonesa permite una operación limpia y silenciosa, con altísimas velocidades de inyección así como un ahorro en consumo eléctrico de 68% contra máquinas hidráulicas y de 18% contra otras máquinas eléctricas.

Con servo-amplificadores de cuatro ejes que brindan mayor velocidad de respuesta y permiten obtener menores ciclos de moldeo. Capacidades de 15 toneladas de cierre hasta 680 toneladas.

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Un plástico reforzado está constituido por una matriz de resina polimérica combinada con algún agente de refuerzo. La matriz polimérica permite la conformación del material, dándole cohesión, y las fibras de refuerzo confieren propiedades mecánicas como resistencia y rigidez. Las fibras de refuerzo más utilizadas en aplicaciones para ingeniería son las de vidrio y las de carbono, pudiendo recurrir para aplicaciones específicas las fibras de boro o aramida.

Normalmente el material compuesto está formado por la matriz polimérica y un solo tipo de fibras, de diferente tamaño (cortas, continuas) y disposición (unidireccional, trenzada), siendo menos común la combinación de fibras de distinta naturaleza (vidrio y carbono).

La utilización de los materiales compuestos se ha incrementado en diversos campos de la ciencia y la tecnología debido a su elevada rigidez y resistencia específica, bajo peso, buena resistencia al desgaste y la corrosión, estabilidad dimensional, excelente relación resistencia a fatiga/peso y propiedades direccionales, ofreciendo claras ventajas sobre los materiales convencionales como componentes resistentes o estructurales en un gran número de aplicaciones en los sectores de aeronáutica, automoción, construcción de máquinas y biomecánica. La mayor funcionalidad y la menor necesidad de mantenimiento son también dos razones adicionales para el desarrollo de estos materiales.

Las fibras de vidrio constituyen el refuerzo utilizado de forma mayoritaria debido a que reducen la tasa de expansión, incrementan el módulo de elasticidad, tienen características deseables como su alta rigidez y durabilidad y resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión y su bajo precio.

Los materiales compuestos de matriz polimérica se utilizan ampliamente en diversas estructuras como aeronaves, robots, máquinas y prótesis. Estas aplicaciones requieren de una alta calidad superficial, incluyendo exactitud y integridad superficial.

El maquinado en torno

La utilización de los materiales compuestos de matriz polimérica requiere el desarrollo de adecuados proceso de fabricación para obtener componentes mecánicos con características dimensiónales rigurosas.

Los procesos de conformación primarios utilizados son numerosos (inyección, extrusión, bobinado, etc) y dependen tanto de la naturaleza termoplástico o termoestable del material como de la propia aplicación concreta (forma de la pieza, prestaciones deseadas, imperativos de producción). Por procesos de conformación secundarios entendemos las diferentes operaciones de maquinado (torneado, fresado, taladrado). El maquinado es un proceso de fabricación en el cual se utiliza una herramienta de corte para eliminar el exceso de material hasta conseguir la forma y dimensiones deseadas. En los últimos años ha crecido el interés por el maquinado de los materiales compuestos mediante técnicas convencionales y los esfuerzos han ido encaminados a predecir las fuerzas de corte observando los modos de fractura que cusan la separación de la viruta.

El torneado es una de las operaciones de maquinado mas utilizadas en la industria para producir una gran variedad de componentes de acuerdo con especificaciones estrictas de diseño. Las superficies de los acoplamientos mecánicos para diversas aplicaciones tribiologicas se consiguen en la actualidad mediante operaciones de torneado.

El proceso de torneado de los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras es diferente al de los metales y el cuerpo de conocimientos teórico y experimental de los metales no es aplicable directamente.

Los materiales compuestos contienen dos fases con propiedades mecánicas y térmicas muy diferentes, que se traducen en interacciones complejas entre la matriz y el refuerzo.

Las propiedades físicas y térmicas del material compuesto dependen del tipo, porcentaje y orientación de la fibra, de las propiedades de la matriz polimérica así como de la variabilidad de la propia matriz.

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