Modelo en base a diseño de experimentos y elementos finitos para determinar las variables significativas del proceso de termoformado

Abstract

En el proceso de diseño de moldes de termoformado se utiliza la simulación por elementos finitos para saber la geometría que tendrá el producto de un nuevo molde. Para poder diseñar un molde nuevo que produzca envases con la geometría deseada, es necesario de ensayos de prueba y error en la simulación debido a que cada molde tiene una geometría en particular y se desarrolla el proceso de termoformado de forma diferente. Para minimizar la cantidad de ensayos de prueba y error en la simulación se necesita averiguar como afecta las variables de operación en el proceso de termoformado en cada molde. El objetivo general de este trabajo es determinar las variables significativas mediante un modelo en base a diseño de experimentos y elementos finitos del proceso de termoformado. Para ello, primero se realizó un modelo de simulación por elementos finitos del proceso de termoformado en el software Ansys, utilizando los datos de un molde de vaso 5.5 onzas de una máquina modelo RDM-75K marca Illig. Se validó el modelo de simulación con datos de vasos de 5.5 onzas producidos por el molde. Luego, se realizó simulaciones con el modelo validado siguiendo un diseño de experimentos de tipo factorial con 2 niveles y 3 factores. Finalmente, con lo realizado se determinó las variables significativas del proceso de termoformado para el molde de vaso 5.5 onzas y la influencia de las variables analizadas en el espesor del producto resultante.

In the process of thermoforming molds design, finite element simulation is used to know the geometry that will have the product of a new mold. So that we can design a new mold that will produce vessels with the geometry required, we need to make trial and error tests in the simulation because each mold has a particular geometry and this makes modification in thermoforming process. To minimize the amount of trial and error tests in the simulation, we must find out the influence of operating variables in the thermoforming process in each mold. The general objective of this research work is to determine the significant variables using a model based on the design of experiments and finite elements of the thermoforming process. To do this, a simulation model was first performed by finite elements of the thermoforming process in the Ansys software, using the data from a 5.5-ounce vessel mold of an ILLIG RDM-75K model machine. The simulation model was validated with 5.5-ounce vessel data produced by the mold. Then, simulations were carried out with the validated model following a design of experiments, this is factorial type with 2 levels and 3 factors. Finally, the significant variables of the thermoforming process for the 5.5-ounce vessel mold were determined and the influence of the variables analyzed on the thickness of the resulting product.