MX2014012250A

MX2014012250A - Inserto de troquel con placa de moldeo de calentamiento por capas con tal inserto de troquel y metodo para operar tal inserto de troquel.

Info

Publication number: MX2014012250A
Application number: MX2014012250A
Authority: MX
Inventors: Herbert Günther; Siegrid Sommer; Zimmermann Frédéric; Torsten Schnell
Original assignee: Günther Heisskanaltechnik Gmbh
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2015-05-08
Also published as: CN104221469B; DE102012103120A1; US20150054199A1; EP2837256A2; JP2015517934A; WO2013152976A3; JP6170132B2; CN104221469A; EP2837256B1; PL2837256T3; MX358380B; WO2013152976A2

Abstract

Cavidades de moldeo calentadas de troqueles de moldeo por inyección requieren largas fases de calentamiento y enfriamiento, con el resultado de que los números por unidad de producción son bajos, los costos por unidad son altos y el grado de eficiencia es bajo como resultado de la energía para el control de la temperatura. Por lo tanto es un problema de la invención eliminar o reducir estas desventajas. De acuerdo con la invención, esto se resuelve en virtud del hecho de que un inserto de troquel para delimitar al menos en secciones, una cavidad de molde que se configura en una placa de moldeo de un troquel de moldeo por inyección para producir componentes a partir de un material fluible se proporciona con un cuerpo principal que tiene un lado frontal de conformación para la cavidad del molde y un lado posterior que se encuentra opuesto al lado frontal de conformación, en donde el cuerpo principal lleva medios de calentamiento por capas sobre el lado frontal de conformación del mismo.

Description

INSERTO DE TROQUEL CON PLACA DE MOLDEO DE CALENTAMIENTO POR CAPAS CON TAL INSERTO DE TROQUEL Y MÉTODO PARA OPERAR TAL INSERTO DE TROQUEL CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un inserto de troquel de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, una placa de moldeo con tal inserto de troquel de acuerdo con la reivindicación 16 y un método para operar tal inserto de troquel de acuerdo con la reivindicación 22.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los troqueles de moldeo por inyección típicamente comprenden una placa de moldeo con una cavidad, en la cual se introduce un material calentado fluyente, en particular plástico, a través de al menos una abertura de colada. El material fluyente se solidifica dentro de la cavidad y surge un componente. Este último se retira después del molde.

En el caso más sencillo, la placa de moldeo se constituye de dos partes y las mitades del molde se separan una de otra para el retiro del molde. Sin embargo, se conocen modalidades con un mayor número de fragmentos de placas de moldeo o las asi llamadas compuertas de correderas móviles a fin de que puedan retirarse del molde estructuras complejas con entalladuras.

Un problema es la distribución de la temperatura durante la introducción del material fluyente en la cavidad y durante la solidificación. Por lo tanto, los patrones de fallas conocidas causados son, entre otras cosas, burbujas, cavidades no completamente llenas, lineas discontinuas, (también llamadas lineas atigradas), lineas mixtas estampado de grano incompleto. Estos defectos no son solo defectos ópticos, sino también representan un riesgo en el caso de componentes de importancia para la seguridad. La producción de componentes con alta relación entre dimensiones es particularmente problemática. Esto se dicta por la proporción de la profundidad de la cavidad que procede desde la abertura de colada hasta la extensión lateral más pequeña de la cavidad, y por el tamaño total del componente. Entre más pequeño sea el componente, mayor será la relación entre dimensiones. En el procedimiento de llenado para una cavidad con una alta relación entre dimensiones, el material fluyente se enfria mientras aún se encuentra en movimiento, hasta tal punto que se atasca -surgen líneas discontinuas y la cavidad posiblemente no se llene completamente-, la estructura de grano no se llena completamente- surge estampado de grano incompleto- y surgen películas endurecidas sobre la parte frontal del material, de tal manera que surge una línea mixta cuando los dos flujos parciales se mezclan entre sí.

Con las demandas de componentes actuales, estos problemas ya no pueden superarse solamente por altas presiones de inyección. Los dispositivos de calentamiento a los lados de las boquillas de moldeo por inyección y la placa de moldeo y los dispositivos de enfriamiento a los lados de las placas de moldeo son por eso conocidos, de tal manera que puede ejercerse una influencia sobre la distribución de la temperatura. Esto tiene por objeto ayudar a evitar que ocurran fallas.

Los métodos más conocidos para la regulación de la temperatura de la placa de moldeo incluyen estructuras de canal para transportar fluidos de temperatura regulada, elementos de calentamiento por inducción internos y externos, radiación infrarroja cuando se abre el troquel y elementos de calentamiento por resistencia.

Se ha establecido la regulación de la temperatura con agua o aceite como medio de transferencia térmica, pero tiene la desventaja de una pobre eficiencia. Esto ocurre debido a las altas pérdidas en la tubería de suministro y las lentas dinámicas en el cambio de temperatura. Esto último se requiere para calentar la placa de moldeo antes y durante la introducción del material fluyente hacia la cavidad y después para solidificar el material fluyente mediante enfriamiento. Además, la regulación de calor se limita a aproximadamente de 160°C hasta 200°C.

Pueden lograrse mayores desempeños con un elemento de calentamiento por inducción, pero la integración en el troquel de moldeo por inyección es muy compleja y costosa. Además, también se calientan aqui componentes relativamente grandes asociados con la masa, cuyo cambio de temperatura es lento. Esto frena los ciclos de producción.

El calentamiento por medio de radiación infrarroja adopta el principio de la radiación térmica. Aqui, se calienta la superficie de la cavidad desde el exterior por medio de radiación térmica. Sin embargo, el factor de emisión es alto, y la eficiencia del calentamiento es baja debido a de las superficies usualmente maquinadas muy finas de la cavidad. Además, las temperaturas alcanzables se encuentran limitadas por el tamaño y la distribución de energía de los emisores. Finalmente tiene lugar la irradiación con un troquel abierto como resultado de lo cual los ciclos de producción se alargan considerablemente.

En la wt Werkstatttechnik en línea, Expedida en 99 (200) Vol.11/12, páginas 830-836 por Dipl.-Ing Ingo Brexeler y Nico Küls (BREXLER et al), se describe una regulación altamente dinámica de la temperatura del troquel en el artículo "Funktionale Oberflachen dynamish temperiert". Este último proporciona insertos de molde integrados en el troquel con una cerámica de alto desempeño (CPH) y enfriamiento cercano a la cavidad.

Sin embargo, la desventaja aquí es que los elementos de calentamiento de acuerdo con BREXLER et al, tienen una masa calentada relativamente grande. Esto conduce a un enfriamiento lento de la cavidad, lo cual involucra largos tiempos de ciclo. Esto puede remediarse solo hasta un grado limitado por el enfriamiento propuesto por medio del paso de un medio de enfriamiento a través de los canales de fluido.

El problema de la invención por lo tanto, es superar las desventajas de la téenica anterior y proporcionar un dispositivo con el cual se permitan tiempos de ciclo lo más rápidos posibles en la producción de componentes a partir de un material fluyente, en particular a partir de plástico con una alta calidad de los componentes. En particular, el dispositivo debe permitir una regulación de temperatura altamente dinámica de la cavidad, el cual pueda adaptarse de manera variable a las temperaturas requeridas, sea fácil de instalar, confiable para su operación y rentable y tenga un alto grado de eficiencia.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Las características principales de la invención se establecen en la parte de caracterización de las reivindicaciones 1 y 22. Las modalidades son la materia de la reivindicación 16 y s reivindicaciones 2 a 15, 17 a 21 y 23 a 27 coordinadas.

Con un inserto de troquel para delimitar al menos en secciones, una cavidad, la cual se constituye de una placa de moldeo de un troquel de moldeo por inyección para producir componentes a partir de un material fluyente, con un cuerpo principal que comprende un lado frontal de conformación para la cavidad y un lado posterior que se encuentra opuesto al lado frontal de conformación, la invención prevé de tal manera que el cuerpo principal porte un calentador por capas sobre su lado frontal de conformación.

