Descripción del Proyecto
Un fabricante de equipos de monitorización ambiental necesitaba una carcasa moldeada de precisión para una sonda de sensor continuo de calidad del agua — un componente cilíndrico delgado diseñado para inmersión permanente en sistemas de agua municipales, tanques de acuicultura y líneas de agua de proceso industrial.
El cliente especificó PEEK (poliéter éter cetona) como material — una decisión impulsada por la combinación de exposición química continua, temperaturas elevadas del agua y una expectativa de vida útil de varios años.
Especificaciones de la Pieza
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Dimensiones de la pieza | 32,6 × 137 × 32,6 mm (carcasa cilíndrica) |
| Peso de la pieza | 64 g |
| Material | PEEK, grado industrial/médico |
| Espesor de pared | 1,8 mm nominal |
| Requisito de sellado | IP68 — inmersión continua |
| Características críticas | Ranuras de junta tórica, conexión roscada |
| Temperatura de operación | -10°C a +95°C continuo |
| Volumen anual | 18.000 piezas |
Enfoque de Ingeniería
Por Qué PEEK — y Por Qué Es Difícil de Moldear
El PEEK fue especificado por tres razones que ninguna resina de menor coste podía satisfacer simultáneamente: resistencia a la hidrólisis en inmersión continua, resistencia química al cloro y variaciones de pH, y estabilidad dimensional bajo ciclos térmicos.
Estas mismas propiedades hacen del PEEK uno de los materiales más exigentes para moldear: temperatura de fusión de 360–400°C, temperatura de molde de 150–200°C (requiere controladores de aceite), y sensibilidad a la cristalización donde una refrigeración inconsistente produce piezas inconsistentes.
Diseño de Molde para Procesamiento a Alta Temperatura
Selección de acero: H13 templado a 50 HRC en lugar de P20 estándar. A las temperaturas de procesamiento del PEEK, el P20 sufre erosión prematura en el punto de inyección.
Control de temperatura con aceite: Se diseñó el molde con circuitos de aceite, alimentados por una unidad de control de temperatura de aceite capaz de operar a 180°C de forma sostenida.
Diseño de punto de inyección: Un punto de inyección submarino único se posicionó en la base del cuerpo cilíndrico, alejado de la zona crítica de sellado.
Logro del Rendimiento de Sellado IP68
Las ranuras de junta tórica requerían un ancho y profundidad controlados a ±0,02 mm, logrado mediante acabado EDM de los insertos de ranura en lugar de mecanizado CNC estándar. El acabado superficial SPI A2 (pulido diamante fino) en las superficies de sellado aseguró contacto consistente de la junta.
Validación en Condiciones Reales
Se realizaron cuatro pruebas de validación: inspección dimensional CMM, prueba de presión/fuga a 2 bar sumergido (cero fugas), ciclos térmicos de 5°C a 90°C durante 50 ciclos, y verificación de resistencia química mediante inmersión de 72 horas en solución de cloro de 10 ppm.
Detalles del Utillaje
| Parámetro | Detalle |
|---|---|
| Tipo de molde | 1 cavidad, canal frío, entrada submarina |
| Base del molde | LKM estándar, modificada para circuitos de aceite |
| Acero de cavidad/núcleo | H13, templado a 50 HRC |
| Control de temperatura | TCU por aceite, sostenido a 180°C |
| Acabado de ranura de sellado | EDM + pulido diamante SPI A2 |
| Expulsión | Placa extractora |
Cronograma
| Hito | Duración |
|---|---|
| Informe DFM emitido | Día 4 |
| Diseño de molde completado | Día 14 |
| Aprobación de diseño del cliente | Día 17 |
| Mecanizado y acabado EDM | Día 28 |
| Prueba T1 (cualificación de proceso PEEK) | Día 32 |
| Validación de presión/térmica completada | Día 45 |
| Liberación de producción | Día 48 |
Resultados
| Métrica | Objetivo | Alcanzado |
|---|---|---|
| Tolerancia de ranura de sellado | ±0,02 mm | ±0,015 mm |
| Prueba de presión IP68 | Cero fugas a 2 bar | Aprobado, cero fugas |
| Estabilidad en ciclos térmicos | Sin distorsión medible | Confirmado, 50 ciclos |
| Resistencia química (72h, 10ppm Cl) | Sin degradación visible | Confirmado |
| Plazo de entrega T1 | 35 días | 32 días |
| Cpk de producción (ancho de ranura) | ≥1,33 | 1,61 |
Este caso demuestra la capacidad de JBRplas para procesar resinas de ingeniería de alto rendimiento como PEEK — incluyendo control de temperatura de molde por aceite especializado, superficies de sellado con acabado EDM y protocolos de validación específicos para componentes en exposición química y acuosa continua.
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