Microinyección en el procesamiento de elastómeros   Starlim fabrica micropiezas de LSR por millones

La demanda de componentes minúsculos de silicona está en aumento. La empresa Starlim, especializada en el procesamiento de LSR, fabrica componentes con un peso inferior a 10 miligramos en series de millones de unidades. Un vistazo a la práctica muestra cómo las herramientas de alta precisión y los diseños compactos de las máquinas garantizan esta exigente producción.

Las nuevas aplicaciones en la tecnología médica, la electrónica automovilística y otros sectores están generando una creciente demanda de componentes minúsculos de silicona. Starlim, el mayor procesador de silicona líquida (LSR) del mundo, está preparado. En su sede central de Marchtrenk, en Alta Austria, cuenta con un departamento específico dedicado al micromoldeado, equipado con máquinas de moldeo por inyección Micro Power de Wittmann y con su propia sala limpia.

En el moldeo por inyección a pequeña escala se aplican sus propias reglas

«Para nosotros, todo lo que pese menos de diez miligramos se considera micro», afirma Dominik Kreuzmayr, y muestra como ejemplos una junta tórica y un componente de audífono con una membrana azul de LSR. Kreuzmayr es jefe de equipo en el departamento de marketing y ha creado internamente el departamento de Micro Molding. Él sabe que no existe una definición universal para el microinjerto. La clasificación en Starlim se basa en muchos años de experiencia y en un profundo conocimiento del comportamiento de los materiales en estructuras de moldes muy finas. Y es que aquí se aplican unas leyes propias.

Ambas micropiezas están empaquetadas en una bolsa transparente. Con unas dimensiones de 0,7 x 0,4 mm²  , la junta tórica no se puede agarrar con los dedos. Es un ejemplo paradigmático de la precisión de las micropiezas fabricadas en serie a gran escala.

En comparación directa con la junta tórica, este componente para audífonos, con unas dimensiones de 6 x 5 x 1 mm³, parece casi grande, pero impresiona por su diseño. Se trata de un componente de dos piezas. En el centro hay una membrana de silicona líquida (LSR) teñida de azul. Esta está enmarcada en un marco termoplástico resistente de PBT, lo que facilita su montaje en el audífono. El uso es lo que determina el tamaño del componente.

Máxima precisión en el rango submilimétrico

El componente del audífono se fabricó en un molde de una cavidad en una máquina de moldeo por inyección Micro Power totalmente eléctrica de Wittmann. «Para la industrialización, llegaremos hasta cuatro cavidades», explica Kreuzmayr. Dieciséis cavidades serían ya demasiadas, ya que, cuando se requiere la máxima precisión en el rango submilimétrico, es importante que las cavidades estén muy próximas entre sí. Los principales retos en la producción de los componentes para audífonos son, sobre todo, las estrechas tolerancias en la zona del reborde del cuerpo de la membrana.

«Tenemos que poder confiar en la precisión de regulación de la máquina de moldeo por inyección, ya que, a diferencia del moldeo por inyección de componentes de mayor tamaño, el margen de masa residual no tiene aquí ninguna relevancia», subraya Günter Polt, técnico de aplicaciones en el área de micromoldeo por inyección de Starlim. Polt lleva casi 30 años trabajando en el ámbito del moldeo por inyección de silicona. Cuando se incorporó al departamento de Micro Molding hace unos años, fue «todo un shock», como revela con un guiño. «A simple vista no se puede evaluar la calidad de los componentes. A menudo, eso solo es posible bajo el microscopio».

«Las máquinas Micro Power destacan por su extraordinaria precisión en la aplicación de todos los parámetros de ajuste», subraya Kreuzmayr. «Esta dinámica tan precisa, combinada con un control estable y exacto, establece nuevos estándares: aquí se replantea realmente la seguridad de los procesos y la reproducibilidad».

En el caso de los componentes de los audífonos, la alta precisión del moldeado no solo es determinante para un proceso de montaje eficiente. En esta aplicación, la precisión es aún más importante para una reproducción exacta del sonido. Las tolerancias son de +/- 2 µm, en relación con el componente de dos componentes ya fabricado. Para ello se requiere un ajuste y una regulación muy precisos de la fuerza de cierre, pero también una herramienta muy precisa. 

Tecnología innovadora de herramientas con control de calidad integrado

La herramienta procede de nuestro propio departamento de fabricación de herramientas, donde se encuentran las raíces del grupo empresarial. En 1974, Franz Sterner fundó la empresa de fabricación de herramientas Sterner Werkzeugbau. No fue hasta diez años después cuando se creó Starlim Spritzguss. Ambas áreas de negocio forman desde hace tiempo una unidad indisoluble. En la actualidad, solo se fabrican herramientas para la producción propia. Esto supone una gran ventaja para los clientes: obtienen soluciones coordinadas de un único proveedor y se benefician de la transferencia de conocimientos y del desarrollo integrado. Solo las nuevas tecnologías láser y la microimpresión 3D permiten fabricar moldes para componentes de audífonos tan pequeños que deben cumplir requisitos de calidad acústica tan exigentes. 

