sábado, 29 de junio de 2013

MICROIYECCION: Máquinas

Tecnologías desarrolladas para microinyección
En la actualidad, existen dos principales tecnologías comerciales de micro-inyección:
Inyección directa mediante husillo plastificador
Inyección por pistón directo

Inyección directa mediante husillo plastificador
En la inyección directa de las piezas mediante husillo plastificador se utiliza la misma tecnología que las máquinas de inyección convencionales. En realidad, se trata de un simple escalado de los grupos plastificadores. El husillo utilizado es normalmente de 12, 14 o 18 mm.
Esquema de la tecnología de inyección directa mediante husillo plastificador
Este sistema tiene la ventaja de simplificar el sistema de plastificación, ya que un husillo pequeño sirve para plastificar, dosificar, descomprimir e introducir el plástico a presión en el molde (inyección). Por otra parte, presenta ciertas desventajas como la necesidad de alimentar microgranza para garantizar la correcta alimentación y además, podría haber problemas con la precisión en la inyectada.

Inyección por pistón directo
En la inyección por pistón, el plastificador está compuesto por un grupo de extrusión independiente de la inyección, el cual consta de un husillo que sólo plastifica y dosifica una cantidad de plástico, la cual es transferida a la cámara del pistón para ser empujada a presión hacia el molde por dicho pistón.
Esquema de la tecnología de inyección por pistón directo (SPT SODICK PLUSTECH)
Para evitar la degradación del material existen unidades de plastificación alternativas, como puede ser la máquina de inyección diseñada por Battenfeld donde el plastificador está compuesto por un grupo de extrusión que plastifica y dosifica la cantidad de material necesaria para la inyección.
Unidad de inyección con husillo extrusor y émbolo de inyección (Battenfeld)
Con este sistema se plastifica el material exacto que requiere una inyectada en un husillo extrusor. Éste deposita el material en la cámara de inyección para que un pistón realice la inyección.
Se puede observar a continuación, esquemas de las diferentes tecnologías empleadas en microinyección de termoplásticos:

Mecanismos o equipos auxiliares para microinyección
Algunos fabricantes de maquinaria transformadora utilizan técnicas de ayuda para la obtención de micro-piezas mediante sistemas auxiliares. Un claro ejemplo está en el X-MELT utilizado por Engel, el cual se aplica independientemente de la tecnología de husillo empleada y para máquinas de accionamiento completamente eléctrico de cierto tonelaje. Esta tecnología consistente en la realización de una precarga a alta presión de material plastificado en la recámara de inyección. Una válvula abre el mecanismo en el momento de la inyección y el material se expande con gran virulencia en el molde.
Esquema de proceso X-Melt (Engel)
Otro mecanismo auxiliar de ayuda a la microinyección, patentado por el fabricante de máquinas ETTLINGER y basado en tecnología de inyección directa mediante husillo de plastificación. Consiste en una boquilla de máquina prolongada, haciendo las veces de pistón, que trabaja sobre un sistema de cámara caliente que desemboca en el molde, con inyección de forma combinada husillo-pistón.
Esquema del sistema para microinyección (ETTLINGER)
Máquinas de micro-inyección
Una empresa transformadora que pretenda incorporar la capacidad de procesar micropiezas, necesariamente se ve forzada a adquirir una máquina muy específica.
Estas microinyectoras, con fuerzas de cierre comprendidas entre 2 y 15 Tm, parten de la configuración funcional general del resto de máquinas de inyección de mayor tonelaje pero, en función del fabricante, incorporan determinadas modificaciones mecánicas exclusivas encaminadas a facilitar el procesado de ínfimos volúmenes de materia plástica (pequeños platos con muy baja fuerza de cierre, pequeños grupos de inyección accionados por pistones, eventual separación entre la zona de inyección y la de plastificación, plastificación mediante rodamientos, accionamiento totalmente eléctrico, alimentador especial para micro granza, controladores de ultra-alta velocidad). Estas modificaciones son precisamente las que impiden utilizar dichas inyectoras para el posterior procesado de piezas convencionales.
En las imagenes siguientes se muestran algunos ejemplos de microinyectoras existentes en el mercado actualmente.

