Curado UV de piezas tridimensionales (3D)

El curado UV de piezas con formas complejas puede constituir un desafío porque el curado UV funciona con "línea de visión", lo que quiere decir que cada punto de una superficie tiene que ver la energía ultravioleta para curar el revestimiento. Las áreas ocultas o sombreadas se quedan sin curar (se mantienen húmedas).

Curado UV de piezas tridimensionales

A día de hoy, el curado UV está siendo utilizado con éxito en piezas complejas tridimensionales, incluyendo módulos de iluminación en automoción, piezas plásticas de molde como carcasas de teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos, productos de madera torneados, pelotas de golf, carcasas de motores eléctricos y piezas de materiales compuestos basados en fibra de vidrio.

¿Su pieza 3D se puede revestir con ultravioletas?

Heraeus Noblelight tiene muchos años de experiencia en proyectos de curado ultravioleta 3D. La siguiente información le puede ayudar a decidir si el curado UV puede ser adecuado para su pieza o producto 3D.

Química

Aplicación de revestimientos curables con UV

Aplicar revestimientos a piezas 3D, incluido el revestimiento mediante espray o el revestimiento de flujo requiere revestimientos de baja viscosidad que, en muchos casos, no se pueden lograr fácilmente al 100% con un sistema curable con ultravioletas.

A menudo se añaden pequeñas cantidades de disolventes orgánicos para cumplir los requisitos de viscosidad. Si bien esto no es ideal, los fabricantes no lo ven como un problema insuperable.

Por supuesto, el objetivo último son revestimientos curables con ultravioletas que sean sólidos al 100%, pulverizables o aplicables por flujo, y algunos están disponibles. Los revestimientos de polvo UV también son una forma de sistemas sólidos al 100% para piezas 3D.

Revestimientos híbridos UV/térmicos

Los revestimientos híbridos de curado dual (combinación de UV y térmico) son otra opción especialmente apta para revestir piezas con áreas de sombra o para reequipamiento en situaciones en las que ya haya hornos térmicos. Añadir ultravioletas a una línea de curado térmico puede aumentar significativamente las velocidades de la línea y la calidad del revestimiento. Estos sistemas híbridos requieren temperaturas de cocción mucho menores – y durante periodos más cortos – que sus homólogos 100% térmicos. Además, la pieza puede estar seca al contacto en todas las áreas después de la exposición a ultravioletas, reteniendo así la ventaja de un menor riesgo de contaminación. Los sistemas híbridos retienen todas las prestaciones mejoradas de los revestimientos curables con UV al 100% en lo que se refiere a mejor resistencia a arañazos, astillamientos y rozaduras, etc.

Aunque Heraeus Noblelight no vende revestimientos curables con UV, porporcionamos una lista de empresas que pueden tener un revestimiento que satisfaga sus necesidades.

Diseño de lámpara de curado UV

La variedad de formas y tamaños, ángulos y curvas, bordes y hendiduras presentes en un objeto tridimensional requiere que las lámparas suministren energía UV a todas las superficies.

Muchas aplicaciones en revestimiento industrial tridimensional requieren el curado de revestimientos "ópticamente gruesos"; es decir, revestimientos que tienen una alta absorbencia de luz UV. Esto tiene como efecto disminuir rápidamente la densidad de energía de los UV a medida que penetran en el revestimiento. Para garantizar un curado adecuado, suficientes UV deben alcanzar el fondo del revestimiento. Los revestimientos con alto peso de película, pigmentación o niveles de relleno presentan el mayor desafío para lograr un buen curado exhaustivo. Proporcionar UV de alta irradiancia de pico al revestimiento maximiza el curado exhaustivo. En los sustratos planos, se garantiza un curado adecuado utilizando reflectores elípticos y garantizando que el revestimiento pasa por el área de máxima irradiancia de pico, donde se concentra la energía UV. Al curar revestimientos de objetos tridimensionales, esto resulta mucho más difícil.

