Método Taguchi para la optimización de parámetros en la simulación numérica del proceso de inyección de plástico
DOI:
https://doi.org/10.37636/recit.v6n4e269Palabras clave:
Simulación numérica, Inyección de plásticos, TaguchiResumen
El trabajo plantea el uso de Método Taguchi para la optimización de parámetros en la simulación numérica del proceso de inyección de plástico para reducir el desplazamiento total en el producto. Se identificaron las variables de temperatura de derretimiento, tiempo de enfriamiento, tiempo de llenado, y tiempo de mantención. Se plantea la utilización de diseño de experimentos de Taguchi de tres niveles y cinco factores, que suman un total de 27 iteraciones del experimento. El análisis de señal a ruido determinó que los dos parámetros más influyentes en la disminución de desplazamiento fueron temperatura de derretimiento y tiempo de mantención de presión. Tras el análisis de la varianza y la interpretación de gráficas de señal se plantearon dos experimentos cuyos valores demostraron una mejora de 27 % (5.0349 mm) y 31.43% (4.7485 mm), respectivamente, en comparación a los valores de control (6.9252 mm). Mediante el uso de las herramientas permite. Mediante el uso de Taguchi y SolidWorks plastic se logró disminuir la variación de la deformación y la detección de las principales variables que afectan en el proceso de llenado de la pieza aplicando el método propuesto.
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P. Srikhumsuk, S. Butdee, C. Nitnara,” Study on injection molding parameters on PET with bio-plastic material and hot runner mold,” Materials Today: Proceedings, 2023. doi.org/10.1016/j.matpr.2023.07.168 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.07.168
S. Kitayama, K. Tamada, M. Takano, S.Aiba, “Numerical optimization of process parameters in plastic injection molding for minimizing weldlines and clamping force using conformal cooling channel,” Journal of Manufacturing Processes,vol. 32, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.04.007
doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.04.007
N.A.Wahab, I.N. Ahmad, M. A. Omar, R. Sauti, J. Saedon, “Determination of optimised solvent debinding parameters of injection moulded 316L stainless steel using Taguchi approach,” Materials Today: Proceedings,vol.16, no. 4, pp. 2357-2366,2019.
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.06.139 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.06.139
L. Flórez, “Problemas en piezas moldeadas por inyección,” 2021. [Online]. Available: https://www.plastico.com/es/noticias/como-solucionar-problemas-en-piezas-moldeadas-por-inyeccion.png
B. Ravikiran, D. K. Pradhan, S. Jeetb, D. K. Bagal, A. Baruab, S. Nayak,” Optimización paramétrica del moldeo por inyección de plástico para el moldeo de polímeros FMCG (PMMA) utilizando el algoritmo de optimización híbrido Taguchi-WASPAS-Ant Lion” materialstoday: proceedings, vol.56, no.5,pp.2411-2420,2022. doi.org/10.1016/j.matpr.2021.08.204 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.08.204
G. Singh, M. k. Pradhan, A. Verma “Optimización de respuesta múltiple de los parámetros del proceso de moldeo por inyección para reducir el tiempo de ciclo y la deformación,” materialstoday, proceedings ,vol.5,no.2,pp.8398-8405,2018. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.534 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.534
A. H. Ridho, C. Feng-Jung, H. Sheng-Jye, “Microstructure development analysis of long-glass-fiber-reinforced polypropylene in injection molded spiral-flow,” Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 163, 2022.
https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.107261 DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.107261
D.G. Seong, C. Kang, S.Y. Pak, C.H. Kim, Y. S. Song, “Influence of fiber length and its distribution in three phase poly (propylene) composites”, Composites Part B: Engineering, vol. 168, pp. 218-225, 2019.
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.086 DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.086
W. Kuan-Hsun, C. Ya-Tung,H. Sheng-Jye ,H. Chao-Tsai , P. Hsin-Shu ,”Influence of back pressure and geometry on microstructure of injection-molded long-glass-fiber-reinforced polypropylene ribbed plates,” Polymer Testing, vol. 116, 2022.