Máquina de inyección SE18S DE SUMITOMO
Máquina de inyección EC5 TOSHIBA

Máquina de inyección BABYPLAST

Máquina de inyección BATTENFELD

Máquina de inyección NISSEI

Máquinas de inyección horizontal y vertical BOY

Máquina de inyección ARBUG


MICROINYECCION: Micropiezas

Manipulación y verificación de micropiezas
Uno de los principales problemas en el campo de la micro-inyección es la manipulación y verificación de las piezas inyectadas, no solo dimensionalmente sino también a nivel estructural.
Brazo-robot empleado en la manipulación de micropiezas

Manipulación de micro-piezas
Trabajando en tamaños micrométricos aparecen una serie de dificultades que en los tamaños habituales no existen, como las fuerzas de cohesión, tales como fuerzas electroestáticas, de Van der Waals y de capilaridad. Muchas veces el inconveniente no es tomar la micro-pieza sino poderla dejar sin dificultad ya que las fuerzas antes mencionadas toman protagonismo a estas escalas.
El entorno de trabajo es de suma importancia: deber ser un ambiente controlado de temperatura, humedad, vibraciones y polvo ambiente, es decir, una sala blanca.
Básicamente existen dos sistemas de manipulación: con y sin contacto, aunque este último, si bien soluciona el problema de las fuerzas de cohesión, está limitado debido al orden de magnitud de las fuerzas que puede aplicar a las piezas.
Una forma de disminuir las fuerzas cohesión es intentar disminuir las fuerzas de contacto.
Manipulador de micro-pieza
No hay que olvidar que en el caso de manipuladores con contacto tenemos que controlar la fuerza aplicada a la pieza. Para ello una opción es la de incorporar sensores piezo-resistivos:
Sensor piezo-resistivo
Algunas máquinas específicas para micro-inyección como la Battenfeld Microsystem 50 suministra sistemas de manipulación e inspección para las piezas micro-inyectadas, pero hay que tener en cuenta que una vez  fabricadas las piezas formarán parte de un conjunto, es decir, se tendrán que ensamblar. Incluso, quizás interese una modificación posterior de las mismas.
Con un movimiento global de 1cm cúbicos y una resolución de posicionamiento de 1µm, es capaz de incorporar en sus extremos diferentes herramientas en función del trabajo a realizar: pinzas, ganchos, elementos de corte y herramientas para desbarbado y eliminación de virutas.
Las micropiezas requieren, debido a su tamaño, un adecuado embalaje. Un ejemplo sería su disposición en blísteres
Blíster de micropiezas
Inspección de micropiezas
Análisis del acabado superficial
El AFM (Atomic Force Microscopy) permite obtener fotografías como la mostrada a continuación en la que se observa la superficie de una pieza inyectada en POM y donde se pueden ver los surcos de 5 µm causados por la herramienta de mecanizado del postizo.
Fotografía obtenida con el AFM y esquema de funcionamiento
El principio de funcionamiento consiste en un micro-voladizo de silicio con una punta en su extremo, la deflexión de la cual es monitorizada gracias a una fuente láser y a un detector.
Este sistema no solo da información “topográfica”; en función del modo de funcionamiento, es decir, usando el voladizo como un sistema de transmisión de vibraciones generadas por el equipo con una amplitud y fase determinadas, se logra medir la respuesta (amplitud y desfase) con lo cual se obtienen características estructurales y de tipo de material.
El interferómetro de luz blanca es otra técnica que permite obtener un mapa de perfiles de la pieza, pero esta vez sin contacto, mediante reflexión óptica. Consiste básicamente en una fuente láser divergente, la cual, al encontrarse un divisor de haz, es separada en dos frentes de onda idénticos, propagándose en direcciones perpendiculares. Estos haces se reflejan en sendos espejos planos, volviéndose a recombinar tras el divisor de haz. Si los espejos estuviesen situados a la misma distancia del divisor de haz, entonces, despreciando las diferencias debidas al espesor del espejo, los haces se recombinarían en fase, y no se obtendría ningún patrón de interferencia. Si se alejan los espejos, entonces las diferencias de camino óptico producirá franjas de interferencia, que dependerán tanto de la distancia entre los espejos como de la longitud de onda de la radiación utilizada. Por esta razón, el interferómetro se utiliza tanto para determinar distancias como para determinar longitudes de onda.
Interferómetro de luz blanca y resultado de la Interferometría
Las técnicas de medida mediante medios ópticos tienen dos limitaciones básicas, la multi-reflexión debido a la rugosidad superficial y la imposibilidad de detección del retorno del haz por motivos geométricos de la pieza a medir.
Metrología óptica
Análisis morfológico
Técnicas de disolución que permiten de forma selectiva eliminar la parte amorfa de un material semicristalino para posteriormente analizar su estructura. Para este ensayo hay que escoger un material semicristalino que soporte el ataque químico del disolvente.
Fotografías del análisis morfológico
El resultado del ensayo, el cual podemos ver en las fotografías anteriores, muestra como en la parte interna de la pieza a 125 µm de la superficie se producen formaciones esferulíticas cristalinas, pero a medida que nos desplazamos hacia la superficie el crecimiento cristalino disminuye, hasta llegar a la superficie (imagen última de la derecha) donde el crecimiento cristalino es nulo.
Ello es debido a un enfriamiento demasiado rápido de la pieza, y por tanto se puede concluir que mecánicamente no será homogénea.

