Utilización de la tecnología del sinterizado selectivo por láser en el sector del juguete

Abstract

El sector del juguete efectúa cada temporada grandes esfuerzos en el lanzamiento de nuevos productos. El fabricante cada vez se apoya más en la utilización de prototipos que le permitan presentar el producto en ferias y conocer los factores de éxito del diseño con un coste menor, a la vez que comprobar la funcionalidad y características técnicas del modelo. Sin embargo, la obtención del prototipo y del molde es un proceso que, a menudo es costoso, largo (1-2 meses) y muchas veces es preciso efectuar retoques en el molde obtenido.

La aparición de las tecnologías de prototipado rápido como el Sinterizado Selectivo por Laser, ha reducido en gran medida la problemática asociada a la fabricación de los prototipos y moldes-prototipo. Sin embargo, la metodología de trabajo asociada a dicha tecnología, en concreto para fabricación de moldes (Rapid Tooling), no se encuentra optimizada y, en consecuencia no está aprovechada por el sector. La investigación derivada de la presente Tesis tiene como objetivo el de seleccionar cual es la técnica más apropiada y en esta, investigar, desarrollar, sistematizar y, finalmente, optimizar la metodología de desarrollo de moldes-prototipos, solucionando las limitaciones que hacen que no se pueda utilizar con resultados aceptables.

Se ha realizado un estudio sobre las necesidades del sector del juguete, su situación tecnológica, su capacidad para incorporar nuevas tecnologías. También se han estudiado las técnicas de prototipado rápido y se han clasificado según su utilidad para fabricar prototipos y moldes-prototipo. Se han expuesto las ventajas y limitaciones de ellas, y se deduce que la mas útil para el sector del juguete es el Sinterizado Selectivo por Láser (SLS).

Se estudian los parámetros críticos del proceso, el fundamento de al tecnología y su relación con las fabricación de prototipos para juguetes. Se han separado, clasificado y optimizado las características requeridas para obtener prototipos de plásticos y las de obtener prototipos metálicos y moldes-prototipos, y así se ha estudiado su relación con las variables del proceso de SLS como son la sinterización y la infiltración.

Las variables seleccionadas que limitan los requisitos en la obtención de un prototipo en la fabricación de juguetes son: precisión, tamaño de la pieza y acabado superficial. Así, relacionando estas variables con el proceso de SLS se han obtenido los parámetros críticos y limitaciones para cada proceso de fabricación de prototipos.

También se ha utilizado esta tecnología para comprobar su uso en la fabricación de diferentes tipos de moldes utilizados para obtener juguetes, y estos son: moldeo rotacional, extrusión, conformado, soplado, inyección de zamac y de plástico. Siendo en la fabricación de moldes-prototipo de inyección donde más ventajas aporta. Así analizando los resultados, las ventajas, limitaciones y teniendo presente que la mayoría de los juguetes se fabrican por inyección, es por lo que se considera necesario investigar sobre la elaboración moldes-prototipo para inyección.

Para esta investigación se ha tenido en cuenta la relación de las características del sinterizado en conjunto con los requisitos del proceso de inyección y los moldes. Y de este estudio detallado se ha obtenido un procedimiento de trabajo o metodología que permite seleccionar los parámetros críticos a tener en cuenta dependiendo de la pieza que se desea fabricar.

Con objeto de demostrar la utilidad en casos reales de esta nueva metodología se ha aplicado para la fabricación de piezas sencillas y complejas, tal como se ha expuesto en los resultados de esta Tesis.