Desarrollo de productos y procesos: Donde se materializan las ideas

Las iniciativas de investigación y desarrollo de Drake se centran en los polímeros de ultra alto rendimiento, y nuestro trabajo abarca múltiples áreas de la tecnología. La clave -y la columna vertebral de nuestra empresa- es la tecnología del proceso de fusión. Nos centramos en el desarrollo de condiciones ideales para el moldeo por inyección y la extrusión de nuevas configuraciones de formas de stock a partir de materiales de nuestra cartera, así como de nuevas formulaciones de plásticos de alto rendimiento. El objetivo: preservar las propiedades óptimas de cada polímero que procesamos para que no sólo entreguemos piezas para imprimir, sino también materiales que rindan al máximo en esas piezas.

El equipo de ingeniería de Drake utiliza los conocimientos de la ciencia de los polímeros, los últimos paquetes CAD/CAM, el software de simulación, la automatización y los controles avanzados, los conocimientos de diseño mecánico y los años de experiencia en el procesamiento de plásticos de ultra alto rendimiento para diseñar, desarrollar y construir maquinaria y utillaje de moldes y matrices exclusivos para estos materiales. Este enfoque de equipos especializados sin excusas conduce a procesos que producen materiales con propiedades optimizadas y una calidad insuperable. También establece la metodología del proceso para la extrusión de nuevas configuraciones de formas de stock que amplían la gama de aplicaciones de los plásticos de ultra alto rendimiento. Los resultados incluyen el exclusivo Seamless Tube® de Drake y los mayores diámetros de varilla extruida y espesores de placa disponibles comercialmente en el mundo.

El equipo de ingeniería de Drake Plastics también trabaja en colaboración con los clientes para desarrollar sus formulaciones de polímeros patentadas en formas de stock para sus propios usos. Esto suele abarcar varias capacidades que Drake tiene en el lugar. Los proyectos llave en mano pueden incluir la conversión de múltiples formulaciones de polímeros, la validación del rendimiento de los materiales en nuestro laboratorio de pruebas termomecánicas y la producción de piezas prototipo en nuestra operación de mecanizado CNC de precisión para la evaluación del cliente.

Nuestro trabajo con los clientes también incluye el desarrollo de aplicaciones. Aplicamos más de dos décadas de experiencia para ayudar a optimizar los diseños de sus piezas, hacer coincidir el polímero y el grado óptimos con el rendimiento requerido en las condiciones de uso final, y elegir el método de producción adecuado para cada pieza.

En todos los casos, medimos el éxito fabricando productos que ofrezcan sistemáticamente todo el potencial de las propiedades de cada polímero con el mayor nivel posible de calidad y consistencia.

DSC (Differential Scanning Calorimetry) analysis conducted in Drake’s testing lab characterizes thermal properties of high-performance polymers.

Extrusión: Una tecnología innovadora impulsada por las necesidades del cliente

Los avances en la tecnología y el diseño de equipos para la extrusión de termoplásticos de muy alto rendimiento caracterizan la historia de Drake. La inventiva también lo hace. El motor de todo ello: cada producto de Drake shapes surgió de la satisfacción de las necesidades y los retos planteados por los clientes.

Más de dos décadas de «primicias» tecnológicas de Drake incluyen los mayores diámetros de varilla y grosores de placa del mundo en Torlon PAI, PEEK y Ryton PPS. Desde el primer día, nuestra continua inversión en desarrollo -basada en las peticiones de los clientes- ha dado como resultado que Drake’s ofrezca la más amplia gama de calidades y eficientes tamaños y configuraciones de formas en stock en todos nuestros materiales plásticos de ultra alto rendimiento.

Nuestro equipo tecnológico colabora con los clientes para desarrollar productos extruidos únicos que amplían el potencial de resolución de problemas de estos polímeros de alto rendimiento a áreas totalmente nuevas. Las láminas y películas delgadas de Drake PAI, por ejemplo, ofrecen ahora un sustrato adhesivo delgado, duro, duradero, resistente a altas temperaturas y a los productos químicos, con unas propiedades eléctricas y de desgaste excepcionales, sin el gasto que supone partir de una chapa más gruesa y fresarla hasta obtener las dimensiones delgadas necesarias.

