¿Para qué se utiliza un molde cúbico?
Los moldes cúbicos surgieron de la obsesión de la industria del embalaje por la velocidad. A mediados de la década de 1990, Rainer Armbruster de Foboha examinó moldes rotativos estándar de dos-disparos y vio tiempos muertos en todas partes: esperando el enfriamiento, esperando la expulsión, esperando. El diseño del cubo resolvió esto colocando cuatro caras de trabajo en un bloque giratorio central. Mientras una cara inyecta, otra se enfría, otra expulsa y la cuarta está lista. La máquina nunca espera.
Todas las aplicaciones originales estaban empaquetadas. Cierres con tapa abatible-, tapas de dos-colores, tapas con bisagras-cualquier cosa producida en volúmenes suficientemente altos como para justificar la inversión en herramientas. Un sistema de 32 cavidades que ejecuta ciclos de 8,5 segundos puede expulsar más de 300.000 piezas por día. Ese tipo de rendimiento es importante cuando se suministra a empresas de bienes de consumo que superan millones de cierres por semana.
Cómo funciona realmente la tecnología
El cubo se encuentra entre dos mitades de molde estacionarias. Cada cara lleva conjuntos de cavidades idénticos. Cuando se abre el molde, el cubo gira 90 grados, presentando cavidades frescas a la posición de inyección mientras mueve las cavidades recién-llenas a la posición de enfriamiento. Las cavidades de enfriamiento anteriores giran hasta la expulsión, donde las piezas caen libremente. Todo sucede a la vez.
Para trabajos de dos-componentes, la configuración agrega una segunda unidad de inyección-normalmente situada encima o al lado de la abrazadera. El primer disparo va hacia una línea divisoria, el cubo gira y el segundo disparo golpea las piezas desde el lado opuesto. El sustrato y el sobremolde se adhieren mientras aún están calientes. La mayoría de las combinaciones involucran PP con TPE, aunque los conjuntos de PC/ABS y PA con materiales de agarre suave- aparecen regularmente en los interiores de los automóviles.
¿Qué la diferencia de una mesa giratoria estándar? Huella, en su mayoría. Los moldes en forma de cubo duplican el número de cavidades sin extenderse más por la platina. Un molde de 16+16 dos disparos-convencional podría necesitar una máquina de 500 toneladas. El equivalente cúbico cabe en tonelajes más pequeños y tiene espacio de sobra.
Donde estos moldes obtienen su Ke
El embalaje todavía domina. El mercado de cierres abatibles-por sí solo justifica cientos de sistemas de cubos en todo el mundo. Arburg y Foboha demostraron en K2016 una peonza abatible-de dos-colores y 32-cavidades en funcionamiento en K2016 que alcanzó ciclos inferiores a 9 segundos, números que las herramientas rotativas estándar simplemente no pueden igualar.
Pero la tecnología ha migrado. BSH Hausgeräte (la división de electrodomésticos detrás de Bosch y Siemens) cambió su producción de rodillos para lavavajillas a un sistema Reversecube en 2019. La instalación anterior utilizaba dos máquinas separadas más una línea de montaje. El cubo consolidó todo-inyectando el encaje, inyectando el rodillo de diferente material, ensamblándolos en-molde-en una sola celda. Informaron una reducción del 40 % en el tiempo de ciclo y un ahorro de espacio del 60 %. Esas cifras llamaron la atención de los departamentos de ingeniería de fabricación.
Los interiores de los automóviles fueron los siguientes en adoptar la tecnología. Perillas de múltiples-materiales, botones con superficies-suaves al tacto y componentes de ventilación con sellos integrados-todos candidatos para la producción de cubos. El sector de dispositivos médicos ha comenzado a explorarlo para émbolos de jeringas y conjuntos de varias piezas donde las preocupaciones por la contaminación favorecen el ensamblaje de moldes sobre el manejo posterior.
Variantes de configuración que vale la pena conocer
El cubo inverso de Foboha
Reversecube de Foboha divide el cubo horizontalmente en dos mitades que giran en sentido contrario. Cada mitad procesa diferentes materiales a diferentes temperaturas-algo imposible en un solo-diseño de bloque. Esto es importante cuando combina PA66 a 280 grados con un TPU que se degrada por encima de 220 grados.
