Moldeo por transferencia

El moldeo por transferencia ( BrE : transfer molding ) es un proceso de fabricación en el que el material de fundición se introduce a presión en un molde . El moldeo por transferencia se diferencia del moldeo por compresión en que el molde está cerrado ^{[ 1 ]} en lugar de estar abierto al émbolo de llenado , lo que resulta en mayores tolerancias dimensionales y menor impacto ambiental . ^{[ 2 ]} En comparación con el moldeo por inyección , el moldeo por transferencia utiliza presiones más altas para llenar uniformemente la cavidad del molde. Esto permite que las matrices de fibra de refuerzo más gruesas se saturen más completamente con resina . ^{[ 2 ]} Además, a diferencia del moldeo por inyección, el material de fundición del molde de transferencia puede comenzar el proceso en estado sólido . Esto puede reducir los costos de equipo y la dependencia del tiempo . El proceso de transferencia puede tener una velocidad de llenado más lenta que un proceso de moldeo por inyección equivalente . ^{[ 2 ]}

Proceso

Las superficies interiores del molde pueden estar recubiertas con gel . Si se desea, el molde se precarga primero con una matriz de fibra de refuerzo o una preforma. ^{[ 2 ]} El contenido de fibra de un compuesto moldeado por transferencia puede llegar a ser tan alto como el 60% en volumen . El material de relleno puede ser un sólido precalentado o un líquido . Se carga en una cámara conocida como crisol. Un pistón o émbolo fuerza el material desde el crisol hacia la cavidad del molde caliente. Si la materia prima es inicialmente sólida, la presión de forzado y la temperatura del molde la funden. Se pueden utilizar características estándar del molde, como canales de bebedero, una compuerta de flujo y pasadores eyectores. El molde caliente asegura que el flujo permanezca líquido para un llenado completo. Una vez lleno, el molde se puede enfriar a una velocidad controlada para un curado termoestable óptimo.

Variaciones

La industria identifica diversos procesos dentro de la categoría de moldeo por transferencia. Existen áreas de superposición y las diferencias entre cada método pueden no estar claramente definidas.

Moldeo por transferencia de resina

El moldeo por transferencia de resina (RTM) utiliza una resina termoestable líquida para saturar una preforma de fibra colocada en un molde cerrado. El proceso es versátil y permite fabricar productos con objetos integrados, como núcleos de espuma u otros componentes, además de la preforma de fibra. ^{[ 3 ]}

Moldeo por transferencia de resina asistido por vacío

El moldeo por transferencia asistido por vacío (VARTM) utiliza un vacío parcial en un lado de una estera de fibra para aspirar la resina y lograr una saturación completa. El VARTM utiliza fuerzas de émbolo menores, lo que permite realizar el moldeo con equipos más económicos . El uso del vacío puede permitir que la resina fluya y/o cure adecuadamente sin necesidad de calentamiento. ^{[ 4 ]} Esta independencia de la temperatura permite que las preformas de fibra más gruesas y las geometrías de producto más grandes sean económicas . El VARTM puede producir piezas con menor porosidad que el moldeo por transferencia convencional, con un aumento proporcional en la resistencia de la fundición. ^{[ 1 ]}

Moldeo por microtransferencia

También llamado micromoldeo por transferencia, el moldeo por microtransferencia es un proceso que utiliza un molde para formar estructuras de transferencia de tan solo 30 nm sobre películas delgadas y microcircuitos. ^{[ 5 ]} A diferencia del moldeo por transferencia a escala normal, la microforma puede utilizarse, y de hecho se utiliza, tanto con metales como con materiales no metálicos. ^{[ 6 ]}

Defectos

Limitar los defectos es fundamental en la producción comercial de cualquier tipo de material. El moldeo por transferencia no es una excepción. Por ejemplo, los huecos en las piezas moldeadas por transferencia reducen significativamente la resistencia y el módulo. ^{[ 7 ]} También pueden producirse defectos cuando se utilizan fibras alrededor de esquinas afiladas. El flujo de resina puede crear zonas ricas en resina en la parte exterior de estas esquinas. ^{[ 8 ]}

Distribución de la presión

Existen varios factores que contribuyen a la formación de huecos en el producto final del moldeo por transferencia. Uno de ellos es la distribución no uniforme de la presión en el material que se introduce en el molde. En este caso, el material se pliega sobre sí mismo y genera huecos. Otro factor son los huecos en la resina que se introduce previamente en el molde. Si bien esto puede parecer obvio, es un factor determinante. Para minimizar la formación de estos huecos, se recomienda aplicar alta presión a la resina, mantener una distribución uniforme de las fibras y utilizar una resina base de alta calidad debidamente desgasificada.

esquinas afiladas

Las esquinas afiladas son un problema común en todos los procesos de fabricación basados en moldes, incluido el moldeo por colada. En concreto, en el moldeo por transferencia, las esquinas pueden romper las fibras colocadas en el molde y crear huecos en su interior. Este efecto se muestra en la Figura 3 de la derecha. El factor limitante en estos diseños es el radio de la esquina interior. ^{[ 8 ]} Este límite de radio interior varía según la resina y la selección de fibras, pero como regla general, el radio debe ser de 3 a 5 veces el espesor del laminado. ^{[ 8 ]}

Materiales

El material más comúnmente utilizado para el moldeo por transferencia es un polímero termoestable. Este tipo de polímero es fácil de moldear y manipular, pero al curarse, se endurece formando una estructura permanente. ^{[ 9 ]} Para piezas moldeadas por transferencia homogéneas simples, la pieza se fabrica simplemente con este sustrato plástico. Por otro lado, el moldeo por transferencia de resina permite fabricar un material compuesto colocando una fibra dentro del molde y posteriormente inyectando el polímero termoestable. ^{[ 10 ]}

En el moldeo por transferencia de resina, pueden aparecer defectos como porosidades y resina seca (en este caso), que a menudo se agravan con materiales de alta viscosidad. Esto se debe a que un plástico de alta viscosidad que fluye a través de un molde delgado puede dejar zonas sin cubrir, creando burbujas de aire. Cuando estas burbujas se encuentran en presencia de fibras, se crea una zona seca que impide la transferencia de carga a través de dichas fibras.

Los materiales utilizados para el plástico suelen ser poliuretanos o resinas epoxi. Ambos son blandos y maleables antes del curado, y se vuelven mucho más duros después del fraguado. Los materiales utilizados para las fibras varían ampliamente, aunque las opciones más comunes son las fibras de carbono o Kevlar, así como las fibras orgánicas, como el cáñamo. ^{[ 11 ]}

Referencias

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