Resumen del Proyecto
Un integrador líder de sistemas de aviónica contactó a JBRplas para fabricar un molde de inyección de precisión para una carcasa de Punto de Acceso Inalámbrico de Cabina (CWAP), un componente crítico instalado en las paredes interiores de las aeronaves para proporcionar conectividad a los pasajeros y sistemas de entretenimiento a bordo. El CWAP debe operar de manera fiable en condiciones de diferencias extremas de temperatura, variaciones de presión a gran altitud y entornos electromagnéticos exigentes, propios de la aviación comercial.
Desafío: El proveedor anterior del cliente entregó prototipos de la carcasa que presentaban una variación dimensional inaceptable superior a ±0,3 mm en el eje largo, y no superaron ni la verificación de resistencia a la llama UL94 V-0 ni los protocolos de ensayo ambiental DO-160G. La selección del material PEI requirió conocimientos especializados de procesamiento — temperaturas de cilindro excesivas conllevaban riesgo de degradación térmica, mientras que una refrigeración insuficiente promovía la deformación y las inconsistencias de orientación de fibra en el patrón de flujo direccional.
Especificaciones de la Pieza
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Dimensiones de la pieza | 160 × 242 × 6 mm |
| Espesor nominal de pared | 2,5 mm |
| Material | PEI (Polieterimida) |
| Acabado superficial | SPI A2 (exterior grado cosmético) |
| Tolerancias críticas | ±0,15 mm en resaltes de montaje de conectores |
| Clasificación de inflamabilidad | UL94 V-0 (validada) |
| Norma aeronáutica | Ensayos ambientales DO-160G Categoría A |
| Temperatura de funcionamiento | −55 °C a +85 °C continua |
| Peso de la pieza | 126 g |
| Volumen anual | 48.000 unidades |
Enfoque de Ingeniería
Causas Raíz de los Fallos Anteriores
Nuestro análisis de Diseño para Fabricación (DFM) identificó tres deficiencias críticas en el utillaje del proveedor anterior:
Mala gestión del procesamiento de PEI — un control de temperatura del cilindro inadecuado (316–318 °C en lugar de los 340–360 °C requeridos) provocó una extensión incompleta de la cadena polimérica, generando fragilidad durante los ciclos de presurización y blanqueamiento por tensión visible en los bordes largos de 242 mm.
Posición de entrada de un solo punto — la entrada estaba ubicada en el extremo corto (lado de 160 mm), creando un flujo de fusión asimétrico a lo largo de los 242 mm de longitud, lo que produjo una contracción anisotrópica y una deformación superior a 0,4 mm en la cara plana tras 24 horas de acondicionamiento posterior al moldeo.
Arquitectura de refrigeración inadecuada — los canales de refrigeración convencionales carecían de equilibrio térmico entre la cara ancha de la cavidad y la cara estrecha del núcleo, provocando un desarrollo no uniforme de cristalinidad en la estructura del PEI y una calidad superficial inconsistente en los resaltes de montaje de conectores.
Solución: Proceso PEI Optimizado + Refrigeración Conformada + Sistema de Compuerta Submarina
Protocolo de Procesamiento de Material:
- Temperaturas del cilindro: 350–365 °C con gradientes de 8 °C ±2 °C en las zonas de calentamiento
- Temperatura del molde: 170–180 °C (crítica para el control del flujo de PEI y la certificación UL94 V-0)
- Presión de inyección: 95–110 MPa con mantenimiento de presión dinámico para estabilidad dimensional
- Tiempo de mantenimiento de refrigeración: 22 segundos mínimo para permitir la cristalización completa antes de la expulsión
Estrategia de Compuerta: Implementamos un sistema de compuerta submarina ubicado en el centro geométrico del eje de 242 mm, con un diámetro de compuerta de 2,2 mm. Esto genera un avance simétrico de la fusión desde la línea central hacia el exterior, neutralizando los patrones de contracción diferencial que afectaban al diseño anterior. La simulación Moldflow confirmó un tiempo de llenado de 4,8 segundos con una distribución equilibrada de presión (variación <3 %) en las cuatro zonas de resaltes de montaje.
