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La medicina moderna no estaría ni cerca de lo que es hoy en día sin los plásticos. El experto en tecnología de canales calientes y fríos Günther Hot Runner Technology puede señalar una amplia experiencia en tecnología médica, como lo demuestran los siguientes ejemplos.

La pandemia ha demostrado que los sistemas de salud actuales ya no pueden prescindir del plástico. La razón es que el plástico es en gran parte responsable de garantizar que se mantengan los estándares de higiene y se eviten infecciones y transmisiones bacterianas. Es lo mismo con los dispositivos médicos. El plástico es muy beneficioso ya que equipos como las máquinas de diálisis no podrían funcionar sin el material. Los plásticos se utilizan prácticamente en todas las áreas de la medicina actual en artículos tales como envases estériles, jeringas, catéteres, sistemas de mangueras, implantes, reemplazos artificiales o formas de dosificación de liberación de fármacos. Los productos de un solo uso ofrecen ventajas, ante todo, para la higiene y, en consecuencia, sustituyen cada vez más a las piezas reutilizables de vidrio o metal.

Se requieren procesos de fabricación fiables y eficientes dondequiera que se utilicen productos de plástico en medicina. La tecnología de canal caliente de Günther garantiza la máxima fiabilidad del proceso para ensamblajes complejos y piezas moldeadas cada vez más pequeñas. Un ejemplo actual son los dos componentes de la carcasa para las pruebas de flujo lateral. El dispositivo de prueba presenta un casete, cuyas carcasas de plástico superior e inferior encierran una tira de almohadilla compuesta en la que se impregnan varios productos químicos. En marzo de 2020, un fabricante del Reino Unido obtuvo un contrato para producir una herramienta de prueba de ocho caídas y la correspondiente herramienta de producción en serie de 32 caídas para las secciones superior e inferior de la cubierta. El proyecto no solo requería un fabricante de moldes técnicamente capacitado, sino también un innovador proveedor de canales calientes. Aquí es donde Günther Hot Runner Technology se involucró, ya que ya habían realizado proyectos especiales de la industria médica en el pasado y sabían que la tecnología de compuerta de válvula era ideal para este proyecto.

Los requisitos para el sistema de canal caliente comprendían un punto de inyección limpio, un llenado uniforme de todas las piezas y, sobre todo, fiabilidad. Se utilizaron boquillas de compuerta de válvula 6NMT con un cabezal de boquilla pequeño para garantizar que se pudieran presentar los espacios de cavidad bajos requeridos. Esta boquilla de válvula de compuerta con elemento calefactor convencional consta de un eje de dos partes fabricado en aleación de titanio y acero inoxidable, lo que garantiza un perfil de temperatura muy homogéneo en toda la longitud de la boquilla gracias a su elemento calefactor incorporado. De este modo, el material se guía suavemente hacia la gota. Durante el movimiento de cierre, la aguja se conduce primero sobre un cono hasta el dispositivo de centrado previo cilíndrico para una inmersión precisa en la punta de entrada cilíndrica. El actuador de aguja Günther utilizado proporciona un control de aguja preciso e inteligente para una instalación y tecnología de conexión sencillas. La apertura uniforme de las boquillas de compuerta de válvula individuales garantiza un proceso de inyección fiable, incluso con los pesos de inyección más pequeños. El mecanismo de carrera ANEH se utiliza tanto en la herramienta de prueba de ocho gotas como en la herramienta de producción en serie de 32 gotas.

canales calientes

Manejo intuitivo de las unidades de control de temperatura

Las aplicaciones especiales de varios componentes o los moldes familiares son muy desafiantes, como el que se usa para fabricar un mango de bloqueo con una aguja de inyección donde la aguja de metal está sobremoldeada. Dado que se había cambiado el diseño de la pieza para la manija de bloqueo, era necesario diseñar el molde desde cero. La lógica dictaba que el diseño del molde debía crearse de tal manera que también se lograran ahorros en los tiempos de inyección. Sin embargo, el equilibrio de los diferentes volúmenes de las piezas causaba problemas. Aquí es donde entró Günther Hot Runner Technology con su accionamiento eléctrico para sistemas de válvulas de compuerta.