Análisis mecánico
El micro-durómetro permite realizar análisis de durezas superficiales en micro-piezas, así como de visco-elasticidad (realizando cargas cíclicas) módulo elástico y también de creep.
Micro-durómetro (Equipo, detalle de cabezal e impronta obtenida)
MicroDAC (micro deformation analysis by means of correlation) es una técnica que permite visualizar tensiones superficiales en micro-piezas realizando previamente una digitalización por zonas de la pieza y comparándolas mediante algoritmos matemáticos con las mismas zonas a diferentes niveles de tensión.



MICROINYECCION: Materiales

Polímeros empleados en microinyección
Al elegir el material plástico para la inyección de micropiezas, se debe tener en cuenta, entre otras cosas, que éste sufre más que en una inyección convencional ya que las velocidades de inyección son más elevadas, la cizalla también es mayor y las velocidades de enfriado son rápidas debido al elevado ratio superficie/volumen. Razón por la cual, es posible que un material seleccionado por sus prestaciones pensando en la pieza, se tenga que descartar porque no soporta las condiciones de transformación necesarias para obtener la pieza con la calidad requerida.
Los materiales usados habitualmente en micro-inyección pueden ser: polímeros de cristal líquido (LCP), copolímeros de olefina cíclica (COC), policarbonato (PC), poliestireno (PS), polifenileneter (PPE), polimetilmetacrilato (PMMA), polieteretercetona (PEEK), polisulfonas (PSU), poliamidaimida (PAI), polieterimida (PEI), polibutilentereftlato (PBT), poliamidas (PA) y poliacetal (POM).

Tabla de aplicaciones típica de algunos polímeros empleados en microinyección
Polímero
Aplicaciones típicas en micropiezas
Polímeros de cristal líquido
Conectores, férulas y dispositivos electrónicos
Poliácido láctico
Implantes biodegradables
Policarbonato
Aplicaciones ópticas como lentes y sensores de discos
Polietileno
Microactuadores
Polimetilmetacrilato
Conector de fibra óptica
Poliéter éter cetona
Microcojinetes y pistones
Polisulfonas
Carcaza de dispositivos fluídicos
Poliacetal
Microengranajes y microfiltros
Poliamida
Microruedas de engranajes

Por ejemplo, si se requiere una alta reproducción se elegirán el LCP o el COC. Si el proceso de inyección requiere materiales con alta fluidez se utilizarán PC, PA, POM, PBT, PEI, PPE y PSU. Y si se requiere alta resistencia a la temperatura los plásticos a utilizar serían el PEEK y el PEI.

Selección de la granza
La granza convencional no puede ser utilizada en microinyección por una cuestión de tamaño ya que, dependiendo del tamaño de husillo no sería factible la alimentación de esta. Por esta razón, es necesario utilizar granza de 0,05 a 0,5 mm de diámetro y así evitar que patine en la zona de alimentación del husillo.
Micropellets comparación con clip y pellets convencionales