En lo que respecta a los componentes de los audífonos, hemos logrado un auténtico avance gracias a una tecnología de herramientas innovadora y a unas técnicas de fabricación de alta eficiencia.

Dominik Kreuzmayr, jefe de equipo de marketing en Starlim

Para la producción en serie, está previsto comprobar las propiedades vibratorias de la membrana en línea, es decir, directamente tras el moldeo por inyección, mientras aún se encuentra en la cavidad. Esta es la forma más eficiente, ya que los minúsculos componentes se encuentran allí todavía en una posición definida y no es necesario reorientarlos para el control de calidad. El departamento de fabricación de moldes ha integrado en la pinza del robot un emisor acústico y un sistema de medición láser para la prueba de vibraciones. «En lo que respecta a los componentes de los audífonos, hemos logrado un auténtico avance gracias a una tecnología de moldes innovadora y a una técnica de procesamiento altamente eficiente», afirma Kreuzmayr. 

Compacto, con dos metros cuadrados de superficie de producción

El diseño de la Micro Power se adapta especialmente bien a la integración de otras fases de trabajo, como el control de calidad. En tan solo 2 m² de superficie de instalación, la célula de trabajo totalmente eléctrica reúne la unidad de cierre equipada con un plato giratorio, el sistema de inyección patentado de dos etapas, la manipulación de material, la automatización, el sistema de control de temperatura, el control de calidad y otras unidades de proceso. A pesar de ello, el espacio de montaje del molde, con una distancia entre placas de 400 mm, sigue siendo fácilmente accesible. Las guías lineales garantizan una protección del molde de alta sensibilidad y, gracias a la palanca de rodilla de precisión de 5 puntos, la fuerza de cierre se distribuye de forma muy uniforme en el plano de separación.

«El diseño de la máquina permite que el pistón de inyección llegue hasta el plano de separación del molde», señala Jochen Sassmann, que, en su calidad de director regional de ventas del Grupo Wittmann, colabora estrechamente con el equipo de Micro Molding de Starlim, como otra característica que contribuye a una elevada eficiencia de procesamiento. De este modo, el bebedero se reduce considerablemente, si es que no desaparece por completo. Dado que el LSR vulcanizado no se puede reciclar, el moldeo por inyección de silicona es el que más se beneficia de este método de trabajo que ahorra material.

Han pasado 15 años desde que Starlim fundó el departamento de Micro Molding. En la actualidad, varias máquinas de moldeo por inyección Micro Power están en funcionamiento en las instalaciones de Starlim en Marchtrenk, algunas de ellas en la nueva sala limpia, donde se fabrican, entre otros, productos de precisión para la cirugía ocular. Todas las máquinas están adaptadas a los requisitos de determinados grupos de productos. Hay máquinas totalmente equipadas para el moldeo por inyección de un solo componente, máquinas de dos componentes y una instalación combinada compuesta por dos máquinas independientes conectadas mediante un robot. La instalación combinada aumenta la flexibilidad. Permite fabricar piezas de dos componentes de forma muy eficiente, aunque ambas máquinas también pueden funcionar de forma independiente con moldes de un solo componente.

En lo que respecta a la automatización, el concepto Micro Power ofrece un amplio margen de maniobra. Además del robot Scara instalado en vertical, que forma parte integrante de la célula de producción, es posible integrar a través de interfaces diferentes sistemas de manipulación, incluidos los desarrollados por la propia Starlim.

¿Máquina multicomponente o instalación integrada?

En cada nuevo proyecto se evalúa qué concepto de producción —máquina multicomponente o instalación combinada— permite alcanzar una mayor eficiencia global. La proporción de productos de dos componentes se sitúa actualmente en torno al 40 %. El equipo de Micro Molding de Starlim está convencido de que esta cifra aumentará. Ya se solicitan con mayor frecuencia componentes de dos componentes, pero estos también requieren más tiempo de desarrollo.

La producción en serie, que en su día fue el factor decisivo para la colaboración con el Grupo Wittmann en el ámbito del micromoldeado, sigue dominando hoy en día el día a día de la producción en Marchtrenk. Los lotes de millones de unidades no son nada raro. «Las máquinas Micro Power funcionan de forma estable incluso en estas condiciones extremas y nos permiten llevar a cabo un proceso seguro», afirma Dominik Kreuzmayr, quien también destaca la buena colaboración con el Grupo Wittmann. «Nos comunicamos de forma directa y ágil, y hasta ahora hemos encontrado juntos una solución para cada reto. Gracias a nuestra buena colaboración, podemos sacar el máximo partido a todo lo que las máquinas ofrecen desde el punto de vista tecnológico».