Ahora son posibles tiempos de ciclos muy rápidos en la producción de componentes a partir de un material fluyente con tal inserto de troquel, ya que el calentador por capas apunta en la dirección de la cavidad. Por lo tanto no es necesario el calentamiento total del cuerpo principal. El calentador por capas calienta así la superficie de conformación del inserto de troquel extremadamente rápido. Cuando se desactiva el calentador por capas, la pequeña cantidad de energía térmica de esta capa delgada se pierde muy rápidamente, en particular en el cuerpo principal y desde aquí hacia la placa de moldeo de un troquel.

Se logran perfiles de temperatura cíclicos muy rápidos debido a tiempos de calentamiento cortos y tiempos de enfriamiento rápidos como resultado de la masa mínimamente calentada del calentador por capas. Ya que el calentamiento tiene lugar directamente en la superficie, no existe un efecto perjudicial enfriar continuamente la placa de moldeo a una baja temperatura detrás del inserto de troquel y/o el cuerpo principal del inserto de troquel. También puede controlarse la tasa de solidificación del material fluyente al regular el calentador por capas. Por medio de diferentes secciones transversales de los conductores de calentamiento de láminas metálicas, la distribución selectiva de los conductores de calentamiento de láminas metálicas y/o los conductores de calentamiento de láminas metálicas separados, puede aún tener lugar la regulación de la temperatura en una forma localmente adaptada sin que ocurran influencias térmicas notables sobre las regiones superficies adyacentes. Puede asi lograrse una regulación de temperatura altamente dinámica de la cavidad con altos gradientes de temperatura sobre la superficie y un alto grado de eficiencia.

Por lo tanto, con el inserto de troquel de acuerdo con la invención, los componentes pueden producirse a partir de material fluyente, en particular a partir de plástico, el cual tiene una muy alta calidad de los componentes. Asi, entre otras cosas, el flujo del material fluyente no se obstaculiza por un frente de fusión de enfriamiento rápido. Por consiguiente, son suficientes las presiones de inyección inferiores para llenar la cavidad. Pueden implementarse asi, unidades de cierre con pequeñas fuerzas de cierre, lo cual conduce a inferiores costos unitarios por componente. Además, se logran asi un moldeo mejorado de las estructuras de superficie/graneado, un llenado más fácil del molde con partes de pared delgada y una reducción de las lineas mixtas, lineas discontinuas y de flujo. Para este propósito es posible por ejemplo, elevar la superficie de la cavidad, poco antes de la inyección del material fluyente, hasta su temperatura vitrea o de fusión y, después del procedimiento de llenado, enfriarlo hasta la temperatura de retiro del molde, si es necesario con la ayuda de un medio de termo-transferencia que fluya en los canales de enfriamiento.

Además, la instalación de los insertos de troquel se ha intentado y probado en la práctica en muchas ocasiones, de tal manera que un inserto de troquel de acuerdo con la invención con el calentador por capas puede también instalarse fácilmente en una manera directa.

El calentador por capas debe ser esencialmente entre 10 a 500 mm de grosor. Sin embargo también pueden proporcionarse sin duda espesores máximos locales de hasta 2 m, especialmente cuando el contorno de la superficie de la cavidad lo requiere. Las teenologías de película delgada y gruesa son particularmente muy adecuadas para la producción del calentador por capas.

En el desarrollo de la invención, se prevé que el calentador por capas comprenda un conductor de calentamiento de lámina metálica producido con la tecnología de película gruesa. Puede lograrse así un grosor preferido del conductor de calentamiento de lámina metálica de 1 hasta 50 mpi. Como puede observarse, resulta así una masa muy baja para calentarse, lo cual permite una regulación de temperatura muy dinámica. Son particularmente muy adecuados los materiales de plata (Ag), paladio (Pd), platino (Pt), rutenio (Ru) y oro (Au) o mezclas de estos materiales para producir el conductor de calentamiento de lámina metálica. Para la formación del contorno de la superficie, es recomendable la producción del conductor de calentamiento de lámina metálica en un proceso de impresión 3D, especialmente mediante procesos de inyección de tinta, procesos de aerosol, de distribución o micro-distribución. También puede practicarse un proceso de tampografia o un proceso de impresión por serigrafia.

De acuerdo con una modalidad más detallada del calentador por capas, de acuerdo con la invención, este último comprende una primera capa de aislamiento eléctrico producida con la teenología de película gruesa y cubriendo el conductor de calentamiento de lámina metálica en la dirección del lado frontal. Las personas que manipulan el troquel se protegen así contra descargas eléctricas. Se evita así el daño al conductor de calentamiento de lámina metálica debido a cortos circuitos, e.g., causados por puenteo mecánico y debido a daños mecánicos. Finalmente, puede compensarse la micro-ondulación causada por el conductor de calentamiento de lámina metálica mediante la capa de aislamiento. A fin de llevar a cabo esta función, la primera capa de aislamiento eléctrico debe ser de entre 10 hasta 50 mm de grosor, pero pueden ser necesarios espesores máximos locales de hasta 2 mm para la formación de la geometría de la superficie de la cavidad. Con tal grosor del material, la masa a calentarse permanece baja y es posible una regulación de temperatura altamente dinámica. Son particularmente muy adecuados el vidrio, vitrocerámica o esmalte como materiales para la producción de la primera capa de asilamiento. Debe buscarse la optimización de estos materiales con respecto a una alta conductividad térmica. La producción como tal, preferentemente tiene lugar en un proceso de revestimiento 3D, a fin de reproducir la geometría de la superficie de la cavidad. En particular, los procesos de inyección de tinta, procesos de aerosol, de distribución y micro-distribución, los procesos de tampografía y procesos de impresión por serigrafia asi como la electroforesis, procesos de aspersión e inmersión así como otros procesos utilizados comúnmente en la teenología del esmalte entran en consideración para esto.

De acuerdo con una variante de la invención, se prevé que el calentador por capas comprenda una segunda capa de aislamiento eléctrico producida con la tecnología de película gruesa entre el conductor de calentamiento de lámina metálica y el cuerpo principal. Esto es especialmente necesario cuando el cuerpo principal es eléctricamente conductivo. El cuerpo principal también puede hacerse a partir de un material no conductivo, pero el acomodamiento del inserto de troquel en la cavidad puede lograrse usualmente más fácilmente cuando se hace uso de acero para herramientas, en particular el mismo que el material de la placa de moldeo. Esto se debe a que el cuerpo principal tiene entonces las mismas propiedades térmicas, en particular la misma expansión térmica, que la placa de moldeo. La segunda capa de aislamiento térmico debe tener un grosor entre 10 y 50 mm. Puede obtenerse asi una capa de asilamiento eléctricamente continua, la cual además tiene solo una masa pequeña. En particular el vidrio, vitrocerámica o esmalte son adecuados como materiales para la segunda capa de aislamiento eléctrico. Debe buscarse la optimización de estos materiales con respecto a una alta conductividad térmica. La producción de la segunda capa de aislamiento eléctrico preferentemente tiene lugar mediante un proceso de revestimiento 3D, a fin de reproducir la geometría de la superficie de la cavidad. Los procesos de inyección de tinta, procesos de aerosol, de distribución o micro-distribución, los procesos de tampografía y procesos de impresión por serigrafía pero también los procesos de electroforesis, aspersión e inmersión así como otros procesos utilizados comúnmente en la teenología del esmalte son particularmente muy adecuados para esto.

De acuerdo con una modalidad más detallada del conductor de calentamiento de lámina metálica de acuerdo con la invención, este último se proporciona con contactos de conexión, los cuales se disponen sobre una lengüeta del cuerpo principal, en donde la lengüeta puede colocarse fuera de la cavidad y sobre la cual se constituye una superficie de sellado en la dirección del lado frontal, bordeando dicha superficie de sellado la región de conformación del lado frontal. La lengüeta y por lo tanto los contactos de conexión pueden colocarse asi fuera de la cavidad y no se someten a las altas presiones de inyección. Además, es posible un diseño más libre de los contactos de conexión fuera de la cavidad, ya que no se ha formado una geometría de superficie definida. Además, es posible la operación del calentador por capas con una fuente de corriente externa y/o unidad de control. La superficie de sellado puede corresponder a una superficie de sellado mutuamente opuesta de una placa de moldeo o a un inserto de troquel adicional. La cavidad se cierra de este modo de manera confiable separada de las aberturas deseadas.