Micropellets de HDPE

Nanocomposites
En los últimos años los compuestos que utilizan cargas de tipo nanométrico han sido objeto de un gran interés tanto a nivel de investigación como industrial. Una de las principales razones ha sido la posibilidad de incrementar notablemente un gran número de propiedades en comparación con el polímero virgen o con polímeros cargados con cargas convencionales (micro y macro). Así, por ejemplo, algunas de las ventajas que se obtienen son el incremento del módulo elástico y la tensión de rotura, de la resistencia térmica y flamabilidad o el decremento de la permeabilidad a gases.
Aunque las nanopartículas empleadas como carga pueden ser realizadas con diversos materiales, las más empleadas en combinación con matrices poliméricas son de origen cerámico y se caracterizan por ser partículas de espesor de unos pocos nanómetros y de muy alto “aspect ratio”, entre 10 y 1000. La dispersión de este tipo de partículas en una matriz polimérica permite alcanzar una combinación de propiedades nuevas no alcanzable a través de las cargas convencionales ya que las mejoras son atribuibles a la alta dispersión, bajo tamaño de partícula, alto “aspect ratio” y bajo contenido de nanocarga (inferior al 10%). Una de las cargas más empleadas hasta el momento ha sido la montmorillonita (hidroxisilicato de magnesio y aluminio) y aluminosilicato.


MICROINYECCION: Moldes

Moldes para microinyección
Para el proceso de microconformado de plásticos además de una máquina de inyección con características especiales, también serán necesarios moldes y equipos auxiliares específicos.
Molde de micro-piezas (4 cavidades)

Diseño del molde
En microinyección, si se utiliza una pequeña colada, implicaría una elevada precisión en el control del material a inyectar, de hecho, implica controlar la inyección de 1 mm cúbicos de material.
Coladas de microinyección
Cuando se utilizan máquinas inyectoras de tamaño reducido en el proceso de microinyección, es necesario un molde con colada suficientemente dimensionada al volumen de material inyectado en cada ciclo, de este modo, no se necesitará un control tan preciso del volumen mínimo del material ya que la colada compensará dicho volumen.
La utilización de una colada de mayor tamaño, además de distribuir el polímero desde la entrada del molde hasta la cavidad o cavidades, pretende evitar la degradación del material que se encuentra en el plastificador debido a un tiempo de residencia excesivo. Por ello, el volumen de la colada deberá estar calculado para garantizar la renovación constante del polímero.
La principal desventaja en un sistema de inyección con una colada de gran volumen es la necesidad de un mayor tiempo de ciclo total, debido al enfriamiento del volumen de la colada, tiempo mucho mayor al necesario para enfriar las micropiezas. Otra desventaja sería una mayor cantidad de scrap generado en el proceso, que en caso de plásticos de ingeniería, incrementaría mucho más su costo.

Sistema de atemperación del molde: Calentamiento y enfriamiento
Debido a la elevada relación superficie-volumen de las micropiezas, el material plástico solidifica de forma instantánea al entrar en contacto con las paredes del molde. Este fenómeno puede ser solo parcialmente compensado modificando algún parámetro de la máquina como es la velocidad de inyección y la temperatura de masa del polímero. También es posible para eliminar este inconveniente inyectar al vacío.
En micro-inyección se recomienda que la refrigeración de la cavidad se realice mediante canales de enfriamiento conformacionales a la vez de contar con un sistema de calentamiento mediante resistencias eléctricas, con lo que se tiene un control más eficiente de la temperatura del molde mejorando la calidad de las piezas inyectadas y se reduce el tiempo de ciclo.
Como en moldes de gran tamaño, también es posible utilizar los canales térmicos clásicos por los que circula de forma constante un fluido previamente atemperado.
Canales de refrigeración del molde
Sistemas de centrado de la cavidad
Las guías de centrado óptimas para el proceso de microinyección son las de sección cuadrada o rectangular. Con guías de sección cuadrada o rectangular se consigue un mejor centrado de la cavidad puesto que el ajuste se realiza entre dos caras paralelas y, además, se consigue que las tensiones durante el centrado (al cerrar el molde) sean menores que con guías de otra geometría cónica.
Movimiento del molde durante el cerrado
Fabricación de moldes de microinyección
Para la fabricación de moldes de alta producción para microinyección ya existen equipos específicos de mecanización muy sofisticados que proporcionan las elevadas precisiones requeridas. Dentro de estas tecnologías se encuentran el mecanizado de ultraprecisión con punta de diamante, mecanizado con herramientas de corte especial (con diámetros del orden de 0,3 mm en comparación a los 4 mm de diámetro de las herramientas convencionales más pequeñas), sistemas de microerosión EDM, equipos de mecanizado láser, microrectificado, etc.
Sin embargo, con un centro de mecanizado de alta velocidad convencional también es posible conseguir precisiones en el rango de las tecnologías micro que posteriormente se completarán con la técnica de microerosión EDM para los casos en los que sea necesario realizar cantos, grandes profundidades en surco como, por ejemplo, las coladas capilares, o en determinados postizos de gran dureza.
Otra de las tecnologías que se presenta con gran potencial para este nivel de requerimientos es el mecanizado láser, que ofrece grandes ventajas en la fabricación de filigranas y, en general, geometrías demasiado pequeñas para la mecanización convencional.

