lunes, 11 de febrero de 2019

Descubra Cómo Disminuir los Costos de Fabricación de sus Moldes de Inyección Simulando con Moldex3D

Moldex3D Exitosamente Disminuyó los Costos de Fabricación de
Chi Lin Technology
Perfil del Cliente
Chi Lin Technology fue fundada en 1964 y es una de muchas compañías subsidiarias del Grupo Chi-Mei.
Su mezcla de productos inició con productos relacionados con películas de PE y luego se fue expandiendo hasta incluir plásticos compuestos con color y materiales compuestos. Chin Li ha estado jugando un rol importante en el campo de los “materiales plásticos procesados”, en Taiwán, por más de 40 años. (Fuente: www.chilintech.com.tw)
El Reto
Cumplir con los estrictos requisitos de espesor; no se permiten rebabas ni polvo o impurezas.
La Solución
Un nuevo diseño con un incremento del espesor en dos áreas delgadas ha sido propuesto como la solución a los problemas del diseño original.
* El fenómeno de vacilación de flujo ha sido solventado.
* Se redujeron la presión en el bebedero y la fuerza de cierre.
* Los esfuerzos fueron reducidos.
* Se mejoró el alabeo de la pieza.
Beneficios Clave
Los resultados demostraron que Moldex3D no solamente reduce los costos de investigación sino que conlleva a un mejor manejo del tiempo y a la calidad del producto.

Desde 2002, Chin Lin exitosamente ha empleado Moldex3D para desarrollar más de cientos de productos, y los resultados han demostrado que Moldex3D no solo ayuda a reducir los costos de investigación y desarrollo, sino que también mejora la gestión del tiempo y la calidad del producto.
Lee Mao-Song, President of Chi Lin Technology Co.

En años recientes, Chi Lin ha expandido su negocio precisamente dentro de la industria del moldeo por inyección. Esto les ayuda a producir un amplio rango de productos plásticos, incluyendo componentes claves en el mercado TFT-LCD. Para cumplir diversos requerimientos de este tipo de productos las geometrías de la pieza suelen ser muy complicadas. Además, el costo del producto y su eficiencia hacen que el desarrollo y el diseño de los moldes sean aún más complejos.
Hoy en día, la ligereza, delgadez, y los grandes tamaños son los requerimientos básicos de los productos TFT-LCD. Para los fabricantes, siempre es un gran reto el cumplir estos estándares. En 2002, Chi Lin adoptó la técnica de análisis por simulación en Moldex3D para determinar la viabilidad de los planes de diseño del producto, en las primeras etapas del proceso de desarrollo.
Moldex3D Puede Detectar Fallas en Diseños Originales
La muestra en discusión es un substrato plástico TFT-LCD. La planitud requerida debe mantenerse menor a 1.5 mm, y los problemas con rebabas y polvo se deben evitar a toda costa.
Existen dos problemas con el diseño: excesiva presión de inyección que puede resultar en esfuerzos excesivos que, a su vez, inducen a problemas de deformación (alabeo) y, por otro lado, las rebabas aparecen a razón de fuerza de cierre insuficiente.
(1) Fenómeno de Vacilación
Para entender mejor el desarrollo de este producto, el comportamiento durante el llenado es examinado numérica y experimentalmente a través de una investigación por disparos cortos.
Las figuras 1 y 3 muestran los resultados de la simulación y las figuras 2 y 4 muestran resultados experimentales del diseño original. Obviamente, tanto la predicción numérica como la verificación experimental están en un buen acuerdo.
Los resultados, además, indican que la vacilación ocurre en la porción central de la pieza. Estas figuras también muestran la distribución del frente de flujo y la ubicación de las líneas de flujo. Además, considerando el avance del frente de flujo, el llenado de las cavidades puede observarse todo el tiempo, permitiendo que la ubicación de las líneas de soldadura y las trampas de aire se puedan predecir. Mientras tanto, el fenómeno de disparo corto puede ser estimado y esto ayuda a los usuarios a identificar dónde las ventilaciones deben de ser colocadas.
   



Fig. 1 Predicción del frente de flujo del diseño original.Fig. 2 Muestra por disparo corto del diseño original.Fig. 3 Predicción del frente de flujo del diseño original.