En una modalidad adicional de acuerdo con la invención, el conductor de calentamiento de lámina metálica se proporciona con contactos de conexión, los cuales se conducen a través del cuerpo principal en la dirección del lado posterior. La superficie de sellado puede constituirse así completamente mediante las placas de moldeo, como resultado de lo cual se evitan dificultades con el acoplamiento. Al mismo tiempo, las conexiones eléctricas pueden conducirse fuera de la cavidad en una manera directa por debajo del inserto de troquel.

Para producir un contacto confiable entre los contactos de conexión y el conductor de calentamiento de lámina metálica, es ventajoso un desarrollo en el cual los contactos de conexión se accionen mediante una fuerza en la dirección de las áreas de conexión del conductor de calentamiento de lámina metálica. De manera alternativa o además, los contactos de conexión pueden conectarse en una manera firmemente unida a las áreas de conexión del conductor de calentamiento de lámina metálica.

En la medida en que los contactos de conexión se conducen a través del cuerpo principal en la dirección del lado posterior, es conveniente una variante de la invención en la cual el cuerpo de aislamiento con uno o más contactos de conexión se conduzca a través del cuerpo principal, en donde el cuerpo de aislamiento termina a nivel con el cuerpo principal sobre el lado del calentador por capas y los contactos de conexión constituyen las áreas de contacto sobre este lado. La segunda capa de aislamiento eléctrico debe comprender al menos un recorte en la región de las áreas de contacto de los contactos de conexión. El conductor de calentamiento de lámina metálica se deposita entonces preferentemente con sus regiones de conexión en la teenología de película gruesa sobre las áreas de contacto de los contactos de conexión.

Un desarrollo importante de la invención prevé que tal calentador por capas se encuentre cubierto en la dirección del lado frontal mediante una capa de contorno final la cual constituye el lado frontal de conformación. Las superficies y las propiedades del material de las cavidades y el calentador por capas típicamente difieren entre sí. Esto hace difícil el acoplamiento de las superficies para lograr una superficie uniforme del componente. Con la capa de contorno de acuerdo con la invención, este problema puede superarse en una manera directa.

De acuerdo con un diseño inventivo la capa de contorno es esencialmente entre 50 y 500 mm de grosor. Esto es suficiente para proporcionar la calidad del contorno de la superficie y para cubrir una estructura de onda de un conductor de calentamiento de lámina metálica. Además, la capa de contorno puede terminarse después de la deposición, de tal manera que por ejemplo tiene lugar la granulación común de la capa de contorno con la superficie de contorno restante de la cavidad. Cuando se hace uso de materiales que reaccionan de manera idéntica de la capa de contorno y la placa de moldeo, pueden también así producirse la granulación química idéntica a través de los bordes de separación.

Particularmente de manera preferente, la capa de contorno es esencialmente entre 70 y 150 mm de grosor, pero puede proporcionarse hasta 2 mm de grosor del material en regiones máximas locales. La masa de la capa de contorno por lo tanto también es baja y solo influye ligeramente en la regulación altamente dinámica de la temperatura mediante el calentador por capas.

En una variante de la invención, la capa de contorno se produce mediante el revestimiento por detonación o mediante micro-forja. Por medio del revestimiento por detonación, pueden producirse en particular microestructuras finas, las porosidades residuales de las cuales se encuentran por debajo de 0.25%. Además, las fuerzas adhesivas se encuentran en más de 70 MPa y la capa de contorno tiene una larga vida útil aún con un gran número de procedimientos de inyección. El polvo de metal se compacta bajo alta presión en un proceso de micro-forja. Para este propósito, el polvo de metal se compacta en particular mediante el uso de agua, aire normal y comprimido. Surgen aquí estructuras muy finas, las cuales también pueden ser muy complejas.

En otra variante de la producción, la capa de contorno se produce con la teenología de galvanoplastia o mediante un proceso de revestimiento químico. Con los procesos de galvanoplastia de níquel por ejemplo, pueden depositarse capas de níquel, reguladas mediante el flujo de corriente, en tiempos muy cortos con grosores de capa muy altos. En contraste con esto, tiene lugar la deposición de níquel químico sin la aplicación de una corriente eléctrica externa. Los electrones requeridos para la deposición de los iones de níquel se generan por medio de una reacción de oxidación química en el baño en sí mismo. Particularmente se obtienen así revestimientos exactos de contorno. El proceso de niquelado no electrolítico es particularmente muy adecuado para capas de hasta 50 mm, ya que surgen tensiones mecánicas en la capa con mayores espesores de capa y la deposición requiere considerablemente más tiempo que con el del proceso de galvanoplastia de níquel.

En el proceso de galvanoplastia de níquel, se requiere un sustrato conductivo o una capa intermedia conductiva. En el proceso de niquelado no electrolítico, se requiere al menos una sensibilización preliminar con un sustrato no conductivo, ya que la deposición inicia sobre las superficies metálicas sin revestir. La producción de una capa intermedia conductiva puede lograrse mediante uno de los procesos de revestimiento antes mencionados.

Antes de la deposición de la capa de contorno con un proceso de galvanoplastia de níquel o de niquelado no electrolítico, debe llevarse a cabo un proceso de limpieza químicamente agresivo para asegurar la adhesión de la capa. Cuando se hace uso de una primera capa de aislamiento eléctrico no resistente al agente de limpieza, se prevé una variante de la invención de tal manera que se dispone una capa intermedia químicamente resistente por debajo de la capa de contorno. Dicha capa intermedia tiene así las propiedades de una capa protectora y de una capa adhesiva. La durabilidad del inserto de troquel es así particularmente buena. La capa intermedia también puede depositarse mediante uno de los procesos de revestimiento de 2D o 3D previamente descritos.

Además, se prevé una modalidad más detallada de acuerdo con la invención de tal manera que la capa de contorno se hace de metal, en particular de un acero para herramientas o de níquel. Estos últimos son particularmente muy adecuados tanto con respecto a los procesos de revestimiento así como para las demandas de durabilidad, adhesividad, conductividad térmica, procesamiento de superficie y calidad de la superficie.

De acuerdo con una modalidad de la invención, el cuerpo principal se produce a partir de metal, en particular de un metal duro o acero para herramientas o una aleación que comprende cromo, tungsteno, níquel, molibdeno y carbono o una aleación que comprende cromo, manganeso, fósforo, silicio, azufre y carbono, o una aleación que comprende cromo, titanio, niobio, manganeso y carbono. Estos materiales pueden adaptarse particularmente bien a una placa de moldeo circundante. Además, son muy adecuados metales precisamente duros para un revestimiento con vidrios convencionales.

De acuerdo con una modalidad alternativa acorde con la invención, el cuerpo principal se produce a partir de una cerámica. Esto permite un revestimiento directo del cuerpo principal con el conductor de calentamiento de lámina metálica. Además, las cerámicas son muy adecuadas para un revestimiento con vidrios convencionales.

Un desarrollo de la invención se refiere a un detector de temperatura de capa, el cual se porta por el cuerpo principal en la dirección del lado frontal. Tal detector de temperatura hace posible medir la temperatura extremadamente rápido y en la correcta posición debido a su baja masa y la posibilidad de la integración directa en el calentador por capas, e.g., entre los conductores de calentamiento de lámina metálica o directamente por arriba o por debajo del conductor de calentamiento de lámina metálica separado por una capa de aislamiento delgada. De este modo, la determinación de la temperatura es particularmente precisa. Los detectores de temperatura convencionales con una punta detectora, por otro lado, tendrían que colocarse separados del lado frontal que produce el contorno. Sin embargo, ya que solo se calienta una capa muy delgada con el calentador por capas, la temperatura en la región de la punta detectora posiblemente se apartaría de manera marcada. Esto se evita mediante el detector de temperatura de capa de acuerdo con la invención, lo cual es particularmente ventajoso, ya que precisamente pueden detectarse los cambios térmicos altamente diñámicos en el calentador por capas o sobre la superficie del calentador. Es asi posible, una pronta regulación directa del calentador por capas y del troquel de inyección, en particular de los ciclos de inyección. Las conexiones del detector de temperatura de capa pueden tener lugar de manera similar al diseño de las conexiones del calentador por capas. Pueden proporcionarse disposiciones comunes o separadas.