El accionamiento eléctrico ofrece importantes ventajas debido a su control preciso. El funcionamiento inteligente y exacto de la tecnología de compuerta de válvula es necesario para garantizar un proceso de inyección fiable. Los sistemas de compuerta de válvula accionados eléctricamente proporcionan un ajuste variable pero preciso de la posición de la aguja y la longitud de la carrera en más de dos posiciones. El movimiento sincronizado de la aguja también garantiza una alta precisión de reproducción. Puede abrir las agujas con un tiempo de retraso para este propósito y equilibrar el molde para que ambas partes se llenen uniformemente. En este caso se utilizó un sistema de canal caliente de compuerta de válvula eléctrica con motores paso a paso. El motor paso a paso SMA 10 E02 garantiza una alta precisión combinada con un comportamiento de desplazamiento de fuerza óptimo. El control preciso de la compuerta de válvula está garantizado ya que el motor se utiliza junto con la unidad de control DPE correspondiente. La aguja también se puede ajustar dentro del rango de 1 a 100 mm. La boquilla de compuerta con válvula con guía de aguja KA con calentador Blue Flow y el eje de dos partes completan esta aplicación compatible con salas limpias.

La cuestión clave en este proyecto era equilibrar las diferentes partes con diferentes volúmenes, por lo que el control estaba vinculado a los sensores de temperatura y presión interna de Priamus. Esto aseguró que el equilibrio se lleve a cabo en función de los datos de los sensores de temperatura que están instalados al final de la ruta de flujo. Cuando el material fundido llega a los sensores, el sistema de control retrae la válvula de aguja. El sensor de presión interno se usa luego para cambiar a la presión de mantenimiento. El sistema de sensor de temperatura y presión interna también ofrece la ventaja de que se comunica excelentemente con el sistema de compuerta de válvula Günther a través de la tecnología de control asociada.

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La investigación en curso y los cambios del mercado, como el aumento de los costos laborales o los cambios demográficos, están obligando a los hospitales y otras instalaciones médicas a adquirir instrumentos de un solo uso para reemplazar los instrumentos reutilizables, que tienen costos de preparación de alrededor de 2,50 a 3,50 euros por instrumento y ciclo. Esto se debe a que los costos de adquisición de productos de un solo uso a veces son significativamente más bajos que los de la preparación de instrumentos reutilizables. Si las organizaciones de atención médica solo usan instrumentos nuevos, tampoco incurrirán en costos de reparación.

Los fabricantes, sin embargo, se ven obligados a aumentar su capacidad de producción para suministrar estos instrumentos de un solo uso a un precio rentable. Esta es la razón por la cual los moldes apilados están en demanda. A los fabricantes les gusta usarlos en el proceso de moldeo por inyección para mantener el tamaño de su máquina de moldeo por inyección relativamente pequeño y aún así aumentar el volumen de piezas producidas. Desde un punto de vista financiero, se fabrica una cantidad de producción significativamente mayor para la tasa de horas de máquina. Como resultado, la máquina produce el tamaño de lote planificado en casi la mitad del tiempo mientras crea capacidades de producción adicionales.

Eficiencia energética

Tecnología de moldes: Blue Nozzle ahorra hasta un 50 por ciento en costos de energía

Sin embargo, en el caso de moldes apilados, la estrecha coordinación entre el fabricante de herramientas, el moldeador por inyección y el fabricante de canales calientes es vital, ya que el diseño del sistema de canales calientes es muy complejo, como en el ejemplo de un molde de 16+16 caídas para un programas especiales de componentes de tecnología médica. La pieza a producir es de poliolefina y tiene un volumen de 10,5 cm3.

Primero se debe obtener la siguiente información: ¿Cómo se debe cerrar la pieza: con una boquilla abierta o con una válvula de cierre? A continuación, se selecciona el tipo de boquilla según el tipo de plástico y la geometría de la pieza. El tipo de accionamiento para el diseño de compuerta de válvula depende de si se utilizan válvulas individuales o accionamientos de placa. Se requieren respuestas a preguntas tales como: ¿las partes se colocarán espalda con espalda o escalonadas? ¿Se transferirá la masa fundida al área del molde en movimiento a través de un pico largo oa través de una ruta de transferencia dividida? ¿Cuál es el tiempo de inyección esperado o el rendimiento del material por unidad de tiempo? El tamaño del molde y la posible altura del sistema se pueden determinar como paso final.

Los tipos de boquilla seleccionados para abrir la pieza generalmente dependen de la calidad requerida del punto de entrada. Solo un sistema de compuerta de válvula logrará una compuerta completamente libre de fibras. Si se decide utilizar boquillas de canal caliente abiertas debido a problemas de costes o restricciones en la altura del molde, debe asegurarse de que se pueda lograr una descompresión suficiente durante el proceso. Si la descompresión de la máquina no es adecuada, la masa fundida puede llegar a la línea de partición cuando se abre el molde. Este exceso conducirá a una gota fría durante el siguiente ciclo, que posteriormente se encuentra en la pieza o evita que la compuerta se abra durante la inyección. Se pueden instalar unidades de descompresión adecuadas en el colector para ayudar a la descompresión. Si el problema de la descompresión no se puede resolver claramente de antemano, es recomendable incluir el espacio requerido para las válvulas de alivio en el diseño estructural. Si se utilizan boquillas de compuerta con válvula, la masa fundida no puede salir de los puntos de compuerta si las agujas se cierran en el momento adecuado. Se deben tener en cuenta las opciones de montaje y desmontaje al elegir la boquilla.