La inversión continua de Drake en el desarrollo asegura que nuestros clientes tengan acceso a la más amplia gama de tamaños y configuraciones de formas de stock eficientes en todos nuestros materiales plásticos de ultra alto rendimiento. Además del trabajo de desarrollo, nuestras importantes inversiones en curso en la capacidad de extrusión sostienen nuestra trayectoria de décadas de servicio al cliente fiable y receptivo.

The world’s largest rod diameters and plate thicknesses are part of Drake’s unparalled range of ultra high-performance stock shape sizes and configurations.

Tubo sin soldadura

Un enfoque inventivo de la extrusión de tubos condujo al desarrollo del exclusivo Seamless Tube® de Drake fabricado con Torlon® PAI y Ultem™ 2300. Como su nombre indica, Drake extruye tubo en estos plásticos de ultra alto rendimiento sin costuras, también denominados líneas de soldadura. Las líneas de soldadura son propensas a la formación de grietas, porosidad y problemas de estabilidad dimensional. De hecho, una línea de soldadura en PAI puede tener tan sólo la mitad de la resistencia del material homogéneo que la rodea. La uniformidad del polímero en todo el tubo también contribuye a un rendimiento constante de las piezas acabadas en uso. El tubo sin soldadura también ofrece un ahorro sustancial de costes en las aplicaciones de gran volumen de piezas OD/ID frente al mecanizado del ID a partir de la varilla, al reducir el consumo de material, el tiempo de mecanizado y el desgaste de las herramientas.

Seamless Tube developed by Drake Plastics eliminates weld lines for uniformly high strength under internal or external pressure.

El intenso impulso de Drake por los métodos de producción ajustada también condujo al desarrollo de Seal Segments®. Estos exclusivos arcos extruidos están disponibles para conseguir cualquier diámetro superior a 16″ / 400 mm. Se pueden obtener tamaños personalizados e ilimitados con un utillaje muy económico gracias al diseño modular de las matrices de Drake.

Los segmentos de las juntas pueden mecanizarse con las tolerancias de acabado requeridas para las juntas divididas y las juntas y cojinetes segmentados. La reducción resultante de la pérdida de material reduce los costes en un 50% o más en comparación con la fabricación de la misma pieza a partir de tubo moldeado por compresión, y el ahorro es cuatro veces mayor en comparación con el mecanizado de piezas a partir de placas. Además, Drake proporciona segmentos de sellado en arcos que superan la longitud de la pieza requerida, por lo que las mitades o segmentos que se acoplan pueden formarse rápida y fácilmente. Esto elimina la necesidad de dividir los tubos moldeados por compresión, unir las secciones con clavijas y bandas y mecanizar todo el conjunto hasta conseguir una configuración redonda adecuada para el mecanizado final de las piezas acabadas.

Los Segmentos de junta Drake® están disponibles en todos los grados de Torlon PAI y PEEK . A diferencia de los tubos moldeados por compresión, los segmentos de sellado se suministran con propiedades procesadas por fusión y certificaciones del fabricante de resina según las normas AMS, ASTM y Mil-P.

Seal Segments - another Drake exclusive - are arc-shaped extrusions used to make split or segmented seals and bearings in any diameter over 16” (400mm).

Las formas personalizadas son otra de las capacidades que ofrece Drake en función del cliente. Esto incluye formas para piezas de gran volumen en tamaños muy cercanos a las dimensiones de la pieza final. Esto mejora la eficiencia y reduce la pérdida de material en el mecanizado. Drake también extruye longitudes rentables a medida, ideales para aplicaciones de máquinas de tornillo de gran volumen. Algunas máquinas requieren casi un pie lineal (300 mm) de material de sujeción, lo que repercute en gran medida en el rendimiento de la varilla de metro estándar o de 4 pies (1,22 M). Para paliar esta importante pérdida de material, Drake ofrece longitudes personalizadas de hasta 3 metros. (3,0M) a petición.