Tecnologías de mecanizado para microinyección
Para la mecanización del molde se requieren técnicas adaptadas al micro-mecanizado. Estas microtecnologías se suelen clasificar en dos grupos:
Un primer grupo es el formado por los procesos litográficos. Se trata de procesos que usan varias máscaras y luz para imprimir geometrías a modo fotográfico sobre un material. Pueden procesar un limitado grupo de materiales y el “aspect ratio” que pueden alcanzar se limita a valores en torno a 1:100. Su elevado costo frena su expansión y uso.
Un segundo grupo es el de mecanizado de ultra precisión, constituido por la evolución de las técnicas aplicadas habitualmente en las empresas de fabricación de componentes de precisión. Se trata de técnicas sustractivas desarrolladas por máquinas (de corte, fresado, torneado, electroerosión por hilo y penetración) especialmente adaptadas para la realización de pequeños desplazamientos. Estas máquinas se pueden equipar con herramientas de tamaños mínimos, cuentan con sistemas de asistencia para el posicionamiento y toma de referencias y están diseñadas para minimizar el efecto ambiental sobre el componente mecanizado.
Micro-fresado
Al margen de estos dos grupos, quedan algunas tecnologías, como el mecanizado láser, que son aplicadas por ambos procesos.
Es posible generar formas espaciales (3D) complejas combinando las distintas tecnologías una tras otra. Los procesos litográficos están limitados a realizar los mecanizados en piezas de dimensiones similares a las de una oblea y sobre zonas planas, mientras que los procesos de ultraprecisión encuentran un importante mercado en la generación de detalles de gran resolución en zonas localizadas de piezas no necesariamente micrométricas, como pueden ser zonas de moldes o texturización de superficies.
Existen diferentes tecnologías para ejecutar micro-mecanizados. Entre las más destacadas se encuentran:
- Sistemas mecánicos:
Micro-fresado: Una fresa estándar para micro-mecanizado, mide 0,3mm de diámetro. Se han fabricado herramientas de corte (fresas) de 0,05mm de diámetro e incluso herramientas de 50 μm.
­- Sistemas combinados:
Mecanizado por diamante y ultrasonidos
ELID-Grinding (Electrolitc In process Dressing). Técnica combinada para pulido y acabado.
LIGA (Lithografic Galvanic process) Radiación sectorizada de un foto-polímero por láser o rayos X.
­- Sistemas eléctricos:
Ablación láser
Micro-electro-erosión
­- Sistemas químicos:
Selective Reactive Ion Etching (RIE)
Deep Reactive Ion Etching (DRIE)



 

MICROINYECCION: Proceso

Descripción del proceso de microinyección
La inyección de plástico de micro-piezas se está desarrollando lentamente debido a las características propias de este tipo de piezas.
Por una parte, el proceso requiere de una maquinaria especial de inyección y de un equipo capaz de llevar a cabo un control del pequeño volumen de inyección. Por otra, el molde debe estar diseñado de forma que permita la evacuación de gases, la inyección a alta velocidad y la expulsión. Finalmente, es necesaria una inspección de piezas terminadas, así como su manipulación y embalaje.
Para el proceso de micro-conformado de plásticos, además de una máquina de inyección con características especiales, también serán necesarios equipos auxiliares específicos que aseguren:
Control de los pequeños volúmenes de inyección.
­Dispositivo que permita elevadas velocidades de inyección.
­Evacuación de gases correcta.
­Expulsión adecuada de la pieza.
­Control e inspección de las micro-piezas obtenidas.
­Manipulación de micro-piezas.
­Embalaje de micro-piezas.

