El primer dibujo mostraba una junta sencilla. El segundo contenía dos pasadores de posicionamiento, un labio de alivio de presión, tres sellos de puerto, una bisagra flexible y una pestaña de recogida que el robot podía utilizar simultáneamente. Cada característica ahorraba al menos un elemento u operación a la vez. En conjunto, presentaban los desafíos de moldeo e inspección que no estaban contemplados en el presupuesto inicial.

Cada vez se utilizan más diseños complejos de caucho, ya que los ingenieros buscan que las piezas de caucho cumplan múltiples funciones: sellado, movimiento, sujeción, amortiguación, conducción de fluidos y soporte de ensamblaje, todo en una sola pieza. Las nuevas tecnologías de moldeo permiten crear estas piezas, pero la facilidad de fabricación y el margen funcional de la pieza deben evolucionar continuamente junto con los planos.

Las funciones dan como resultado las primeras curvas.

En algunos casos, un reborde con forma específica distribuye la presión uniformemente alrededor del área del puerto sin necesidad de someter toda la brida a carga. Una sección hueca de la pieza puede reducir la fuerza aplicada. El movimiento de presión se puede lograr con un componente de diafragma. Con el moldeo, ni siquiera es necesario esperar a los sujetadores: la pieza se puede fijar directamente mediante un pasador.

El uso de piezas con funcionalidades integradas permite reducir la cantidad de piezas sueltas y algunas etapas de ensamblaje, pero puede generar más de una causa de falla. La rotura de un pasador de posicionamiento puede, en principio, no afectar el sellado, mientras que una pequeña variación en el grosor de un diafragma puede provocar rápidamente una respuesta incorrecta.

El embalaje proporciona las últimas características

Debido a las limitaciones de espacio, los sellos deben adaptarse a múltiples puertos y orificios del tamaño más estrecho posible. Los componentes electrónicos necesitan estar rodeados por una barrera, refrigeradores y rejillas de ventilación.

La parte de la máquina que contiene el aceite para refrigerar el diésel del motor de Parker es el caso donde estos cambios han dado como resultado diferentes tipos de sellos de diamante, que van desde simples anillos de goma hasta otros más complejos que rodean múltiples orificios. Se seleccionaron compuestos apropiados para la parte que contenía refrigerante y otra que contenía aceite. Según Parker, las pruebas realizadas colocando el componente en el motor y en el banco de pruebas con 3000 horas de variación de temperatura han concluido. [2]

La pequeña escala magnifica la variación.

La carcasa del monitor de glucosa portátil de SIMTEC incluía piezas con un peso de 0,03, 0,11 y 0,33 gramos, entre ellas dos componentes de LSR y policarbonato. Las estrictas tolerancias, el pequeño tamaño y la manipulación con carga estática requirieron herramientas especializadas, la separación de cavidades y una celda de sala limpia a medida. [1]

Este caso demuestra que la complejidad del diseño de piezas de caucho va más allá de la cavidad. Una pequeña pieza de caucho moldeada a medida puede ser fácil de llenar, pero difícil de desmoldar, contar u orientar. Es necesario revisar las superficies de manipulación y el embalaje, ya que la geometría aún puede variar.

El molde debe liberar la forma

Las socavaduras, las nervaduras delgadas y las nervaduras profundas afectan la forma en que la pieza se estira durante el desmoldeo. Una característica puede funcionar en el ensamblaje, pero rasgarse en la línea de separación o quedar en la mitad incorrecta del molde. Se debe discutir con el moldeador la estrategia de tiro, cierre, ventilación y eyector.

El moldeo de caucho de precisión también depende del flujo. Las secciones delgadas pueden congelarse o curarse antes de que se llenen las áreas distantes. Las transiciones de espesor pueden atrapar aire. La posición de la compuerta puede dejar una línea de unión en la zona de mayor tensión. La simulación respalda la discusión, pero no reemplaza las pruebas de herramientas.

Necesidades de medición Cuestiones locales

Una tolerancia de perfil general puede ocultar la característica importante. Un sello multipuerto puede requerir altura y posición local del reborde con respecto a los orificios de los pernos. Un diafragma puede requerir mapas de espesor en lugar de una sola lectura central. Una bisagra puede requerir fuerza versus desplazamiento.

Las piezas de caucho moldeadas a medida se deforman bajo la presión de la sonda, y su forma libre puede diferir de la forma instalada. El plan de inspección debe especificar el soporte, el acondicionamiento, el punto de referencia y la fuerza de contacto. Los métodos ópticos pueden ser útiles cuando se controlan el contraste y la reflexión de la superficie.

El modelado predice una dirección

La guía Integral Seal de Parker señala que el análisis de elementos finitos puede predecir la deformación y la concentración de tensiones utilizando la geometría de la sección transversal y los datos del material. También indica que la predicción debe combinarse con el conocimiento histórico del material y pruebas de rendimiento específicas. [3]

Ese límite es importante para una pieza integrada. Se necesitan datos hiperelásticos del compuesto y la temperatura correctos, y las suposiciones sobre fricción o contacto pueden modificar la compresión prevista. Un gráfico de tensiones a color no es una prueba de fugas.

La complejidad necesita un mapa de fallos

En el dibujo, marque cada elemento con su función, carga y consecuencias de variación. Luego, conéctelo con el proceso que lo genera y el método que lo verifica. Este mapa revela elementos que generan costos adicionales sin cumplir con los requisitos.

Para geometrías de caucho complejas, las piezas prototipo deben reproducir con la mayor precisión posible el espesor, la superficie y el material críticos. Un polímero blando impreso puede servir para comprobar el embalaje, pero no aporta mucha información sobre el rebote, la resistencia de la unión ni la fatiga.

Liberación por función

Validar el moldeo de caucho de precisión por cavidad y después de todas las operaciones secundarias. Medir la geometría local crítica, inspeccionar las compuertas y los orificios de ventilación, y probar cada función prevista en un hardware representativo. Añadir ciclos térmicos, de fluidos, de presión y de movimiento en la secuencia en la que se verá sometido el equipo.

Tras las pruebas, compare los daños con el mapa de características original. Una fuga cerca de un puerto, un desgarro en la base de una bisagra o una marca de manipulación en un reborde indican la necesidad de una corrección diferente. Esto permite diagnosticar la complejidad del diseño de las piezas de caucho en lugar de dejarla en el olvido.

Se justifica un segundo uso de piezas de caucho moldeadas a medida cuando la integración elimina un riesgo comprobado de fugas o problemas de montaje. Si la forma solo oculta algunas tolerancias no controladas dentro de un componente, la simplificación puede ser la decisión de ingeniería más acertada.

La revisión de tolerancias también debe incluir el mantenimiento de la herramienta. Los cierres delgados y las pequeñas ventilaciones pueden variar con el desgaste o la limpieza del molde. Defina qué dimensiones y características superficiales se verifican después del mantenimiento y conserve una comparación inicial antes de que la herramienta vuelva a la producción habitual.

Yida puede analizar piezas de caucho multifuncionales cuando el cliente proporciona el modelo 3D, las funciones, los componentes, los materiales, las cargas, el método de ensamblaje y los límites de prueba. Esto permite dividir la forma compleja en cuestiones de ingeniería moldeables y medibles.