Cómo lograr un equilibrio entre "Alta eficiencia" y "Estabilidad" en un molde de preforma PET de 24 cavidades

—Informe sobre un proyecto de producción en masa de preformas de agua mineral de 1,5 L para una determinada marca

El mes pasado, entregamos un molde de preforma PET de 24 cavidades a una importante empresa de envases para bebidas del este de China, combinándolo con nuestra máquina de moldeo por inyección de alta velocidad. Actualmente ha alcanzado una producción en masa estable de más de un millón de preformas al día. Este proyecto es representativo, y algunos de los problemas encontrados y resueltos merecen ser compartidos para su discusión.

I. Necesidades fundamentales del cliente: No solo «múltiples cavidades», sino «cada cavidad es idéntica»

Las necesidades del cliente eran muy claras:

1. Máxima eficiencia: Para satisfacer la enorme demanda de agua embotellada de 1,5 L durante la temporada alta, es imprescindible incrementar la producción por molde.

2. Estabilidad absoluta: Con 24 cavidades, cualquier fluctuación (diferencias de peso, tamaño o cristalinidad) provocará una reducción del rendimiento en el proceso de soplado y alarmas frecuentes en los sistemas de detección en línea, lo cual resulta inaceptable para la línea de producción.

3. Costes controlables: Al garantizar los dos primeros requisitos, el mantenimiento debe ser práctico y la vida útil del molde, prolongada.

En resumen, lo que buscaban no era simplemente que 24 cavidades «funcionaran», sino que 24 cavidades «idénticas» funcionaran de forma sincrónica y estable.

II. Nuestra solución: Lograr el «equilibrio» en cada detalle

Ante los desafíos clásicos derivados de las grandes diferencias en la longitud de flujo y de la distribución térmica desigual provocadas por las 24 cavidades, colaboramos con el equipo de moldes para definir varias decisiones clave de diseño:

1. Sistema de canal caliente: La selección y la disposición son la columna vertebral

• Adopción de un sistema de «válvula de punta multipunto + apertura simultánea de las boquillas calientes». Esta fue una decisión crucial. En comparación con las válvulas de punta de un solo punto, garantiza que el material fundido llene todas las cavidades de forma simultánea, con una presión y una temperatura más uniformes, reduciendo fundamentalmente las diferencias causadas por distintas secuencias de llenado.

• Control preciso de temperatura por capas y zonas. La placa del canal caliente se divide en zonas independientes de control de temperatura, proporcionando una compensación térmica para los canales «más débiles», situados a mayor distancia de la entrada principal, lo que asegura un estado homogéneo del material fundido en la punta de cada boquilla.

2. Sistema de refrigeración: «Refrigeración conformada» y disposición eficiente

• El enfriamiento es el núcleo de un molde para preformas. Utilizamos un núcleo de molde fabricado con un material de alta conductividad térmica y diseñamos un canal interno de enfriamiento turbulento en espiral para garantizar que cada preforma se enfríe de forma rápida y uniforme. Un enfriamiento no uniforme provoca directamente diferencias en la contracción y la cristalinidad de las preformas.

• La disposición de los canales de agua ha sido optimizada repetidamente mediante análisis de flujo del molde para garantizar que la desviación de la eficiencia de enfriamiento entre las 24 cavidades se mantenga dentro del 5 %.

3. Estructura y precisión del molde: Garantía de rigidez y ajuste fino

• Diseño de placas de molde de gran tamaño con rigidez ultraelevada. La elevada presión de inyección generada por las 24 cavidades exige que las placas del molde presenten una resistencia extremadamente alta a la deformación, lo cual constituye la base para su estabilidad a largo plazo.

• Los componentes clave (como los núcleos y cavidades del molde) están fabricados en acero importado de alta dureza y todos ellos se mecanizan con precisión en un taller con control de temperatura para garantizar la consistencia de las cavidades.

• Se ha reservado un mecanismo sencillo de ajuste fino. Durante la etapa de moldeo de prueba, se puede equilibrar la llenada ajustando finamente las arandelas de los inyectores individuales, lo cual es fundamental para la calibración final de moldes multicavidad.

III. Colaboración con las máquinas de inyección: «Un buen caballo necesita una buena silla». No importa cuán bien esté diseñado el molde; al final, debe funcionar sobre la máquina. Nuestra máquina de inyección de alta velocidad desempeñó un papel crucial:

• Velocidad de inyección y respuesta extremadamente altas: Garantizan el llenado rápido del material fundido de PET en condiciones óptimas, evitando la degradación del material y el rendimiento irregular causado por el sobrecalentamiento por cizallamiento o por el enfriamiento prematuro.

• Control cerrado estable: El control preciso de la máquina sobre la presión de inyección y la presión de mantenimiento constituye la última línea de defensa contra las diferencias microscópicas del molde, asegurando que los parámetros del proceso para cada molde se mantengan estrictamente dentro de un rango estrecho y óptimo.

• Tiempo de ciclo rápido: Combinado con un molde de refrigeración altamente eficiente, el tiempo de apertura y cierre del molde y el tiempo de expulsión se optimizaron al máximo, logrando un tiempo de ciclo estable inferior a 11 segundos, aprovechando plenamente la ventaja de eficiencia de las 24 cavidades.

IV. Resultados del proyecto y valor para el cliente: Tras tres semanas de moldeo experimental y optimización de parámetros, el proyecto alcanzó sus objetivos:

• Eficiencia productiva: El tiempo de ciclo se estabilizó en 10,8 segundos, con una capacidad de producción diaria teórica superior a 1,1 millones de preformas, cumpliendo plenamente las necesidades del cliente.

• Consistencia del producto: Las preformas seleccionadas aleatoriamente de cualquier cavidad mostraron una tolerancia de peso estable dentro de ±0,15 gramos, mientras que el diámetro de la boca y la cristalinidad cumplieron plenamente con las normas.

• Estabilidad productiva: La verificación de producción continua durante 72 horas no arrojó tiempos de inactividad ni fluctuaciones de calidad debidas a problemas del molde, y el rendimiento de la línea de soplado superó el 99,7 %.

V. Lecciones aprendidas y reflexiones: Este proyecto confirma una vez más un principio: la competencia en los moldes multicavidad no radica en la «cantidad», sino en la «uniformidad». Pone a prueba las capacidades de integración sistemática, desde la selección del sistema de distribución caliente, el diseño del sistema de refrigeración y la precisión mecanizada hasta los procesos de moldeo por inyección. Una debilidad en cualquiera de estas etapas se verá amplificada exponencialmente por el número 24.

Para nosotros, la entrega exitosa no es el fin. Este molde ya está integrado en nuestro sistema de monitoreo remoto; su funcionamiento estable continuo constituye la verdadera materialización del valor compartido entre nosotros y nuestro cliente.