Al Incorporar pequeñas tachuelas termoadhesivas a las piezas de plástico se elimina el uso de abrazaderas en las uniones con adhesivo.
Por: Mark Arisman, gerente de segmento, bienes de consumo, de Branson en Emerson en el Medio Oeste.
La unión adhesiva proporciona un método probado para unir plástico y otros diferentes tipos de componentes que se encuentran en una amplia gama de productos electrónicos de consumo de gran volumen. Estos incluyen prácticamente cualquier producto que tengan un “cerebro” electrónico, que contenga un chip o un circuito integrado como: celulares, computadoras, cámaras, lentes de realidad aumentada, dispositivos de carga, audífonos, drones y más. Aunque los adhesivos ofrecen la garantía de niveles empíricamente demostrados de resistencia, los responsables en las líneas de producción que los usan suelen lamentar el tiempo, el esfuerzo y el equipo necesarios para curarlos adecuadamente. Cada pieza o parte unida con adhesivo requiere fijación, sujeción y liberación hasta que se complete el curado del adhesivo y se garantice la resistencia de esta.
Mientras que una unión adhesiva tarda minutos o segundos en endurecerse (p. ej., los adhesivos curados por UV pueden endurecerse en 5 o 10 segundos), la operación de sujeción y desunión representa una inversión significativa de tiempo, mano de obra y herramientas. La automatización de este proceso ya es posible en producciones de gran volumen, sin embargo, requieren tiempo y gastos adicionales que son más difíciles de justificar para productos especializados que se fabrican en menor volumen o cuando la producción implica una mezcla de diversos o varios productos.
Consideremos, por ejemplo, la sujeción que requiere el adhesivo que une los elementos de un ensamble en una cámara digital, similar a los que se encuentran en teléfonos celulares o cámaras compactas. Una vez aplicado el adhesivo, los elementos de la cámara deberán apilarse sobre un sustrato y a continuación, asegurarse con una fuerza de retención que proporcione la misma presión en todo el ensamble para garantizar una alineación consistente. Incluso con el curado por UV, que puede endurecer la unión del substrato en cuestión de segundos, las acciones de sujeción y desunión de las piezas requieren el trabajo de personas o procesos adicionales para poder completar la pieza. Toda esta manipulación, independientemente de las sujeciones y las herramientas, añaden gastos adicionales de mano de obra en piezas.
Como alternativa al proceso de sujeción tradicional, Emerson ha desarrollado un método nuevo y más rentable que implica el uso de tachuelas o “remaches” termoadhesivos de plástico. Este método se basa en la tecnología PulseStaking de BransonTM, una variante de los tradicionales procesos de remachado térmico con punta caliente. PulseStaking emplea una punta patentada (con control de temperatura mediante pulsos de calor y frío) que puede regular con precisión la temperatura de fusión del plástico (véase la figura 1).
Como resultado, dicho proceso puede remachar o estampar elementos plásticos complejos y poco espaciados, de forma individual o múltiple, en función de la herramienta, sin el riesgo de derretir estructuras cercanas. De este modo, PulseStaking puede emplearse en una serie de ensamblajes de amplias características en los que no son posibles los habituales procesos con punta caliente.
Usar tachuelas o remaches termoadhesivos de plástico para reemplazar las abrazaderas es un proceso relativamente simple. Comienza en la mesa de dibujo del producto, cuando se pide a los diseñadores que aumenten los diseños de productos unidos con adhesivos con características específicas, como superficies ligeramente agrandadas en algunos componentes. Dichas características o superficies se utilizan para acomodar pequeños orificios que permiten la inserción de micro tachuelas o micro remaches. Hasta la fecha, dichos remaches pueden tener un diámetro mínimo de 0,065 pulgadas.
Son los remaches, que una vez colocados proporcionan la fuerza de retención necesaria para reemplazar las piezas de sujeción mecánicas. El tamaño y la solidez del acabado de los remaches en cualquier diseño de producto es determinado por el proceso de curado del adhesivo y del producto, esto se valida mediante una evaluación de la soldadura, pruebas de resistencia a la tracción u otros métodos durante el proceso de diseño/rediseño del producto. Una vez completado este proceso de diseño/rediseño, la nueva pieza estará lista para la fabricación a gran escala.
Durante el montaje, justo después de la aplicación del adhesivo, las piezas coincidentes del producto (en este caso, los elementos que componen un módulo de la cámara digital) se alinean y se colocan en una plataforma PulseStaking automatizada (véase la figura 3). La herramienta PulseStaking termosella simultáneamente las tachuelas, uniendo permanentemente las contrapartes en cuestión de segundos. De este modo, se eliminan en un solo paso la necesidad de sujeciones y los costos de mano de obra, automatización y herramientas para adicionales para las operaciones de sujeción/desunión.
Las oportunidades de ahorro de tiempo y dinero en diversos mercados (productos electrónicos, automotriz, electrodomésticos, medicina, etc.) son potencialmente importantes. Consideremos por ejemplo una pieza unida con adhesivo ensamblada a gran volumen de producción anual de 1 millón de unidades. Si cada pieza requiere una media de 15 segundos de trabajo para la sujeción/desunión, la mano de obra empleada equivale a 4.166 horas al año (unos dos trabajadores a jornada completa). Automatizar el proceso de sujeción con un proceso PulseStaking en línea podría acelerar drásticamente la producción, ofrecer una rápida amortización, reducir el trabajo en curso, mejorar el rendimiento y la calidad de la producción, permitiendo así asignar otras tareas menos tediosas a valiosos empleados.
SOBRE EL AUTOR
Mark Arisman es gerente de segmento, bienes de consumo, de Branson en Emerson en el Medio Oeste. Mark es graduado en Ingeniería Eléctrica por la Universidad de Illinois y cuenta con una amplia experiencia en semiconductores, diseño electrónico y automatización industrial. Su formación y experiencia le otorgan un gran conocimiento en el diseño de productos en el ámbito de los bienes de consumo. En Emerson, Mark brinda apoyo a los clientes con los desafíos de diseño y ensamble de productos, garantizando la disponibilidad de las soluciones más eficientes para dispositivos médicos, productos electrónicos y aplicaciones generales de embalaje de productos.
Para mas información referente a este artículo o una cotización contacte con:
Froebel Flores
Marcom Leader LATAM
Froebel.flores@emerson.com