Un sistema de lámparas compactas modulares se puede implementar para seguir los contornos de una pieza o con áreas específicas como diana. Modificando la cavidad del reflector elíptico de la lámpara ultravioleta de microondas, se puede variar el foco, alejándolo de la cara del frontal de la lámpara y ensanchando el área focal. Esto reduce la elevada irradiancia de pico, pero permite un nivel de irradiancia más consistente que se obtiene a lo largo de una distancia mayor al tiempo que se sigue manteniendo la ventaja de los rayos convergentes y divergentes para minimizar las sombras. Consulte una comparativa en la Tabla 1.

Tabla 1 - Comparativa de valores de irradiancia pico en W/cm2, 240 W/cm lámpara (600 W/pulgada)

Distancia de la lámpara a la pieza
Tipo de reflector 50mm 100mm 150mm
Elíptico estándar 2.45 0.46 0.14
Elíptico modificado 1.63 0.65 0.21

Uso de robótica

Lámparas UV en robots

Montar lámparas de curado UV en dispositivos robóticos puede producir grandes ventajas para curar piezas 3D. Funciona particularmente bien, y tiene la máxima eficiencia en costes, cuando la línea de producción contiene una mezcla de formas y tamaños difíciles de cubrir con una disposición "estática" de lámparas. Los robots permiten un fácil acceso a áreas de sombra que podrían ser de acceso imposible para las lámparas fijas.

Problemas a considerar al utilizar robótica:

  • La lámpara UV debe ser suficientemente robusta para resistir las oscilaciones de aceleración y desaceleración del brazo robótico.
  • La lámpara debe ser capaz de funcionar de manera eficiente y fiable en diversas posiciones.
  • Asegúrese de que haya suficiente espacio para permitir que el movimiento del robot cubra todas las áreas.
  • El robot debe estar programado para garantizar que proporcione la energía UV correcta para todas las piezas. Si la pieza se tiene que revestir mediante pulverización robótica, por ejemplo, el sistema de curado robótico puede seguir esencialmente el mismo patrón y recorrido que el robot aplicador del revestimiento.

Soluciones de curado UV personalizadas para piezas 3D

Una solución de diseño personalizado para el curado UV de piezas tridimensionales depende de varios factores críticos:

  • El tamaño total y la forma de la pieza, incluyendo qué superficies, bordes y ángulos se tienen que curar, las potenciales áreas de sombra, y la mezcla de piezas que pasan por la línea de producción
  • El mecanismo de transporte de la pieza, incluida la orientación de la pieza, cómo se sujetan las piezas y se presentan a las lámparas UV (elemento individual o lotes, colgando o en portapiezas, girando o fijas)
  • La velocidad o productividad de la línea, incluyendo cuánto tiempo se necesitará para lograr la energía UV requerida, y las restricciones de espacio
  • Los requisitos de exposición del revestimiento, incluidas las especificaciones de irradiancia, gama de longitudes de onda, tiempo, y exposición a infrarrojos que produzcan las propiedades físicas requeridas
  • La energía UV y la irradiancia, incluyendo el número de lámparas necesarias, qué potencia de lámpara y posición de lámpara logran la exposición más uniforme para garantizar que las piezas cumplan la especificación requerida de uso final

La energía UV y la irradiancia, incluyendo el número de lámparas necesarias, qué potencia de lámpara y posición de lámpara logran la exposición más uniforme para garantizar que las piezas cumplan la especificación requerida de uso final:

Instalación UV Aplicaciones de diseño
Lámparas modulares con movimiento individual montadas sobre un marco fijo Lentes de faro de policarbonato

Lámparas modulares con movimiento individual combinado con el giro del objeto Motores revestidos mediante pulverización
Pieza revestida sujetada con robot y rotada baja lámpara fija Piezas pequeñas e intrincadas utilizadas en electrónica de consumo
Lámpara UV montada sobre un robot Amplia gama de cajas de plástico y marcos
Lámparas fijas y lámparas montadas sobre robot Revestimiento sellante en paneles del cuerpo SMC
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