La invención también se refiere a una placa de moldeo para un troquel de moldeo por inyección para producir componentes a partir de un material fluyente, que comprende una cavidad bordeada por una superficie de conformación, una abertura de colada que emerge hacia la cavidad y un soporte de inserto de troquel en el cual se recibe el inserto de troquel de cualquiera de las reivindicaciones precedentes. Con tal placa de moldeo, la regulación de la temperatura de la superficie dentro de la cavidad puede tener lugar particularmente de forma dinámica. También pueden implementarse las otras ventajas previamente descritas del inserto de troquel.

De acuerdo con el desarrollo de la placa de moldeo acorde con la invención, el inserto de troquel se incorpora con el lado frontal de conformación a nivel con la superficie de conformación de la cavidad. La geometría de la superficie sobre el inserto de troquel puede constituirse así sin una transición detectable.

Una variante especial de la invención también hace una contribución a esto, en donde el lado frontal del inserto de troquel y la superficie de conformación de la cavidad se procesan conjuntamente mediante el maquinado y/o rectificación, y/o pulido en la ubicación de la instalación del inserto de troquel en el soporte del inserto de troquel. Los desajustes entre el lado frontal del inserto de troquel y la superficie de la cavidad pueden igualarse de este modo mediante este procesamiento. También pueden producirse estructuras finas sobre la línea de separación.

El maquinado y/o rectificación y/o pulido pueden tener lugar particularmente de manera preferente cuando se calienta el calentador por capas. Las fluctuaciones de contorno mínimas térmicamente inducidas se toman en cuenta para la producción. La primera capa de aislamiento y la capa de contorno pueden constituirse así particularmente delgadas, sin que surja una superficie ondulada debido al conductor de calentamiento de lámina metálica. Sin embargo, los conductores de calentamiento de lámina metálica, pueden también funcionar como proveedores de contorno, en la medida en esto se desee por razones de diseño del componente.

Idealmente, el procesamiento tiene lugar a una temperatura la cual corresponde a la temperatura de la operación subsecuente durante la solidificación del material fluyente, i.e., la temperatura vitrea del material fluyente. El contorno de la superficie del inserto de troquel por lo tanto puede solo cambiarse cuando se enfría el calentador por capas. Sin embargo, el componente se solidifica al menos parcialmente y retiene su forma.

En una variante adicional de la producción, el graneado del lado frontal del inserto de troquel y de la superficie de conformación de la cavidad se produce conjuntamente en la ubicación de la instalación del inserto de troquel en el soporte del inserto de troquel. Tal téenica o graneado químico puede también producirse así a través de la línea de separación entre el inserto de troquel y la superficie de la cavidad.

En una variante ventajosa de la instalación de acuerdo con la invención, el inserto de troquel se dispone en la región de una posición de la línea de unión del componente. El lado sobre el cual estará presente una línea de unión puede establecerse aún antes de la producción del troquel de moldeo por inyección mediante una simulación de la inyección. Por medio del calentamiento local en la región de la línea de unión, la película frontal endurecida se despega y los frentes del material se unen sin defectos del material y/o visuales.

Para la regulación uniforme de la temperatura de la cavidad y para la disipación del calor introducido mediante el calentador por capas y el material fluyente inyectado, se prevé el desarrollo de la placa de moldeo de tal manera que en esta última se constituyan los canales de fluido. Un medio de transferencia térmica puede transportarse a través de este último en el proceso. Asi por ejemplo, la placa de moldeo puede enfriarse de manera continua. El enfriamiento no tiene que interrumpirse durante la operación del calentador por capas. Sin embargo, la eficiencia permanece muy alta debido a la baja masa de las regiones a calentarse.

En un desarrollo adicional, la invención prevé que tal inserto de troquel se fije en el soporte de inserto de troquel por medio de medios de fijación desmontables. El inserto de troquel puede asi reemplazarse, volverse a trabajar y procesarse por separado de la placa de moldeo. En el caso de un defecto, el troquel de moldeo por inyección también se encuentra listo rápidamente para utilizarse de nuevo. Los medios de fijación pueden accionarse preferentemente a través de una abertura en la placa de moldeo que se encuentra fuera de la cavidad. Es por lo tanto necesario no manipular el interior de la cavidad, y se evita el daño a la superficie de la cavidad. Tal fijación puede constituirse mediante un orificio roscado o un orificio con un contorno de bayoneta en el cuerpo principal, y también mediante un orificio que conduzca a través de la placa de moldeo hacia el soporte del inserto de troquel. Un tornillo o una bayoneta pueden entonces alimentarse a través de este último y pueden fijarse en el orificio en el cuerpo principal. De manera alternativa, puede también hacerse uso de otros elementos de apriete tales como abrazaderas, las cuales embragan con la placa de moldeo y el cuerpo principal.

También se recomienda un montaje flotante del inserto de troquel en el soporte del inserto de troquel. Esto reduce las deformaciones del inserto de troquel debido a tensiones térmicas no uniformes y/o inducidas por presión.

De acuerdo con el desarrollo de la invención, el cuerpo principal se acopla térmicamente con el soporte del inserto de troquel. Como resultado, la energía térmica introducida por el calentador por capas y el material fluyente inyectado puede perderse así tan rápido como sea posible y en una manera directa desde la región de la cavidad. Esto puede lograrse por medio de un área de contacto (grande) entre el cuerpo principal y el soporte del inserto de troquel. La ayuda útil también se ofrece por una pasta conductora de calor entre el cuerpo principal y el soporte del inserto de troquel.

La invención se refiere también a un método para operar el inserto de troquel previamente descrito en una cavidad de una placa de moldeo de un troquel de moldeo por inyección para producir componentes a partir de un material fluyente, en donde primero tiene lugar el calentamiento del calentador por capas mediante la aplicación de un voltaje, el cual se sigue por el inicio de un ciclo de llenado, en donde se introduce el material fluyente en la cavidad, y en donde ocurre la reducción o retiro del voltaje del calentador por capas antes, durante o después del ciclo de llenado, antes de se lleve a cabo la apertura de la cavidad después de la fase de enfriamiento y del retiro del componente al menos parcialmente solidificado.

Como resultado del inserto de troquel de acuerdo con la invención, pueden lograrse ciclos de inyección particularmente rápidos por medio del método. Sin embargo, la calidad de los componentes inyectados es particularmente alta debido a la regulación de la temperatura altamente dinámica por medio del calentador por capas.

Una etapa opcional adicional en el método de acuerdo con la invención comprende transportar la energía térmica del material fluyente y del calentador por capas a través del cuerpo principal hacia la placa de moldeo durante la fase de enfriamiento. De esta manera, el calor se lleva fuera de la región de la cavidad tan rápido como sea posible y en una manera directa en términos de diseño. El calentador por capas y los alrededores inmediatos de la cavidad ya se encuentran enfriados a la temperatura de la placa de moldeo poco después del retiro del voltaje, ya que solo se ha calentado una masa muy pequeña, la cual además tiene una gran superficie para la conducción térmica con relación a su volumen.

Una variante del método de acuerdo con la invención se prevé para transportar el medio de transferencia térmica a través de los canales de fluido dentro de la placa de moldeo durante la fase de enfriamiento. Típicamente el calor proveniente de las placas de moldeo relativamente voluminosas asociadas con la masa puede así perderse continuamente, de manera que la regulación dinámica de la temperatura también pueda funcionare manera confiable durante un gran número de ciclos de inyección.