Las boquillas STT o STF para sistemas abiertos y las boquillas NTT o NTF para la compuerta de válvula disponibles de Günther están diseñadas de tal manera que permiten el montaje y desmontaje en la línea de separación. Esto significa que no es necesario desmontar el resto del sistema de canales calientes. La boquilla también se puede cambiar con el molde sujeto en su lugar si es necesario. Las boquillas están equipadas con conexiones de enchufe para conectar energía y calefacción. Se ahorra tiempo y esfuerzo ya que no es necesario soldar el cableado hasta la carcasa del accesorio al reemplazar las boquillas. Como resultado, se reduce el tiempo de inactividad de la máquina de moldeo por inyección. La boquilla se posiciona usando dos diales en la cabeza. El dial superior también proporciona protección contra fugas. El enrutamiento de los cables a través de la placa de sujeción de la boquilla hacia la línea divisoria evita la sobrecarga térmica en los cables. Para el molde de 16+16 gotas se utilizó la boquilla de compuerta con válvula 6NTT3-150VA con un diámetro de punta de compuerta de 1,2 mm. El tipo de guía de aguja VA está hecho de acero pulvimetalúrgico y garantiza una larga vida útil y una excelente puerta cerca de la guía de aguja gracias a una dureza de alrededor de 60 HRC.

Conservación de recursos

Cómo la innovadora tecnología de colada caliente utiliza el material de manera más eficiente

El colector del canal caliente está diseñado para transferir la masa fundida plastificada desde la boquilla de conexión a la boquilla del canal caliente. En el caso del molde de 16+16 gotas, los diámetros de los canales en el colector, las boquillas del canal caliente y la boquilla de conexión se calcularon utilizando el software de simulación Sigmasoft. Las propiedades térmicas del colector se calculan además de los resultados de cálculo sobre la pérdida de presión y el corte del material. La distribución ahora se realiza a cuatro subdistribuidores de ocho gotas a través de un distribuidor principal recto de dos gotas. El diámetro del canal de fusión comienza en 16 mm en la entrada del colector y se reduce a 6,2 mm en el orificio de salida a la boquilla de la compuerta de la válvula. La disposición al tresbolillo de las boquillas en el molde apilado permite trabajar con un número menor de colectores de masa fundida. Esto reduce la altura del sistema y también el peso del molde.

La transferencia de masa fundida en los sistemas de colada caliente para moldes apilados es continua con una boquilla de conexión larga de extremo a extremo o con una ruta de transferencia dividida. En nuestra aplicación, se necesitaba una transferencia dividida porque el molde no se podía sujetar como un todo. El lado de la boquilla fija, el bloque central móvil con un canal caliente y el lado del eyector móvil se sujetan por separado y se acoplan en la máquina de moldeo por inyección. El canal de fusión en las boquillas de conexión tiene un diámetro de 16 mm. En el lado de la tobera fija se monta una tobera abierta y en el bloque central movido una tobera de conexión con válvula de compuerta. Esta compuerta de válvula asegura que ningún material fundido pueda penetrar en la línea de partición cuando se abre el molde. La compuerta de la boquilla de conexión es accionada por un solo cilindro neumático. La solución consecutiva con válvulas neumáticas individuales EEV se utilizó en la aplicación de 16+16 gotas. Los orificios de suministro de aire a las válvulas deben estar bien equilibrados en este caso. El equilibrio y los diámetros de orificio suficientemente grandes son responsables de garantizar un funcionamiento impecable de las válvulas individuales. La temperatura de las placas de matriz donde se montan las EEV no debe exceder los 100 °C durante el funcionamiento. Esto no fue un problema para esta aplicación ya que la temperatura general del molde es de 20 °C durante el proceso.

Los ejemplos muestran que la creciente presión de los costos en el cuidado de la salud plantea desafíos extremos para que los fabricantes aumenten su capacidad de producción y adopten prácticas de trabajo rentables. Por lo tanto, se recomienda buscar una estrecha coordinación con el fabricante de herramientas y el fabricante de canales calientes en una etapa temprana al diseñar moldes apilados y familiares o aplicaciones de componentes múltiples para garantizar que dichos proyectos tengan éxito.

* Horst-Werner Bremmer es director de ventas de Günther.

(DNI:49415135)