Hormigón polimérico

Estructura geométrica básica

El molde está hecho de madera, acero, aluminio, PVC, silicona, poliamida o una combinación de estos materiales. Los principales criterios para la selección del material adecuado son:

• el número estimado de piezas que deben ser producidas por un molde,
• la precisión y la calidad superficial requeridas de los componentes de hormigón polimérico,
• tamaño, peso,
• variantes previstas en las coladas,
• coste y tiempo.

El diseño, el cálculo y la construcción del molde van en paralelo con la construcción de la pieza. Es preciso tener en cuenta los criterios de diseño del molde, a fin de asegurar la precisión geométrica y la alta rigidez estática y dinámica:

• El diseño de las superficies funcionales principales del molde es crucial para asegurar la exactitud.
• Los moldes están hechos sobre todo de placas. La geometría básica se diseña a partir de elementos simples.

Integración de componentes mecánicos

Insertos roscados, planchas de acero, anclajes de transporte, cables y canalizaciones y celdas huecas pueden incluirse directamente en el componente de la colada pues se trata de un proceso de colada fría.

Con el fin de asegurarse de que estarán en condiciones de funcionamiento óptimas más adelante, todos los componentes mecánicos deben fijarse firmemente, pues su posición no podrá corregirse posteriormente y se desarrollarán importantes fuerzas de elevación durante el procedimiento de colada, que podrían cambiar la posición si la fijación es no lo suficientemente segura. Es necesario asegurarse cuando el componente está siendo diseñado y, sobre todo, después, en la construcción del molde, de que esta inserción no obstruya el flujo de material o la ventilación del molde.

Si los orificios roscados están demasiado cerca del borde o si el componente de hormigón polimérico presenta un patrón de orificios para el acoplamiento, las piezas especiales se moldean dentro. Estas piezas moldeadas especiales (moldes, placas) se anclan al componente de hormigón polimérico con tornillos de cabeza hexagonal.

Superficies operativas

Según se describe en el capítulo correspondiente, es posible alcanzar una precisión máxima de +/- 0,1 mm/m aprox. con moldes correctos. No obstante, muchos de los componentes tienen una superficie de acoplamiento con otras piezas, lo cual requiere una mayor precisión, por ejemplo, para la fijación de sistemas de guías lineales, superficies de deslizamiento o de montaje. Por tanto, es imperativo integrar estas superficies funcionales con el fin de alcanzar las tolerancias especificadas. En la actualidad, SCHNEEBERGER utiliza cuatro procedimientos fundamentales, según se indica a continuación, con el fin de crear las superficies necesarias:

• Mecanizado de hormigón polimérico - en este procedimiento, la colada se vierte en exceso y luego se mecaniza hasta el tamaño exacto por fresado o rectificación.
• Mecanizado de piezas fundidas - en este procedimiento, las partes metálicas, como las planchas de acero o hierro fundido, se integran en el hormigón polimérico y después se mecanizan una vez endurecida la fundición.
• Replicación - con este procedimiento, se vierte el hormigón polimérico hasta una tolerancia negativa de unos 2 mm. Después de retirar el molde hay una segunda etapa de colada donde se moldea material muy fino con una plantilla de ajuste preciso.
• Posterior colada de piezas metálicas - con este procedimiento, las piezas de alta precisión se moldean con precisión tras retirar el molde, usando indicadores de posición.

Análisis de elementos acabados (FEM)

Con el método FEM es posible efectuar cálculos de diferentes características de la geometría de los componentes y de los diseños de las máquinas. Un uso típico es el cálculo de las deformaciones en las bases de las máquinas o componentes y la consecuencia derivada de la geometría optimizada de estos resultados. Además, actualmente es posible determinar con gran precisión la dinámica de la temperatura y la respuesta de vibración.

Algunos ejemplos prácticos, como la disminución de la deformación de los componentes de una máquina textil (CETEX) o la reducción del efecto regenerador sobre tornos (Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH), gracias a la conducta mejorada de absorción del hormigón polimérico, en comparación directa con diseños soldados o moldeados, o la optimización del comportamiento térmico (SCHNEEBERGER AG).

Transporte e instalación

Transporte

Los componentes de hormigón polimérico deben ser fijados de forma segura durante el transporte. Para el traslado se utilizan grúas, carretillas elevadoras y camiones. Además debe haber anclajes y carriles adecuados.

Instalación

En principio, para la instalación de cremalleras de hormigón polimérico deben seguirse las mismas normas que para las bases de acero o de fundición de hierro gris. Es muy importante contar con unos cimientos especiales, en particular en máquinas de gran tamaño, pues en su construcción característica como bases de un motor con un 70-90 % de la masa total de una máquina, garantizan una alta rigidez torsional general con la elevada masa inercial y pueden alcanzar la precisión adecuada gracias al buen funcionamiento de la máquina.

El dimensionamiento minucioso de la base de la máquina es crucial, especialmente con componentes muy pesados y fuerzas de trabajo consecuentemente elevadas o con cargas de impacto repentinas; si no se hace así, provocará inevitablemente el hundimiento parcial de la máquina y dejarán de obtenerse las precisiones geométricas características actuales en todo el espacio de trabajo. Las máquinas con una configuración en tres puntos son una excepción a esta regla, ya que su precisión no depende de la base.

Materiales adaptados a proyectos específicos

Nuestros expertos en la planta de moldeo SCHNEEBERGER desarrollan varios compuestos que se adaptan a los proyectos y aplicaciones específicos de cada cliente. De este modo, nuestros clientes reciben la mejor combinación posible de beneficios técnicos y precios asequibles.