El calentador por capas de acuerdo con la invención permite también una variante del método en la cual tiene lugar el transporte de un medio de transferencia térmica a través de los canales de fluido dentro de la placa de moldeo durante el calentamiento del calentador por capas y/o el ciclo de llenado. El calentador por capas y la placa de moldeo pueden así regular la temperatura en una manera dual. Es concebible para regiones específicas de la placa de moldeo calentarse por medio del medio de transferencia. Sin embargo es particularmente preferible la opción para que la placa de moldeo se enfríe también cuando se activa el calentador por capas, a fin de conservar la temperatura a un nivel tan bajo como sea posible. El flujo térmico en la placa de moldeo en la desactivación del calentador por capas a partir de este último y fuera de la cavidad es correspondientemente tan rápido como sea posible.

Además, el desarrollo del método proporciona el calentamiento del calentador por capas a al menos 150°C antes de iniciar el ciclo de llenado. A tal temperatura, se encuentra una mejora significativa en el comportamiento del llenado con la mayoría de los materiales fluyentes en comparación con el llenado de una placa de moldeo que no se regula de temperatura y los componentes tienen una alta calidad de manera correspondiente. Una ventaja particular del calentador por capas se obtiene a través de la posibilidad de ser capaz de llevar a cabo el calentamiento dentro de 20 segundos, y particularmente de manera preferida dentro de 8 segundos. Los ciclos de inyección son correspondientemente rápidos y puede producirse una pluralidad de componentes por unidad de tiempo, lo cual conduce a bajos costos por unidad.

Una adición al método también contribuye a lograr una regulación de la temperatura altamente dinámica, proporcionando dicha adición el mantenimiento de la temperatura del cuerpo principal esencialmente a la temperatura de un soporte del inserto de troquel que recibe el inserto de troquel, y para la restricción del calentamiento esencialmente a la región del calentador por capas. Este mantenimiento de la temperatura también puede incluir las fases de activación del calentador por capas, de tal manera que un gradiente de temperatura tan grande como sea posible sale entre el calentador por capas y el cuerpo principal. El cuerpo principal también puede comprender canales de fluido para este propósito, los cuales se acoplan preferentemente con los canales de enfriamiento de la placa de moldeo. Como resultado, la disipación del calor a partir de la región de la cavidad es particularmente buena.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características, detalles y ventajas adicionales de la invención surgen de la redacción de las reivindicaciones y de la siguiente descripción de los ejemplos de la modalidad en base a los dibujos. En las Figuras: La Figura 1 muestra un troquel de moldeo por inyección con un inserto de troquel en una representación despiezada; La Figura 2 muestra ula sección transversal a través de un troquel de moldeo por inyección con un inserto de troquel; La Figura 3 muestra una placa de moldeo y un inserto de troquel en una vista despiezada; La Figura 4 muestra la sección transversal de una vista detallada a través de un troquel de moldeo por inyección con un inserto de troquel en la región de la conexión eléctrica de un calentador por capas; La Figura 5 muestra la sección transversal de una vista detallada a través de un inserto de troquel en la región de la conexión eléctrica de un calentador por capas; La Figura 6 muestra la sección transversal de una vista detallada a través de una placa de moldeo con un inserto de troquel en la región de la conexión eléctrica de un calentador por capas; y La Figura 7 muestra la sección transversal de una vista detallada a través de un inserto de troquel con un calentador por capas en la región de la conexión eléctrica del calentador por capas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La Figura 1 muestra un troquel 100 de moldeo por inyección para producir componentes P a partir de un material fluyente M con un inserto 1 de troquel en una vista despiezada. La Figura 2 muestra la sección transversal a través de tal troquel 100 de moldeo por inyección con un inserto 1 de troquel. El troquel 100 de moldeo por inyección de acuerdo con la Figura 1 y 2 tiene una placa de moldeo 101 de dos partes. Una cavidad 102 con una superficie de conformación 103 se constituye en la placa de moldeo 101, en particular entre sus dos mitades. La mitad superior de la placa de moldeo 101 comprende una abertura de colada 104 para llenarse con el material fluyente M hacia la cavidad. Insertado en la abertura de colada 104 se encuentra un inserto de boquilla 111, en el cual se extiende a su vez una boquilla 110 de moldeo por inyección. No se pretende tratar aquí en detalle el diseño de la boquilla 110 de moldeo por inyección con sus puntas de boquilla, la tubería del material, el alojamiento, el cabezal de la tubería del material, los dispositivos de calentamiento, el detector de temperatura, sus conexiones eléctricas y la conexión de la boquilla 110 de moldeo por inyección a una boquilla de la máquina o un distribuidor.

Para la requlación de la temperatura de la placa de moldeo 101, se introduce en este último un canal de fluido 107 a través del cual puede transportarse un medio de transferencia térmica F. Constituido en la mitad inferior de la placa de moldeo 101 se encuentra un soporte 105 de inserto de troquel dentro de la cavidad 102, en la cual se recibe el inserto 1 de troquel. En la modalidad mostrada en la presente, el inserto 1 de troquel se instala en una manera de flotación en el soporte 105 de inserto de troquel. El inserto 1 de troquel y el soporte 105 de inserto de troquel se acoplan térmicamente, en particular mediante un área de contacto relativamente grande sobre el lado posterior S2 del inserto 1 de troquel. Puede introducirse una pasta conductora de calor entre el inserto 1 de troquel y el soporte 105 de inserto de troquel para ayudar con el contacto térmico.

Además, el inserto 1 de troquel tiene un lado frontal SI de conformación que apunta en la dirección de la cavidad 102. El lado posterior S2 apunta como se describe, en la dirección de la placa de moldeo 101. En la dirección del lado posterior S2, el inserto 1 de troquel comprende un cuerpo principal 10, el cual transporta el calentador por capas 20 en la dirección del lado frontal SI. El calentador por capas 20 es esencialmente de entre 10 hasta 500 mm de grosor. Una vista detallada del calentador por capas 20 puede encontrarse en la Figura 7. También puede observarse que el calentador por capas 20 comprende un conductor 21 de calentamiento de lámina metálica producido con la teenología de película gruesa. Este último es de entre 1 hasta 50 mm de grosor y por lo tanto se adaptan la sección transversal de la tubería y la resistencia eléctrica local a los requerimientos térmicos necesitados localmente. Esto permite la producción del conductor 21 de calentamiento de lámina metálica por medio de un proceso de revestimiento de 3D. En el caso de superficies planas, también pueden utilizarse por ejemplo, los procesos 2D tales como impresión por serigrafía.

El calentador por capas 20 también comprende una primera capa 22 de aislamiento eléctrico producida con la teenología de película gruesa y que cubre al conductor 21 de calentamiento de lámina metálica en la dirección del lado frontal SI. Dicha capa de aislamiento es de entre 10 y 50 pm de grosor. Esta puede producirse a partir de vidrio, vitrocerámica o esmalte. La primera capa 22 de aislamiento eléctrico también se produce en un proceso de revestimiento 3D. En el caso de superficies planas, también pueden utilizarse los procesos 2D tales como por ejemplo impresión por serigrafía. Existe también una segunda capa 23 de aislamiento eléctrico dispuesta entre el conductor 21 de calentamiento de lámina metálica y el cuerpo principal 10 y producida con la tecnología de película gruesa. La segunda capa 23 de aislamiento eléctrico es de entre 10 hasta 50 pm de grosor. Esta puede producirse a partir de vidrio, vitrocerámica o esmalte. Se requiere la segunda capa 23 de aislamiento si el cuerpo principal 10 se hace de metal, en particular de un acero para herramientas. Este material seleccionado es eléctricamente conductivo.

Además, el calentador por capas 20 se cubre en la dirección del lado frontal SI mediante una capa 26 de contorno final, la cual constituye el lado frontal SI de conformación. La capa 26 de contorno es esencialmente de entre 50 y 500 mm de grosor, aunque comprende grosores máximos locales de hasta 2 m . La capa 26 de contorno puede producirse mediante revestimiento por detonación o micro-forja. La producción con la teenología de galvanoplastia o mediante un proceso de revestimiento químico también es adecuada como una alternativa. La capa 26 de contorno se hace de un metal, en particular de un acero para herramientas o de níquel. Si se selecciona un material no eléctricamente conductivo para la capa 26 de contorno, esta última puede asumir la función de la primera capa 22 de asilamiento eléctrico, i.e. la primera capa 22 de aislamiento eléctrico constituye la capa 26 de contorno.