Diseño de Refrigeración:
- Canales de refrigeración conformada en el núcleo siguiendo el perfil estrecho de 6 mm con un paso de 8 mm, manteniendo una uniformidad térmica de ±2 °C
- Refrigeración convencional en la cavidad con caudales optimizados para la superficie amplia de 160 × 242 mm
- Temperaturas diferenciales del refrigerante: lado del núcleo 175 °C, lado de la cavidad 172 °C para contrarrestar la retención de calor en la geometría de resaltes gruesos
Validación y Resultados:
- La simulación Moldflow predijo una deformación de 0,08 mm en el eje largo; medición real en T1: 0,06 mm
- Resistencia a la llama UL94 V-0: Aprobado (sin llama residual, sin goteo, sin incandescencia residual)
- Ensayo de choque térmico DO-160G (−55 °C a +85 °C, 10 ciclos): Aprobado (sin cambios dimensionales superiores a 0,05 mm)
- Posición de los resaltes de montaje de conectores: ±0,08 mm (supera el requisito de ±0,15 mm)
Detalles del Utillaje
| Parámetro | Detalle |
|---|---|
| Tipo de molde | Una cavidad, compuerta submarina, refrigeración de precisión |
| Base de molde | LKM estándar, 450 × 380 mm |
| Acero de núcleo/cavidad | H13, endurecido a 52±2 HRC |
| Sistema de compuerta | Compuerta submarina, diámetro de 2,2 mm en el punto de flujo central |
| Refrigeración | Conformada en el núcleo; refrigeración zonal secuencial en la cavidad |
| Acabado superficial | SPI A2 (pulido), cavidad y núcleo |
| Expulsión | 6 pines eyectores de Ø4 mm, distribución equilibrada |
| Venteo | 8 venteos de vacío de 0,025 mm en la línea de partición |
| Peso del molde | 1.420 kg |
Cronograma
| Hito | Duración |
|---|---|
| Informe DFM y análisis de procesamiento de PEI emitido | Día 3 |
| Diseño de molde completo (CAD + Moldflow) | Día 14 |
| Aprobación de ingeniería aeroespacial del cliente | Día 18 |
| Adquisición de acero completada | Día 21 |
| Mecanizado y electroerosión (EDM) | Día 26 |
| Puesta en marcha de refrigeración conformada | Día 30 |
| Prueba T1 con validación de PEI | Día 32 |
| Ensayos UL94 y DO-160G iniciados | Día 36 |
| Aprobación de certificación aeroespacial | Día 48 |
| Utillaje de producción liberado | Día 52 |
Resultados
| Métrica | Requisito | Alcanzado |
|---|---|---|
| Planitud del eje largo | ≤0,20 mm | 0,06 mm |
| Tolerancia de posición de resaltes | ±0,15 mm | ±0,08 mm |
| Inflamabilidad UL94 V-0 | Requerido | ✅ Certificado |
| DO-160G ambiental | Categoría A | ✅ Certificado |
| Plazo de entrega T1 | 35 días | 32 días |
| Cpk de producción (dimensiones críticas) | ≥1,67 | 1,94 |
| Rendimiento de primera pieza | >95 % | 98,2 % |
El programa logró la certificación aeroespacial completa en 52 días y entró en producción en un proveedor de aviónica de primer nivel. El molde ha producido desde entonces más de 156.000 ciclos sin desviación dimensional y con una tasa de aprobación del 100 % en todas las pruebas periódicas de revalidación DO-160G. Las piezas de PEI mantienen la conformidad con la certificación UL94 V-0 en todos los lotes de producción, validando la arquitectura de control térmico de precisión implementada en el diseño del molde.
Este caso práctico demuestra la capacidad especializada de JBRplas en utillaje de polímeros para grado aeroespacial, donde el dominio del material, la precisión de la refrigeración conformada y el cumplimiento de los protocolos ambientales DO-160G son requisitos innegociables para los sistemas de seguridad en cabina.
