Cuarta tarea: Estudio completo en MoldFlow

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Tarea 4

La cuarta tarea consistirá en realizar un análisis y mejora de la curva de mantenimiento y enfriamiento (fill, pack and cool), con el fin de optimizar el tiempo de ciclo al máximo para así abaratar costes de producción. Seguidamente se realizará un análisis de deformaciones (warpage) de la pieza, y se tratará de analizar las causas de éstas.

Recordatorio del sistema de refrigeración diseñado.

En la entrega anterior se diseñó y optimizó el sistema de refrigeración para el molde que se está analizando. Se muestra a continuación unas imagenes a modo de recordatorio del sistema de refrigeración.

Sistema de refrigeración: tiempo para alcanzar temperatura de expulsión
Sistema de refrigeración: tiempo para alcanzar temperatura de expulsión

Se ve que el tiempo para expulsar la pieza con el sistema de refrigeración diseñado ronda los 8 segundos como máximo en las zonas donde se posicionarán los mecanismos de expulsión, que serán las bases de las torretas y las partes bajas de los blancos de la carrocería.

Sistema de refrigeración.
Sistema de refrigeración.

Con este diseño del molde se van a realizar los análisis previamente mencionados.

Análisis fill+pack+cool.

En este apartado se va a realizar el análisis final de llenado y compactación. Este análisis permite modificar los parámetros de inyección a voluntad, pudiendo modificar la curva de mantenimiento para simular distintos casos y asi optimizar el ciclo lo más posible. Se van a emplear como indicadores las gráficas de predicción de calidad y de contracción volumétrica a la hora de valorar las diferentes alternativas. Primeramente se van a realizar unas simulaciones para poner de manifiesto el efecto de los parámetros que se pueden manejar en la curva de compactación, que son tiempo de mantenimiento y presiones de mantenimiento. Posteriormente se seleccionará una curva de mantenimiento definitiva y se realizarán los análisis correspondientes con dicha curva.

Por defecto el programa nos propondrá una curva de mantenimiento como la siguiente.

Curva de mantenimiento por defecto.
Curva de mantenimiento por defecto.

Empleando esta curva se obtienen los siguientes resultados.

Contracciones con curva por defecto.
Contracciones con curva por defecto.


Predicción de calidad con curva por defecto.
Predicción de calidad con curva por defecto.

A la vista de estos resultados se comienza a afinar un poco más la curva de mantenimiento a lo que sería una curva real. La siguiente simulación se hará con la curva de mantenimiendo mostrada acontinuación.

Curva de mantenimiento 1.
Curva de mantenimiento 1.

Se puede observar que se ha comenzado con un 100% de la presión, descendiendo de forma lineal durante los dos primeros segundos de la compactación hasta llegar al 80%, valor que se ha mantenido el resto del tiempo de compactación, que se ha reducido a 8 segundos. Los resultados obtenidos con esta curva de mantenimiento son los siguientes.

Contracciones con curva 1.
Contracciones con curva 1.


Predicción de calidad con curva 1.
Predicción de calidad con curva 1.

A continuación se va analizar con la siguiente curva de mantenimiento, aún más afinada.


Curva de mantenimiento 2.
Curva de mantenimiento 2.

En este segundo caso se ha mantenido la presión durante un segundo, haciendo que luego descienda hasta el 80% de la presión nominal en un período de 1 segundo y manteniendo esta presión durante otros cuatro segundos, acortando el tiempo total a 6 segundos.

Los resultados obtenidos son los siguientes.

Contracciones con curva 2.
Contracciones con curva 2.
Predicción de calidad con curva 2.
Predicción de calidad con curva 2.

Por último se hace una simulación más, con afán de acortar aún más el ciclo, manteniendo la presión durante 2 segundos, haciendo que esta decaiga un 20% durante medio segundo y manteniendo esa presión 2,5 segundos más, dando un tiempo total de 5 segundos.

Curva de mantenimiento 3.
Curva de mantenimiento 3.

Los resultados que se obtienen con estos tiempos y presiones de mantenimiento son los siguientes.

Contracciones con curva 3.
Contracciones con curva 3.
Predicción de calidad con curva 3.
Predicción de calidad con curva 3.

Análisis de deformaciones Warp y selección y análisis de la curva final de mantenimiento.

En este apartado se va a analizar cómo se deformará la pieza durante el proceso de fabricación. Para ello se realizará un análisis Warp que nos indicará en qué medida se deforma la pieza. Se va a realizar este análisis para las diferentes curvas de mantenimiento anteriormente mostradas, pues los resultados variarán de unas a otras.

Curva de mantenimiento por defecto.

Deformaciones con curva de mantenimiento por defecto.
Deformaciones con curva de mantenimiento por defecto.

Curva de mantenimiento 1.

Deformaciones con curva de mantenimiento 1.
Deformaciones con curva de mantenimiento 1.

Curva de mantenimiento 2.

Deformaciones con curva de mantenimiento 2.
Deformaciones con curva de mantenimiento 2.

Curva de mantenimiento 3.

Deformaciones con curva de mantenimiento 3.
Deformaciones con curva de mantenimiento 3.

Se observa que la última curva de mantenimiento lleva a unas deformaciones mayores, que sobrepasan el valor de 0,5 mm que se ha establecido como límite por defecto, sin embargo con la curva 2 se obtienen valores bastante buenos con sólo 6 segundos de tiempo de mantenimiento, por lo que en principio ésta parece una opcion razonable. Esta opción sólo presenta dos puntos porcentuales adicionales de contracción con respecto a la opción 3, y prácticamente no muestra diferencias en ese aspecto con respecto los resultados con la curva 1, por lo que se posiciona mejor que ellas por los siguientes motivos:

Menor tiempo de ciclo que la curva 1.

Menores deformaciones que la curva 3.

No obstante hay que recordar que el tiempo de enfriamiento hasta alcanzar la temperatura de expulsión está en torno a los 8 segundos, por lo que intentar expulsar la pieza a los 6 segundos podría implicar que quedase dañada. Por tanto, una vez conocida la influencia de los parámetros de compactación, se va a diseñar una curva que cumpla el requisito de enfriamiento de la pieza y permita obtener buena calidad de la pieza, minimizar las contracciones y las deformaciones.

La curva de mantenimiento definitva será la siguiente.

Curva de mantenimiento definitiva
Curva de mantenimiento definitiva

Los resultados obtenidos para predicción de calidad, contracciones, deformaciones y tiempo de ciclo total son los siguientes.

Curva de mantenimiento definitiva: Preddición de calidad.
Curva de mantenimiento definitiva: Preddición de calidad.


Curva de mantenimiento definitiva: Preddición de contracciones.
Curva de mantenimiento definitiva: Preddición de contracciones.


Curva de mantenimiento definitiva: Preddición de deformaciones.
Curva de mantenimiento definitiva: Preddición de deformaciones.


Curva de mantenimiento definitiva: Tiempo de ciclo total.
Curva de mantenimiento definitiva: Tiempo de ciclo total.

Se puede observar que el tiempo de ciclo total al que se llega finalmente es de 12,6 segundos. Conviene recordar que en la primera simulación que se hizo (aplicada a una única cavidad), en la primera tarea, la estimación del tiempo de ciclo total era de 9,3 segundos, por lo que los efectos contrapuestos de aumentar el número de cavidades y la inclusión de un sistema de refrigeración para que la pieza alcance antes la temperatura de expulsión, ha supuesto que el tiempo de ciclo aumente un 30% sobre el estimado inicialmente por MoldFlow.

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