El inserto 1 de troquel también comprende un detector 30 de temperatura de capa. Este último se transporta por el cuerpo principal 10 en la dirección del lado frontal SI. En particular, se integra como una pista del detector de temperatura en la estructura de capas del calentador por capas 20. La medición de la temperatura se basa en particular en voltajes eléctricos los cuales se correlacionan con la temperatura.

Se proporciona el conductor 21 de calentamiento de lámina metálica con contactos de conexión 24, los cuales se disponen sobre una lengüeta 11 del cuerpo principal 10.

Vistas detalladas de tales contactos de conexión 24 pueden encontrarse en las Figuras 2, 3, 4 y 5. La lengüeta 11 se coloca fuera de la cavidad 102 y forma una superficie de sellado 12 en la dirección del lado frontal SI, bordeando dicha superficie de sellado la región de conformación del lado frontal SI. Esta superficie de sellado 12 corresponde a la superficie de sellado de la mitad superior de la placa de moldeo 101. Las conexiones eléctricas del detector 30 de temperatura de capa se encuentran de manera similar en la región de la lengüeta 11.

Con tal troquel 100 de moldeo por inyección, puede ahora llevarse a cabo un método para la operación del inserto 1 de troquel, en donde el calentamiento del calentador por capas 20 tiene lugar primero mediante la aplicación de un voltaje. Se inicia entonces un ciclo de llenado, en el cual se introduce el material fluyente M en la cavidad 102. Durante o después del ciclo de llenado, el voltaje del calentador por capas 20 se reduce o retira a fin de llevar el calor de la región de la cavidad hacia la placa de moldeo 101, en particular al conducir la energía térmica E del material fluyente M y del calentador por capas 20 a través del cuerpo principal 10 hacia la placa de moldeo 101. El calor puede perderse de esta última mediante la regulación de la temperatura por medio de un flujo a través de los canales de fluido 107 de un medio F de transferencia térmica. Después de la fase de enfriamiento, se abre la cavidad 102 y al menos se retira parcialmente el componente P solidificado. El enfriamiento de la placa de moldeo 102 con el medio F de transferencia térmica también puede tener lugar durante el calentamiento del calentador por capas 20 y/o el ciclo de llenado. Idealmente,· la temperatura del cuerpo principal 10 se mantiene asi esencialmente a la temperatura del soporte 105 de inserto de troquel y se restringe el calentamiento mediante el calentador por capas 20 en la región del calentador por capas 20, si es apropiado incluyendo la capa 26 de contorno. El calentamiento del calentador por capas 20 y por lo tanto del lado frontal SI del inserto 1 de troquel tiene lugar antes de iniciar el ciclo de llenado preferentemente a al menos 150°C. Debido a la pequeña masa, esto puede lograrse en un tiempo muy corto por ejemplo, dentro de 8 segundos. El enfriamiento después de la desactivación del calentador por capas 20 también puede tener lugar muy rápidamente. De manera alternativa, puede influenciarse en una manera selectiva mediante un perfil de temperatura del calentador por capas 20.

La Figura 3 muestra una placa de moldeo 101, en particular una mitad de esta última, y un inserto 1 de troquel en una representación despiezada. La placa de moldeo 101 se diseña para un troquel de moldeo por inyección para producir componentes a partir de un material fluyente. Tiene una cavidad 102 en la cual se constituye un soporte 105 de inserto de troquel. El inserto 1 de troquel se recibe en este último. En particular, el inserto 1 de troquel se fija por medio de un medio de fijación desmontable (no representado) en el soporte 105 de inserto de troquel. El inserto 1 de troquel flota tan lejos como sea posible en el soporte 105 de inserto de troquel. El cuerpo principal 10 se acopla térmicamente con el soporte 105 de inserto de troquel, en particular mediante un área de contacto relativamente grande. La ranura periférica en el inserto 1 de troquel, como resultado de la instalación en el soporte 105 de inserto de troquel, se vuelve un canal de fluido 13 en el cual se alimenta el medio de transferencia térmica a través de un canal de fluido 107 en la placa de moldeo 101. El medio de transferencia térmica puede transportarse asi directamente a lo largo del inserto 1 de troquel.

El inserto 1 de troquel tiene un lado frontal SI de conformación que apunta en la dirección de la cavidad 102, estando constituido dicho lado frontal tri-dimensionalmente, como puede observarse. Un lado posterior S2 del inserto 1 de troquel apunta en la dirección de la placa de moldeo 101. En la dirección de este lado posterior S2, el inserto 1 de troquel tiene un cuerpo principal 10 el cual, en la dirección del lado frontal SI, porta un calentador por capas 20 y un detector 30 de temperatura de la capa. Para un diseño más detallado, se hace referencia en este punto a la descripción de las Figuras 1, 2 y 7. El calentador por capas 20 se cubre además en la dirección del lado frontal SI mediante una capa de contorno 26 final, la cual constituye el lado frontal SI de conformación, esta también se describe en mayor detalle en las modalidades con respecto a las Figuras 1, 2 y 7.

El calentador por capas 20 y el detector 30 de temperatura de la capa tienen cada uno contactos de conexión que se disponen sobre la lengüeta 11 del cuerpo principal 10, en donde la lengüeta 11 se coloca fuera de la cavidad 102. En la dirección del lado frontal SI, la lengüeta 11 constituye una superficie de sellado 12, la cual bordea la región de conformación del lado frontal SI. Como puede observarse, la superficie de sellado 12 abarca radialmente la totalidad del lado frontal SI de conformación. De esta manera, el sello es continuo y se evitan los problemas de sellado en las transiciones.

Las Figuras 4, 5, y 6 cada una muestra la sección transversal de una vista detallada a través del inserto 1 de troquel en la región de la conexión eléctrica del calentador por capas 20. La Figura 4 muestra dos mitades de una placa de moldeo 101 en la posición cerrada, mientras que solo puede observarse una mitad de la placa de moldeo 101 en las Figuras 5 y 6.

Las placas de moldeo 101 de las Figuras 4 a 6 constituyen cada una, una cavidad 102 con una superficie de conformación 103. Además, tienen un soporte 105 de inserto de troquel, en el cual se recibe el inserto 1 de troquel.

El inserto 1 de troquel tiene un lado frontal SI de conformación que apunta en la dirección de la cavidad 102 y un lado posterior S2 que apunta en la dirección de la placa de moldeo 101. En la dirección del lado posterior S2, el inserto 1 de troquel tiene un cuerpo principal 10, el cual en la dirección de lado frontal SI porta un calentador por capas 20. Además, también porta aquí un detector 30 de temperatura de la capa. Para la estructura del calentador por capas 20 con su conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas y el detector 30 de temperatura de la capa, se hace referencia en este punto a las modalidades con respecto a las Figuras 1, 2 y 7. El conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas se proporciona en cada caso con contactos de conexión 24. Lo mismo se aplica al termoelemento de capas 30.

De acuerdo con las Figuras 4 y 5, los contactos de conexión 24 se disponen cada uno sobre una lengüeta 11 del cuerpo principal 10. Los contactos de conexión 24 se encuentran aquí sobre el lado frontal SI, por cuya razón la lengüeta 11 se coloca fuera de la cavidad 102. Constituida sobre la lengüeta 11 en la dirección del lado frontal SI se encuentra una superficie de sellado 12, la cual bordea la región de conformación del lado frontal SI. Los contactos de conexión 24 se encuentran asi fuera de la región de conformación del lado frontal SI. Un área de conexión 25 del conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas se expone sobre la lengüeta 11, en particular el área de conexión 25 no se cubre por una primera capa de aislamiento 22 y/o una capa de contorno 26. El contacto de conexión 24 con un área de contacto 241 se constituye de manera correspondiente con el área de conexión 25. De acuerdo con la Figura 4, el contacto de conexión 24 se presiona con su área de contacto 241 por medio de un mecanismo de almacenamiento de energía, en particular un elemento de resorte 41, sobre el área de conexión 25. En contraste, el área de contacto 241 del contacto de conexión 24 de acuerdo con la Figura 5 se conecta en una manera firmemente unida al área de conexión 25, en particular mediante soldeo o soldadura.