Fig. 4 Muestra por disparo corto del diseño original.Fig. 5 Frente de flujo vista iso-contorno del diseño original.
(2) Fuerza de Cierre Muy Alta
A continuación, se presentan las curvas de presión en el bebedero y la fuerza de cierre (figuras 6 y 7, respectivamente). La presión en el bebedero alcanzó un valor máximo de 114 MPa, mientras que la fuerza de cierre llegó hasta 1200 toneladas.
Estas curvas pueden ser usadas para monitorear el comportamiento de la presión y la fuerza de cierre necesaria durante las fases de llenado y compactación. Asimismo, la presión en los canales y entradas pueden ser determinadas. Por lo tanto, la presión estimada puede indicar a los usuarios un valor de referencia para el diseño de los canales y del molde.
   


Fig. 6 Curva de la presión en el bebedero.Fig. 7 Curva de la fuerza de cierre.
(3) Esfuerzos Muy Altos
A continuación, se presenta la distribución de esfuerzos de corte del diseño original (figura 8). Claramente, ha sido demostrado que altos esfuerzos (>1 MPa) son factores clave en el alabeo de las piezas inyectadas. En general, no deberían de ser mayores a 0.5 MPa.
   

Fig. 8 Distribución de los esfuerzos de corte.
(4) Serios Problemas de Deformación (Alabeo)
La figura 9 presenta la distribución del desplazamiento por alabeo de la pieza, por un rango entre 1.46~1.56 mm en el eje Z. Este resultado muestra que el alabeo es bastante crítico y no concuerda con los criterios iniciales.
   

Fig. 9 Predicción del alabeo en la dirección del espesor (eje Z).
Confrontando los Problemas, Obteniendo una Mejora Relevante del Producto Final
El problema principal con el diseño original es que existen dos áreas delgadas en la pieza. Por lo tanto, el diseño revisado fue propuesto con un incremento de espesor en esas áreas problemáticas.
(1) Resolución del Fenómeno de Vacilación
El siguiente conjunto de figuras (fig. 10~14) donde se presentan el frente de flujo simulado y la prueba real en el molde, claramente indican que el problema con la vacilación fue resuelto exitosamente.
   



Fig. 10 Predicción del frente de flujo del diseño modificado.Fig. 11 Muestra real por disparo corto del diseño modificado.Fig. 12 Predicción del frente de flujo del diseño modificado.


Fig. 13 Muestra real por disparo corto del diseño modificado.Fig. 14 Iso-contorno del frente de flujo del diseño modificado.
(2) Reducción de la Presión en el Bebedero y Fuerza de Cierre
Como se presenta a continuación, el esfuerzo disminuyó a 89 MPa (1 MPa = 9.8 Kg/cm2) y la fuerza de cierre requerida decreció hasta 920 Ton (figuras 15 y 16, respectivamente).
   


Fig. 15 Diseño modificado: curva de registro de presión en el bebedero.Fig. 16 Diseño modificado: curva de registro de la fuerza de cierre.
(3) Esfuerzos Reducidos
La siguiente figura presenta la distribución de esfuerzos de corte para el diseño modificado. Estos esfuerzos son menores que 0.5 MPa en toda el área presentada. Claramente, la porción con altos esfuerzos de corte del diseño original fue removida.
   

Fig. 17 Distribución de esfuerzos de corte del diseño modificado.
(4) Mejora del Problema con el Alabeo
Finalmente, la distribución del alabeo en la dirección del espesor de la pieza se presenta en la figura 18.
La magnitud del alabeo se encuentra controlada entre ~0.52 y 0.56 mm. Obviamente, se pudo observar una gran mejora en cuanto al problema de deformación.
   


Fig. 18 Distribución del alabeo en la dirección del espesor de la pieza (eje Z).Fig. 19 Diseño original (arriba) y diseño modificado (abajo).
Ahorre Tiempo y Dinero
Empleando Moldex3D para ejecutar simulación numérica para el diseño de productos y su desarrollo, Chi Lin puede solventar problemas cruciales en el momento justo. De este modo, se han disminuido los costos de producción y la competencia ha aumentado.

El presidente de Chi Lin Technology Co., el sr. Lee, indicó que: “Desde los últimos años, la competencia en el mercado de monitores TFT-LCD se ha vuelto extremadamente feroz. Conocer cómo reducir los costos de fabricación de los productos e incrementar la velocidad y la eficiencia en la línea de producción, es ciertamente un tema importante para toda industria. Por lo tanto, la implementación de la tecnología de análisis por simulación de Moldex3D puede cumplir con estos criterios. Desde 2002, Chi Lin ha empleado exitosamente Moldex3D para desarrollar más de cientos de productos, y los resultados han demostrado que el software no solo reduce los costos de investigación y desarrollo, sino que también mejora el tiempo en que se logra y la calidad del producto.”