Caracterización y eliminación de defectos en piezas de plástico para optimizar el proceso de inyección

El proceso de moldeo por inyección consiste en fundir el material plástico e inyectarlo en un molde a alta temperatura y presión. Después de un periodo de enfriamiento, el molde se abre para expulsar la pieza. En la industria del plástico, este método es el más empleado para la fabricación de productos en masa. Permite conseguir acabados de gran calidad de forma automatizable y a un bajo precio. Sin embargo, los materiales poliméricos presentan un grave inconveniente durante la solidificación, y este es la contracción, que dará lugar a múltiples defectos. La disminución de la contracción implica un desafío en el ámbito industrial, pues supone la interacción de numerosos parámetros de inyección. Este trabajo pretende estudiar la influencia de dichos parámetros del proceso en la aparición de defectos en las piezas. Algunos de los defectos estudiados serán: la formación de rechupes y rebabas, el alabeo y el llenado incompleto. Sin embargo, el defecto en el que se centrará este proyecto será la contracción. Para ello, se elige el polipropileno como materia prima, ya que es el polímero más utilizado en la industria y al ser un termoplástico es capaz de refundirse y permitir su reciclado. Por esta última característica, el material sobrante de este proyecto se ha triturado para posteriores inyecciones. Por otro lado, se diseña un producto con predisposición a sufrir estos defectos y se estudian los parámetros de inyección más influyentes. En concreto: la temperatura de inyección, la presión de inyección, la presión de mantenimiento y el tiempo de mantenimiento. Después, se realizan numerosas inyecciones con diferentes combinaciones de valores para los parámetros de estudio. Las piezas resultantes son sometidas a diversas mediciones para comprobar la intensidad de los defectos para cada combinación de parámetros. Para ello, se hace uso de diferente instrumentación, como una máquina de medición por coordenadas, para determinar la contracción en distintos puntos de la pieza, o un sensor de desplazamiento de alta precisión con el fin de evaluar la curvatura generada en la pieza debida al alabeo. Los datos recogidos durante las mediciones se valoran numéricamente del 0 al 10, siendo el 0 la ausencia del defecto que se esté estudiando. La unificación de las valoraciones finales concluye que las variables de inyección más influyentes en la aparición de defectos son la temperatura y la presión de inyección. Altas temperaturas de inyección mitigan la contracción en la dirección del flujo. Sin embargo, propician la contracción en el sentido perpendicular al flujo y la aparición de rechupes. Por otra parte, altas presiones de inyección favorecen una baja contracción en los diámetros. No obstante, dan lugar a contracciones en el sentido perpendicular y paralelo al flujo y al alabeo en las piezas. En definitiva, en este trabajo se ha estudiado la influencia de los parámetros de inyección en la aparición de defectos -especialmente en la contracción- de las piezas obtenidas por moldeo por inyección de polipropileno. El análisis realizado sirve para optimizar el proceso en la industria y mejorar la calidad de las piezas sin necesidad de realizar numerosas iteraciones, lo que disminuye la cantidad de material a emplear, la mano de obra necesaria, las horas de utilización de la máquina y, por tanto, hace aún más económico el proceso de fabricación