Una característica particular puede observarse en la Figura 5, en donde se constituye un canal de fluido 13 en el cuerpo principal 10, de tal manera que este último pueda enfriarse particularmente rápido.

De acuerdo con la Figura 6, el conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas y el termoelemento de capas 30 se proporcionan con contactos de conexión 24, los cuales se conducen a través del cuerpo principal 10 en la dirección del lado posterior S2. Para este propósito, un cuerpo de aislamiento 40 se pasa con los contactos de conexión 24 a través del cuerpo principal 10. El cuerpo de aislamiento 40 y los contactos de conexión 24 terminan a nivel con el cuerpo principal 10 sobre el lado del calentador por capas 20 y los contactos de conexión 24 forman aquí áreas de contacto 241. En la región de estas áreas de contacto 241, la segunda capa de aislamiento eléctrico 23 comprende un recorte 231. Además, los contactos de conexión 24 se conectan en una manera firmemente unida a las áreas de conexión 25 del conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas. En particular, el conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas con sus contactos de conexión 24 se deposita con la teenología de película gruesa sobre las áreas de contacto 241 de los contactos de conexión 24.

Una vista detallada de una conexión de acuerdo con la Figura 6 y la estructura del calentador por capas 20 y del detector 30 de temperatura de la capa puede encontrarse en la Figura 7. Una vista detallada se muestra aquí de un inserto 1 de troquel en una cavidad 102 en una placa de moldeo 101 de un troquel de moldeo por inyección para producir componentes a partir de un material fluyente. Un lado frontal SI de conformación del inserto 1 de troquel apunta en la dirección de la cavidad 102 y un lado posterior S2 apunta en la dirección de la placa de moldeo 101. Un cuerpo principal 10 del inserto 1 de troquel apuntando en la dirección del lado posterior S2 porta un calentador por capas 20 en la dirección del lado frontal SI.

Constituido en la placa de moldeo 101, en particular en la región de la cavidad 102, se encuentra un soporte 105 de inserto de troquel, en el cual se recibe el inserto 1 de troquel. El inserto 1 de troquel se fija en el soporte 105 de inserto de troquel por medio de medios de fijación 108 desmontables, en particular un tornillo. Los medios de fijación 108 pueden accionarse a través de una abertura 109 en una placa de moldeo 101, estando dicha abertura fuera de la cavidad 102. Como puede observarse en la presente, el tornillo embraga en un orifico roscado 14 sobre el lado posterior S2 del cuerpo principal 10. El cuerpo principal 10 de hace de un acero para herramientas, o de una aleación que comprende cromo, tungsteno, níquel, molibdeno y carbono o una aleación que comprende cromo, manganeso, fósforo, silicio, azufre y carbono o una aleación que comprende cromo, titanio, niobio, manganeso y carbono.

Por medio de un contacto térmico entre el cuerpo principal 10 y el soporte 105 de inserto de troquel o la placa de moldeo 101, la energía térmica E puede conducirse fuera de la cavidad 102 y el calentador por capas 20 a través del cuerpo principal 10 hacia la placa de moldeo 101. Para una rápida disipación de la energía térmica E, también se proporciona un canal de fluido 107 en la placa de moldeo 101 y un canal de fluido 13 en el cuerpo principal 10, a través de los cuales puede transportarse un medio de transferencia térmica F en cada caso.

El calentador por capas 20 comprende un conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas producido con la teenología de película gruesa, la cual es de entre 1 hasta 50 gm de grosor. Éste se produce de Ag, Pd, Pt, Ru, Au o mezclas de los mismos. Se produce en un proceso de revestimiento de 2D o 3D, para lo cual, en particular, son adecuados los procesos de inyección de tinta, procesos de aerosol, de distribución o micro-distribución, procesos de tampografía y procesos de impresión por serigrafía.

Además, el calentador por capas 20 comprende una primera capa de aislamiento eléctrico 22 producida con la tecnología de película gruesa y que cubre un conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas en la dirección del lado frontal SI. Dicha primera capa de aislamiento eléctrico es de entre 10 hasta 50 mm de grosor, se hace de vidrio, vitrocerámica o esmalte y se produce en un proceso de revestimiento de 2D o 3D. Los procesos de inyección de tinta, procesos de aerosol, de distribución o micro-distribución, procesos de tampografía y procesos de impresión por serigrafía, pero también los procesos de electroforesis, aspersión o inmersión u otros procesos utilizados comúnmente en la tecnología del esmalte son también adecuados para esto.

Entre el conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas y el cuerpo principal 10, el calentador por capas 20 comprende una segunda capa 23 de aislamiento eléctrico producida con la tecnología de película gruesa. Dicha segunda capa de aislamiento eléctrico es de entre 10 hasta 50 mm de grosor, se hace de vidrio, vitrocerámica o esmalte, y se produce en un proceso de revestimiento de 2D o 3D. Los procesos de inyección de tinta, procesos de aerosol, de distribución o micro-distribución, proceso de tampografia y procesos de impresión por serigrafia pero también los procesos de electroforesis, aspersión o inmersión u otros procesos comúnmente utilizados en la teenología del esmalte también son adecuados para esto.

El conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas se proporciona con contactos de conexión 24, los cuales se conducen a través del cuerpo principal 10 en la dirección del lado posterior S2. Para este propósito, un cuerpo de aislamiento 40 con contactos de conexión 24 se conduce a través del cuerpo principal 10. Dicho cuerpo de aislamiento termina a nivel con el cuerpo principal 10 sobre el lado del calentador por capas 20 y los contactos de conexión 24 constituyen las áreas de contacto 241 sobre este lado. La segunda capa 23 de aislamiento eléctrico tiene un recorte 231 en la región de las áreas de contacto 241. Debido al hecho de gue el conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas con sus regiones de conexión se deposita con la tecnología de película gruesa sobre las áreas de contacto 241 de los contactos de conexión 24, una conexión unida firmemente sale entre los contactos de conexión 24 y las áreas de conexión 25 del conductor 21 de calentamiento de láminas metálicas.

Incorporado entre la primera capa 22 de aislamiento eléctrico y la segunda capa 23 de aislamiento eléctrico, el cuerpo principal 10 también porta un detector 30 de temperatura de la capa en la dirección del lado frontal SI. No pueden observarse sus contactos de conexión eléctricos, los cuales pueden constituirse similares a aquellos del calentador por capas 20.

El calentador por capas 20 se cubre en la dirección del lado frontal SI mediante una capa de contorno final 26, la cual constituye el lado frontal SI de conformación. La capa de contorno 26 es esencialmente de entre 50 y 500 mm de grosor. Un material de un grosor de hasta 2 m se proporciona solo en pequeñas regiones máximas locales. Además, la contra capa se hace de un metal, en particular un acero para herramientas o de níquel. Ésta se produce mediante un proceso de revestimiento por detonación o mediante micro-forja. Alternativamente, debe tomarse en consideración la producción con la teenología de galvanoplastia o mediante un proceso de revestimiento químico. A fin de lograr una fijación resistente de la capa de contorno 26, se dispone una capa intermedia 27 químicamente resistente por debajo de esta última. Dicha capa intermedia protege la primera capa 22 de aislamiento eléctrico durante el procesamiento de la superficie por medio de agentes de limpieza agresivos. La capa intermedia 27 constituye entonces una capa adhesiva para la capa de contorno 20.

Como puede observarse, el inserto 1 de troquel se incorpora con el lado frontal Si a nivel de la superficie 103 de conformación de la cavidad 102. Para este propósito, el lado frontal SI del inserto 1 de troquel y la superficie 103 de conformación de la cavidad 102 se procesan conjuntamente mediante maquinado, rectificación y pulido en el sitio de la instalación mostrada del inserto 1 de troquel en el soporte 105 de inserto de troquel. El procesamiento tiene lugar en particular cuando se calienta el calentador por capas 20. Además, la rectificación del lado frontal SI y sobre la superficie 103 de conformación de la cavidad 102 se ha producido conjuntamente en el sitio de la instalación del inserto 1 de troquel en el soporte 105 de inserto de troquel.