https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2022.107797 DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2022.107797
A. Pyata, M. Nikzad, S.S.Vishnubhotla, J.Stehle, E. Gad, ”A simulation-based approach for assessment of injection moulded part quality made of recycled olefins,” Materials Today: Proceedings, vol. 46, no. 1,pp. 311-319,2021. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.169 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.169
K. P. Reddy, B.Panitapu, “High thermal conductivity mould insert materials for cooling time reduction in thermoplastic injection moulds,” in 5th International Conference of Materials Processing and Characterization,vol.4,no.2,pp.519-526,2017. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.01.052 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.01.052
M. Khan, S. K. Afaq, N. U. Khan, S. Ahmad, “Cycle Time Reduction in Injection Molding Process by Selection of Robust Cooling Channel Design,” ISRN Mechanical Engineering, pp.1-8,2014. https://doi.org/10.1155/2014/968484 DOI: https://doi.org/10.1155/2014/968484
R. Sanchez, J. Aisa, A. Martinez, D. Mercado, “On the relationship between cooling setup and warpage in injection molding,” Measurement, vol.45, no.5, pp.1051-1056,2012. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2012.01.039 DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2012.01.039
A.B.D. Shayfull Zamree, S.S. Rahim, A. M. Zain, S.M. Zain, R. Mohd Nasir, Saad, “Improving the Quality and Productivity of Molded Parts with a New Design of Conformal Cooling Channels for the Injection Molding Process,” Adv. Polym. Tech., vol.35, no. 1,pp. 21524,2015. DOI:10.1002/adv.21524 DOI: https://doi.org/10.1002/adv.21524
Z.X. Chen, Z.H. Wan, and C. Guo, “Comprehensive simulation analysis of plastic injection process,” in 2009 Third International Symposium on Intelligent Information Technology Application Workshops. IEEE, Nov. 2009. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/iitaw.2009.80 DOI: https://doi.org/10.1109/IITAW.2009.80
A. Z. Gómez and W. A. S. Castro, “Mejoramiento de la calidad del café soluble
utilizando el método Taguchi,” vol. 22, no. 1, pp. 116–124, Jan. 2014. [Online]. Available: https://doi.org/10.4067/s0718-33052014000100011 DOI: https://doi.org/10.4067/S0718-33052014000100011
W. Kuang and Z. Xue, “Injection process analysis and mold manufacturing for telephone cover,” in 2009 International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation, vol. 2, 2009, pp. 80–83. DOI: 10.1109/ICMTMA.2009.35 DOI: https://doi.org/10.1109/ICMTMA.2009.35
A. Hatim, K. Zohaib, A. U. Y. Syed, H. Syed Rashi, R. Dinesh, Z. S. Muhammad,” Polyetherketoneketone (PEKK): An emerging biomaterial for oral implants and dental prostheses,” Journal of Advanced Research, vol. 28, pp. 87-95, 2021.
https://doi.org/10.1016/j.jare.2020.09.004 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jare.2020.09.004
A.Rabinowitz, P. M. DeSantis, C. Basgul, H. Spece, S.M. Kurtz,”Taguchi optimization of 3D printed short carbon fiber polyetherketoneketone (CFR PEKK), ”Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, vol. 145, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2023.105981 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2023.105981
J. J. Páramo, J. F. R. Arredondo, H. P. Mora, and E. A. Gómez, “Análisis de un proceso de inyección de plástico por interacción fluido estructural y cambio de estado,” Acta Universitaria, vol. 29, pp. 1–18, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.15174/au.2019.2150 DOI: https://doi.org/10.15174/au.2019.2150
H. Gu, J. Sun, J. Jiang, Y. Xu, B. Li, and J. Zhang, “Research on intelligent control of thin-walled plastic parts forming quality based on CAE and DOE technology,” in 2020 11th International Conference on Prognostics and System Health Management (PHM-2020 Jinan). IEEE, Oct. 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/phm-jinan48558.2020.00102 DOI: https://doi.org/10.1109/PHM-Jinan48558.2020.00102
F.T. Weng, Tsochu-Lin, and Y.-Y. Lu, “Parameter analysis of lift component in injection molding,” in 2018 IEEE International Conference on Applied System Invention (ICASI), 2018, pp. 754–757. DOI: 10.1109/ICASI.2018.8394369 DOI: https://doi.org/10.1109/ICASI.2018.8394369