El doble cubo
El Double Cube apila dos cubos sincronizados entre los platos, creando tres líneas de separación. La producción se duplica nuevamente, aunque la complejidad de las herramientas y los requisitos de mantenimiento aumentan en consecuencia. La mayoría de las tiendas tratan esto como territorio de especialidad.
Variantes de cubo compacto
Las variantes de Compactcube simplifican el mecanismo para aplicaciones de menor-volumen. Las ventajas del tiempo de ciclo se reducen, pero la capacidad de múltiples-componentes permanece. Se adapta a talleres que no pueden justificar una inversión en cubos completos pero que aún necesitan una capacidad de dos-disparos más allá de lo que ofrecen las mesas giratorias estándar.
Economía que impulsa la adopción
La pregunta no es si los moldes cúbicos cuestan más-que sí cuestan sustancialmente. Una herramienta cúbica de alta-cavitación cuesta entre 2 y 3 veces el precio de un molde giratorio equivalente. La pregunta es dónde ocurre la venganza.
En volúmenes superiores a 20 millones de piezas al año, las matemáticas suelen funcionar. El tiempo del ciclo cae un 30-40 %. Las horas de máquina por pieza caen proporcionalmente. Estás ejecutando una celda en lugar de dos. La mano de obra para las operaciones de ensamblaje se reduce o desaparece por completo cuando el ensamblaje en molde reemplaza el trabajo posterior. El consumo de energía por pieza disminuye porque el enfriamiento ocurre durante la inyección en lugar de aumentar el tiempo del ciclo.
El punto de equilibrio cambia dependiendo de la geometría de la pieza, los costos de los materiales y las tarifas de mano de obra local. Los fabricantes europeos impulsaron la adopción del cubo antes que los norteamericanos, en parte porque los mayores costos laborales hicieron que la prima de automatización fuera más fácil de justificar. Los fabricantes de herramientas chinos ahora construyen moldes cúbicos a precios que han cambiado el cálculo para aplicaciones de volumen medio-.
Limitaciones prácticas
Las herramientas cúbicas requieren máquinas-diseñadas específicamente. No se puede dejar caer un molde de cubo en una prensa horizontal estándar. Arburg, Engel y KraussMaffei fabrican plataformas con capacidad para cubos-, pero la base instalada sigue siendo limitada en comparación con los equipos convencionales. Si su taller aún no tiene una máquina de hacer cubos, el molde cuesta sólo la mitad de la inversión.
Las combinaciones de materiales enfrentan las mismas limitaciones de compatibilidad que cualquier proceso de dos-. El enlace químico entre capas depende de la compatibilidad molecular y las ventanas de procesamiento. PP-a-TPE funciona de forma fiable. La PC-a-silicona requiere una gestión cuidadosa de la temperatura. Algunas combinaciones simplemente no se unen independientemente del equipo.
Cuándo considerar la tecnología Cube
La conversación comienza con volumen. Si sus requisitos anuales no superan las ocho cifras, las herramientas estándar de disparo múltiple probablemente tengan más sentido. Por debajo de ese umbral, las ventajas del cubo se ven devoradas por la amortización de la prima de herramientas.
Siguiente factor: operaciones de montaje. Si su proceso actual implica moldear dos piezas por separado y ensamblarlas posteriormente,-especialmente si ese ensamblaje requiere una alineación de precisión-en-el ensamblaje del molde a través de un cubo podría eliminar toda esa operación. El proyecto del rodillo para lavavajillas de BSH tuvo éxito precisamente porque sustituyó una línea de montaje independiente.
Las limitaciones de espacio a veces inclinan la decisión. Utilizar una celda cúbica en lugar de dos máquinas convencionales puede liberar una cantidad significativa de espacio en la planta, particularmente valioso en instalaciones que ya están a plena capacidad.
La sensibilidad al tiempo de ciclo es más importante en aplicaciones de productos básicos donde los márgenes son reducidos y los competidores pueden ganar contratos con mejoras de costos de un solo-dígito. Si los ciclos un 35 % más rápidos se traducen directamente en una reducción del coste por pieza-, el cubo se justifica con relativa rapidez.
Referencia técnica: Ingeniería de moldes ABIS
Para consultas sobre proyectos relacionados con el desarrollo de moldes cúbicos, comuníquese con el equipo de ingeniería enwww.abismould.com. ABIS se especializa en sistemas de moldes de inyección multi-para embalajes, productos de consumo y aplicaciones técnicas.