Micro-inyectora
El tamaño como los equipos de las máquinas requeridas está básicamente condicionado por los requerimientos de la pieza inyectada. Tanto es así que el peso de la inyectada determina el tamaño de la unidad de inyección así como el diseño del husillo. Además, la superficie proyectada de la pieza a inyectar determina las dimensiones y sistema de la unidad de cierre. Por lo tanto, un sistema hidráulico preciso es esencial para la inyección de micro-piezas.
Microinyectora (Ferromatik Milacron)

El mercado ofrece diferentes posibilidades; existen máquinas de microinyección con pistones, husillos especiales y tecnologías de inyección múltiple. También se fabrican totalmente eléctricas, hidráulicas o híbridas, con motores hidráulicos y eléctricos. A pesar de estas variaciones, existen 3 áreas donde se observan tendencias consistentes:
El micromoldeo requiere el uso de husillos pequeños, proporcionales al tamaño de la cantidad material inyectado, pero también hay un límite inferior en este sentido. Un husillo muy pequeño podría no resistir las presiones de inyección o presentar problemas en la alimentación de los gránulos de resina.
Los sistemas de colada diseñados para el micromoldeo tienden a ser del tipo frío, principalmente porque las coladas calientes no han sido desarrolladas para la fabricación de piezas minúsculas, aunque existen desarrollos de microsistemas de colada caliente, pero serian aplicables en microinyectoras capaces de inyectar pequeños volúmenes de plástico en forma precisa o para micropiezas de mayor tamaño.
Sistema de colada caliente para microinyección (BABYPLAST)
Con respecto a los controles de las máquinas, se puede afirmar que los nuevos procesadores de 32 bits ofrecen las mejores posibilidades para lograr un mejor control en el microconformado de piezas de plástico.

Unidad de inyección
En el proceso de microinyección se requieren unidades de plastificación con husillos de diámetros del rango de 12 a 18 mm. Además, es importante tener en cuenta que husillos de menor diámetro podrían ser inapropiados cuando se utiliza granulado de termoplásticos, ya que el tamaño del grano del material puede superar la profundidad del filete del husillo, por lo que el contacto y la consiguiente fusión de los pellets no sería eficiente. Por esta razón, es recomendable emplear micro-pellets para facilitar la alimentación y transporte del material es este tipo de husillos.
Debido a que los volúmenes de inyección son muy pequeños, los tiempos de residencia del material en el husillo son muy elevados, lo que podría provocar la degradación térmica del polímero. Para evitar esta posible degradación se deberán seleccionar husillos un una relación L/D de 15.
Husillo plastificador de micro-inyectora comparado con un bolígrafo
Parámetros del proceso
Temperatura del Molde
Las micropiezas tienen una elevada relación superficie-volumen por lo que la temperatura del molde debe ser alta para evitar la solidificación instantánea del material al entrar en contacto con las paredes del molde. La temperatura a la que se calienta el molde deberá estar próxima a la temperatura de fusión del polímero. Pero realizar el proceso con una elevada temperatura del molde puede provocar un importante incremento del tiempo de ciclo, por lo que se han desarrollado algunos sistemas que proporcionan un control de temperatura dinámico en el molde. Uno de los sistemas desarrollados consiste en el empleo de 2 circuitos de aceite a diferentes temperaturas para calentar y enfriar el molde en la fase de llenado y de enfriamiento respectivamente. También se utilizan moldes calentados por resistencias eléctricas durante la fase de llenado y enfriados con aceite en la fase de enfriamiento.
Atemperado del molde

Velocidad de Inyección
Las micropiezas deben ser inyectadas a la máxima velocidad que proporciona la máquina para conseguir llenar las microcavidades en el menor tiempo posible y así evitar que el material solidifique durante su recorrido. Además, con una elevada velocidad de inyección se consigue cizallar el material e incrementar su temperatura, ayudando a fluir mejor por la cavidad. Sin embargo, al mismo tiempo es importante tener en cuenta que no se debe exceder su máximo valor de cizalla ya que se produciría la degradación del material y, por lo tanto, las propiedades mecánicas de las micropiezas se verían afectadas.
Otro factor importante a tener en cuenta es la escasa utilidad de la segunda presión o presión de compactación, ya que, debido al bajo volumen de la piezas inyectadas, éstas quedan acabadas y compactadas en el proceso de llenado. Además, al trabajar con espesores tan pequeños, el plástico queda inmediatamente solidificado. La presión de compactación solo se ejercería sobre la colada y únicamente provocaría un innecesario aumento en el tiempo de ciclo.