J. Xamán., Dinámica De Fluidos Computacional Para Ingenieros, 1st ed. Palibrio, 2016. https://es.scribd.com/book/524148143/Dinamica-De-Fluidos-Computacional-Para-Ingenieros
W. C. Chen, H. C. Tsai, and T. T. Lai, “Optimization of mimo plastic injection molding using doe, bpnn, and ga,” in 2010 IEEE 17Th International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, 2010, pp. 676–680. DOI: 10.1109/ICIEEM.2010.5646527 DOI: https://doi.org/10.1109/ICIEEM.2010.5646527
J. Antony, "Taguchi or classical design of experiments: a perspective from a practitioner", Sensor Review, vol. 26, no. 3, pp. 227-230,2006. https://doi.org/10.1108/02602280610675519 DOI: https://doi.org/10.1108/02602280610675519
Soporte de Minitab 21,” Espeficicar el diseño para crear diseño de Taguchi”, Copyright © 2023 Minitab, LLC. All rights Reserved,2023. https://support.minitab.com/es-mx/minitab/21/help-and-how-to/statistical-modeling/doe/how-to/taguchi/create-taguchi-design/create-the-design/specify-the-design/?SID=63302
Soporte de Minitab 21” Seleccionar las opciones para Analizar diseño de Taguchi (estático)”, Copyright © 2023 Minitab, LLC. All rights Reserved,2023. https://support.minitab.com/es-mx/minitab/21/help-and-how-to/statistical-modeling/doe/how-to/taguchi/analyze-taguchi-design/perform-the-analysis/select-the-options-static-design/?SID=63406
D.C.Montgomery, “Design and analysis of experiments”. John wiley & sons,2017. https://books.google.com.mx/books?hl=es&lr=&id=Py7bDgAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA1&dq=Montgomery,+D.+C.+(2017).+%22Design+and+Analysis+of+Experiments.%22+John+Wiley+%26+Sons.&ots=X7y3k6SV26&sig=nzJC7MhGd_6KTXKubDCyiOm00hM#v=onepage&q=Montgomery%2C%20D.%20C.%20(2017).%20%22Design%20and%20Analysis%20of%20Experiments.%22%20John%20Wiley%20%26%20Sons.&f=false
Soporte de Minitab 21, “Métodos y fórmulas para Analizar diseño de Taguchi”, Copyright © 2023 Minitab, LLC. All rights Reserved,2023. https://support.minitab.com/es-mx/minitab/20/help-and-how-to/statistical-modeling/doe/how-to/taguchi/analyze-taguchi-design/methods-and-formulas/methods-and-formulas/#:~:text=M%C3%A1s%20peque%C3%B1o%20es%20mejor,-La%20relaci%C3%B3n%20de&text=2)%2Fn)-,donde%20Y%20%3D%20respuestas%20para%20la%20combinaci%C3%B3n%20de%20niveles%20de%20factores,combinaci%C3%B3n%20de%20niveles%20de%20factores.
N. Arslanoglu, A. Yigit “Investigación experimental del efecto de la radiación sobre el confort térmico humano mediante el método Taguchi,” Aplica. Termia. Ing., vol.92, pp. 18-23,2017. 10.1016/j.applthermaleng.2015.09.070
P.J. Ross,” Técnicas Taguchi para la Ingeniería de Calidad”, (segundo), McGraw Hill , Nueva York ,1996 .https://trid.trb.org/view/1182944
A.H. Bademlioglu, A.S. Canbolat , N. Yamankaradeniz , O. Kaynakli, “Investigation of parameters affecting Organic Rankine Cycle efficiency by using Taguchi and ANOVA methods,” Aplica. Termia. Ing., vol.145, pp. 221-228, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.09.032
1016/j.applthermaleng.2018.09.032 DOI: https://doi.org/10.1088/1475-7516/2018/09/032
C. Vidal, V. Infante, P. Peças, P. Vilaça,” Application of Taguchi Method in the Optimization of Friction Stir Welding Parameters of an Aeronautic Aluminium Alloy,” En t. J. Adv. Madre. Fabricante. Carácter. vol.3 pp. 21-26, 2013.
DOI:10.11127/ijammc.2013.02.005 DOI: https://doi.org/10.11127/ijammc.2013.02.005
Y. Tan, M.A. Zulkifli, K. M. Abdullah, “Influence of Processing Parameters on Injection Molded Polystyrene Using Taguchi Method as Design of Experiment”, Procedia Engineering, vol. 184, pp. 350-359,2017.
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.105 DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.105
J. R. Lerma Valero, “Plastics injection molding,” 1st ed. Hanser Publications, 2020. https://www.grafiati.com/es/literature-selections/injection-molding-of-plastics/ DOI: https://doi.org/10.3139/9781569906903.fm
Soporte de Minitab 21,” Seleccionar las gráficas que se mostrarán para Analizar diseño de Taguchi”, Copyright © 2023 Minitab, LLC. All rights Reserved,2023. https://support.minitab.com/es-mx/minitab/21/help-and-how-to/statistical-modeling/doe/how-to/taguchi/analyze-taguchi-design/perform-the-analysis/select-the-analysis-graphs-to-display/?SID=63412
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