La invención no se limita a una de las modalidades antes descritas, sino más bien puede modificarse en diversas maneras. En particular, el calentador por capas 20 puede comprender, dependiendo de la selección del material, solo una o aún no tener una capa de aislamiento, o la primera capa 22 de aislamiento y la capa de contorno 26 pueden constituirse mediante una sola capa. También son posibles combinaciones de las diversas conexiones eléctricas, y pueden proporcionarse diferentes números de termoelementos 30 de capas y pueden proporcionarse los conductores 20 de calentamiento de lámina en una estructura de capa común. Los limites periféricos del inserto 1 de troquel que se encuentran dentro de la cavidad 101 pueden ubicarse en una manera selectiva en bordes visibles o rebordeando el diseño del componente. Finalmente, existe en principio también la posibilidad de depositar la capa de contorno 26 a través del limite periférico del inserto 1 de troquel en la ubicación de la instalación en el soporte 105 de inserto de troquel, de tal manera que se cree una transición fluida entre el inserto 1 de troquel y la superficie de conformación 103 de la cavidad 102. También es concebible la instalación de una pluralidad de insertos 1 de troquel en una sola cavidad 102.

Todas las características y ventajas que surgen a partir de las reivindicaciones, la descripción y los dibujos, incluyendo detalles de diseño, las disposiciones espaciales y etapas de proceso, pueden ser esenciales para la invención tanto en sí mismas como también en las más diversas combinaciones.

Lista de los números de referencia 1 Inserto de Troquel 41 Elemento de resorte 10 Cuerpo principal 100 Troquel de moldeo por inyección 11 Lengüeta 101 Placa de moldeo 12 Superficie de sellado 102 Cavidad 13 Canal de fluido 103 Superficie de conformación (cavidad) 14 Orificio roscado 104 Abertura de colada 20 Calentador por capas 105 Soporte de inserto de troquel 21 conductor de 107 Canal de fluido calentamiento de lámina metálica 22 Primera capa de 108 Medios de fijación aislamiento eléctrico 23 Segunda capa de 109 Abertura aislamiento eléctrico 231 recorte (segunda capa 110 Boquilla de moldeo por de aislamiento eléctrico) inyección 24 Contacto de conexión 111 Inserto de boquilla 241 Área de contacto (del E Energía térmica contacto de conexión) 25 Área de conexión F Medio de transferencia térmica 26 Capa de contorno M Material 27 Capa intermedia P Componente 30 Detector de temperatura 51 Lado frontal de la capa 40 Cuerpo de aislamiento 52 Lado posterior

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un inserto de troquel para delimitar, al menos en secciones, una cavidad que se constituye en una placa de moldeo de un troquel de moldeo por inyección para producir componentes a partir de un material fluyente, con un cuerpo principal el cual comprende un lado frontal de conformación para la cavidad y un lado posterior que se encuentra opuesto al lado frontal de conformación, caracterizado en que el cuerpo principal porta un calentador por capas sobre su lado frontal de conformación.

2. El inserto de troquel de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el calentador por capas comprende un conductor de calentamiento de lámina metálica producido con la teenología de película gruesa.

3. El inserto de troquel de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado en que el calentador por capas comprende una primera capa de aislamiento eléctrico producida con una tecnología de película gruesa y que cubre el conductor de calentamiento de lámina metálica en la dirección del lado frontal.

4. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado en que el calentador por capas comprende una segunda capa de aislamiento eléctrico producida con la tecnología de película gruesa entre el conductor de calentamiento de lámina metálica y el cuerpo principal.

5. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado en que el conductor de calentamiento de lámina metálica se proporciona con contactos de conexión, los cuales se disponen sobre una lenqüeta del cuerpo principal, en donde la lengüeta puede colocarse fuera de la cavidad y la superficie de sellado se constituye sobre la lengüeta en la dirección del lado frontal, bordeando la superficie de sellado la región de conformación del lado frontal.

6. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado en que el conductor de calentamiento de lámina metálica se proporciona con contactos de conexión, los cuales se conducen a través del cuerpo principal en la dirección del lado posterior.

7. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que el calentador por capas se cubre en la dirección del lado frontal mediante una capa de contorno final, la cual constituye el lado frontal de conformación.

8. El inserto de troquel de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado en que la capa de contorno es esencialmente entre 50 y 500 mm de grosor.

9. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado en que la capa de contorno se produce mediante revestimiento por detonación o mediante micro-forja.

10. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado en que la capa de contorno se produce con teenología de galvanoplastia o mediante un proceso de revestimiento químico.

11. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado en que la capa de contorno se hace de un metal, en particular de un acero para herramientas o de níquel.

12. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado en que se dispone una capa intermedia químicamente resistente por debajo de la capa de contorno.

13. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que el cuerpo principal se produce de metal duro o acero para herramientas o una aleación que comprende cromo, tungsteno, níquel, molibdeno y carbono o una aleación que comprende cromo, manganeso, fósforo, silicio, azufre y carbono o una aleación que comprende cromo, titanio, niobio, manganeso y carbono.

14. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que el cuerpo principal se produce a partir de una cerámica.

15. El inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que el cuerpo principal porta un detector de temperatura de capas en la dirección del lado frontal. 5

16. Una placa de moldeo para un troquel de moldeo por inyección para producir componentes a partir de un material fluyente, que comprende una cavidad bordeada por una superficie de conformación, una abertura de colada que emerge en la cavidad y un soporte de inserto de troquel en el cual 0 se recibe un inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

17. La placa de moldeo de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizada en que el inserto de troquel se incorpora con el lado frontal de conformación a nivel con 5 la superficie de conformación de la cavidad.

18. La placa de moldeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 o 17, caracterizada en que el lado frontal del inserto de troquel y la superficie de conformación de la cavidad se procesan conjuntamente mediante 0 el maquinado y/o rectificación y/o pulido en la ubicación de la instalación del inserto de troquel en el soporte del inserto de troquel.

19. La placa de moldeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizada en que los b canales de fluido se constituyen en esta última.

20. La placa de moldeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizada en que el inserto de troquel se fija en el soporte de inserto de troquel por medio de medios de fijación desmontables.

21. La placa de moldeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 20, caracterizada en que el cuerpo principal se acopla térmicamente con el soporte de inserto de troquel.

22. Un método para operar un inserto de troquel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 en una cavidad de una placa de moldeo de un troquel de moldeo por inyección para producir componentes a partir de un material fluyente, caracterizado por las siguientes etapas: • el calentamiento del calentador por capas mediante la aplicación de un voltaje; • el inicio subsecuente de un ciclo de llenado en el cual el material fluyente se introduce en la cavidad; • la reducción o retiro del voltaje del calentador por capas antes, durante o después del ciclo de llenado; • la apertura de la cavidad después de una fase de enfriamiento y el retiro del componente al menos parcialmente solidificado.

23. El método de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado por la siguiente etapa: • la conducción de la energía térmica del material fluyente y del calentador por capas a través del cuerpo principal hacia la placa de moldeo durante la fase de enfriamiento.

24. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 o 23, caracterizado por la siguiente etapa: • el transporte de un medio de transferencia térmica a través de los canales de fluido dentro de la placa de moldeo durante la fase de enfriamiento.

25. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 24, caracterizado por la siguiente etapa: • el transporte de un medio de transferencia térmica a través de los canales de fluido dentro de la placa de moldeo durante el calentamiento del calentador por capas y/o el ciclo de llenado.

26. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25, caracterizado por la siguiente etapa: • el calentamiento del calentador por capas a al menos 150°C antes del inicio del ciclo de llenado.

27. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 26 caracterizado por las siguientes etapas: • el mantenimiento de la temperatura del cuerpo principal esencialmente a la temperatura del soporte de inserto de troquel que recibe el inserto de troquel, y · la restricción del calentamiento esencialmente en la región del calentador por capas.