Dosificación del material
Las limitaciones en el sistema de dosificación de las máquinas de inyección convencionales también son considerables cuando se desarrollan piezas plásticas miniaturizadas con peso de sólo unas pocas centésimas de gramo. Esto plantea una razonable duda acerca de las limitaciones con las cuales se han producido estas piezas hasta ahora y en qué grado puede obtenerse una producción racional y repetitiva utilizando una inyectora estándar.
En muchos casos se incrementa el volumen inyectado para permitir una producción fiable utilizando un sistema de colada sobredimensionado en relación a la pieza.
Colada y pieza inyectada donde el 90% corresponde a la colada y 10% a la pieza microinyectada
Escape de Gases
Uno de los problemas de los moldes de microinyección es el diseño de la salida de gases. Los espesor de las piezas está en el mismo orden de magnitud que los espesores de los canales de purga de gases convencionales. Por lo que si se utilizan estos escapes convencionales, el material plástico podría escapar por esta salida de gases. Por ello, en algunos casos, se utiliza una bomba de vacío para extraer el aire del interior del molde. En cuyo caso, es necesario instalar una junta tórica perimetral, generalmente en el lado fijo del molde, una válvula de cierre en la boquilla de máquina y una pequeña bomba de vacío, la cual actuará al cerrar el molde.
Llenado incompleto de las microcavidades del molde



 

MICROINYECCION

Introducción
En los últimos años, existe una creciente demanda de piezas plásticas de tamaño reducido incluso a micro-escala, y esta tendencia hacia la miniaturización, hace que las tecnologías de sistemas de microconformado crezcan en importancia.
Actualmente, el microconformado de plásticos es una de las tecnologías con mayor potencial de desarrollo para los próximos años en el campo de la fabricación de aplicaciones plásticas con pesos inferiores a un gramo y con tolerancias del orden de entre 10 y 100 micrones, posibilitando geometrías complejas y una alta calidad superficial.
Micropieza (engranaje plástico)

Una de las técnicas empleadas para la fabricación de estas piezas es la microinyección, la cual, puede comprender tres áreas diferentes:
Micropiezas:
Piezas de muy bajo peso, del orden de los miligramos, dimensiones de tan solo unos pocos milímetros y detalles del rango de micrómetros.
­Piezas microestructurales:
Piezas con dimensiones estándares, con varios gramos de peso, pero que poseen áreas con detalles microestructurales, difíciles de lograr con métodos tradicionales.
Piezas de microprecisión:
Piezas de cualquier tamaño, pero con tolerancias del orden de micrómetros.

No existe un mercado específico de este tipo de piezas, sino que son utilizadas en numerosas y muy diversas áreas, particularmente en la industria electrónica, médica y farmacéutica. También encuentran usos frecuentes en la automoción, industria relojera y juguetes técnicos.
Ejemplo de pesos de piezas microinyectadas junto a un cerillo
Algunas de las piezas tienen forma de engranajes, carcasas para engranajes, ayudas auditivas, aparatos moldeados interconectados, bobinas, obturadores, sensores, lentes, rodamientos, componentes de fibra óptica, etc. Estas piezas minúsculas, tienen zonas de dimensiones aún más críticas, tales como huecos del tamaño de un alfiler, pasadores, canales y sistemas de enganche.
Micro-implantes para oído (material: POM; peso: 0,0022 g)
Existen varias ventajas en la miniaturización de piezas. Por un lado, se consigue un notable ahorro de recursos, tanto a nivel de materia prima y energía, como de espacio físico necesario para llevar a cabo la producción, ya que los equipos empleados son notablemente más compactos y pequeños. Gracias a esto, además se consigue un recorte del precio de las piezas. Por otro lado, el microprocesado permite producir más piezas simultáneamente.
Para un mayor entendimiento, veamos las características típicas necesarias para llevar a cabo esta tecnología:









Fuentes:
Microsistemas/microtecnologias - Revista_Robotiker
Microforming from basic research to its realization - U.Engel y R.Eckstein
http://www.scielo.cl
http://www.arburg.com
http://www.micromaterials.com
http://www.mimotec.ch
http://www.hortech.cz
http://www.nisseiamerica.com
http://www.wittmann-group.com
http://www.ferromatik.com
http://www.babyplast.com
http://www.toshiba-machine.co.jp
http://www.sumitomo-shi-demag.us
http://www.ettlinger.com
http://www.engelglobal.com
http://www.plustech-inc.com
http://www.ceu.csupomona.edu
Revista de plásticos modernos
http://www.intechopen.com
http://www.gecomplast.com
Introduction to Microfabrication - S. Franssila
http://www.micromanufacturing.net
http://www.plastech.biz
http://www.ptonline.com
http://www.plasticstoday.com
http://www.sciencedirect.com

http://www.hoobly.com