Hormigón polimérico y sus áreas de aplicación

El hormigón polimérico de SCHNEEBERGER cubre una gama muy amplia de sectores y productos, como puede apreciar en estos ejemplos.

Presencia: Tenemos nuestras propias instalaciones de producción local en mercados europeos y asiáticos, y nuestras oficinas de ventas propias en los principales países industrializados. 

Sectores: El número de áreas donde el hormigón polímero ofrece beneficios incomparables para nuestros clientes está creciendo rápidamente. Estos son algunos de los principales sectores en los que participamos activamente:

• Industria de máquina herramienta
• Recogida y colocación
• Embalaje
• Láser
• Componentes electrónicos
• Industria óptica
• Tecnología médica
• Alimentación
• Pantallas planas (equipos de inspección)

Productos: Nuestras aplicaciones cubren una amplia gama de tamaños. Aquí hay algunos ejemplos de diferentes sectores.

Colada individual.

El hormigón polimérico realizado por SCHNEEBERGER ofrece beneficios imbatibles, en particular en la industria óptica.

Todos aquellos que trabajan con componentes y superficies ópticas, por ejemplo, lentes para aplicaciones industriales o lentes para gafas, no pueden transigir en materia de calidad de la superficie, precisión y productividad. Al fin y al cabo, la vista de sus clientes depende de ellos, así como la capacidad de los fabricantes de máquinas de competir en la industria óptica. Hay máquinas potentes que pueden producir más de 100 lentes para gafas en una hora, con niveles de calidad reproducibles. Para alcanzar las características dinámicas y técnicas requeridas por el producto, manteniendo la máxima precisión, los fabricantes necesitan que las máquinas estén dotadas de un excelente sistema de amortiguación de vibraciones y estabilidad térmica, como solo puede alcanzarse con la tecnología del hormigón polimérico. Ello nos convierte en un socio indispensable para los fabricantes de equipos de producción no solo de la industria óptica de alta calidad sino también de lentes para gafas. SCHNEEBERGER produce el hormigón polimérico en un proceso de colada en frío que utiliza minerales y resina epoxídica. Gracias a los métodos de producción particularmente avanzados, podemos crear superficies de cobertura lisas y paralelas para railes y otros componentes de precisión, como varillas o motores lineales. Desde que SCHNEEBERGER fabrica productos en hormigón polimérico y guías lineales, podemos regular las superficies de transmisión para adaptarlas a la perfección a todo tipo de guía y aplicación específica. Esta tecnología asegura máxima linealidad, paralelismos y planitud de los movimientos, con consiguiente soluciones técnicas y económicas óptimas en general.

Ejemplo de apilcatión

Historia

El hormigón polimérico y la geometría de los productos

Una ventaja significativa del hormigón polimérico es que las estructuras y las bases geométricamente más complicadas pueden fabricarse sin la necesidad de procesos adicionales. Para ello se requiere una herramienta de precisión (molde), que se amortiza en un corto plazo. Insertos roscados, placas de montaje, husillos, son pre-fundidos como piezas moldeadas y suministrados para la fase de diseño del molde, eliminando así la necesidad de operaciones de acabado o mecanizado, complejas y de coste elevado. Esto, por supuesto, conlleva plazos de realización más breves, algo cada vez más importante en los tiempos modernos.

Agente de unión

El agente de unión, también conocido como matriz, está compuesto de resina, a la que se incorporan materiales de relleno específicos una vez decidida la receta. Se utiliza resina epoxídica, en lugar de resina de metacrilato, porque las resinas de poliéster presentan una contracción inferior y un mejor tiempo de procesamiento. Cuando se vierte, el agente de unión también actúa como un lubricante entre los elementos del relleno, mejorando así las características de flujo. No puede producirse ninguna reacción química entre el rellenador y el agente de unión. Las piezas moldeadas que contienen resinas epoxídicas como agentes de unión no son adecuadas para temperaturas de funcionamiento superiores a 80° C.

Ventajas de las resinas epoxídicas

• La baja viscosidad confiere buenas características de flujo
• Garantía de que el relleno utilizado está bien lubricado
• Tiempo de gelificación prolongado
• Lento endurecimiento por precipitación, combinado con bajas reacción exotérmica
• Buenas características mecánicas (tensión, compresión, flexión, módulo de elasticidad, dilatación térmica)
• Buenas características químicas, por ejemplo, resistencia a los líquidos agresivos
• Buen comportamiento a largo plazo
• Las resinas epoxídicas están aprobadas por la industria alimentaria

   

Cuarcita como material de relleno

Los materiales de relleno, también conocidos como agregados, forman la base del hormigón polimérico. El hormigón polimérico de SCHNEEBERGER ofrece diversas recetas o mezclas, que aseguran y determinan las propiedades óptimas de cada producto para satisfacer las demandas de aplicación específicas del cliente. La roca de cuarzo natural se utiliza en diferentes tamaños de grano. Dado que las características de colada vienen determinadas principalmente por las características de estos rellenos, existen requisitos específicos de densidad, resistencia a la tracción y a la compresión, módulo de elasticidad, coeficientes de expansión térmica y conductividad del calor.

También se pueden añadir aditivos no minerales a los materiales de relleno.

Se emplean guijarros de cuarzo que tienen alto grado de pureza y excelentes características mecánicas.