Drake también extruye formas personalizadas para clientes que proporcionan sus propias formulaciones de resina y desean ofrecer sus productos en formas extruidas o piezas mecanizadas para sus propios requisitos especializados.

Todos estos servicios personalizados respaldan nuestro esfuerzo por ofrecer a los clientes productos, tamaños y servicios que no están disponibles en otros sectores de la industria de fabricación de formas extruidas.

Coordinate Measuring Machines (CMM) verify precision CNC-machined tolerances for components like this this electrical block as part of Drake’s rigorous quality assurance protocol.

Las capacidades de mecanizado de precisión y la experiencia de Drake están totalmente dedicadas a la producción de piezas de alta calidad a partir de formas de stock de plásticos de ultra alto rendimiento. Esto incluye las formas producidas por Drake extruidas a partir de Torlon PAI, Victrex y KetaSpire PEEK, incluyendo el XT-920 PEEK de alta temperatura, Ultem PEI, AvaSpire PAEK, Ryton R4 PPS y Drake PAI, así como Vespel, Meldin (PI), Celazole PBI y otros polímeros de ultra alto rendimiento.

Los componentes mecanizados a partir de estos plásticos de ultra alto rendimiento deben soportar a largo plazo entornos de aplicación extremadamente severos. Conseguir el máximo rendimiento de cada material y garantizar que las piezas acabadas tengan un rendimiento constante depende en gran medida de la experiencia y los conocimientos en materia de procesamiento y mecanizado, junto con maquinaria de primera calidad en un entorno controlado. Drake ofrece un nivel de conocimiento único en la combinación de la producción de formas con el mecanizado de precisión. Se basa en décadas de exitosa experiencia en la extrusión, luego en la disección y el análisis de formas y en el desarrollo de técnicas y métodos para el mecanizado CNC de plásticos de ultra alto rendimiento para clientes de todo el mundo.

Los ingenieros trabajan habitualmente con Drake en los múltiples factores relacionados necesarios para producir los componentes mecanizados óptimos. Nuestra experiencia en polímeros y sus propiedades, en la fabricación de formas y piezas, en la orientación de las fibras, en las tolerancias, en los acabados superficiales y en las operaciones de recocido y poscurado, todo ello entra en juego para maximizar el rendimiento de cada componente que mecanizamos.

Muchas aplicaciones también requieren prototipos para garantizar el ajuste y el acabado y, a menudo, para validar que los materiales y los diseños de las piezas funcionan en condiciones rigurosas de uso final. Drake se ha comprometido a realizar inversiones continuas en máquinas CNC de 5 ejes de última generación y en tornos de herramientas en vivo para garantizar la calidad y la conformidad de las piezas, así como la capacidad necesaria para los rápidos plazos de entrega de las piezas prototipo que a menudo se requieren, y la entrega fiable de las piezas de producción, independientemente de su destino en todo el mundo.

Injection-molded parts produced under Drake’s tightly controlled process conditions demonstrate consistently high quality and performance.

El procesamiento por fusión de plásticos de ultra alto rendimiento exige una sólida comprensión del comportamiento de cada polímero para lograr su rendimiento óptimo. Esto es especialmente cierto en el caso del moldeo por inyección. Las altas temperaturas de fusión y la geometría de la cavidad del molde y las condiciones de procesamiento tienen un efecto dramático en las propiedades físicas. Cada polímero es también único, y su estabilidad de fusión, la orientación de las fibras y el comportamiento del flujo tienen que ser tenidos en cuenta en las condiciones del proceso y el hardware.

Comenzamos cada proyecto de moldeo con un conocimiento profundo de los requisitos de la pieza del cliente y del rendimiento que se espera de la resina especificada. A continuación, empleamos una combinación de experiencia, software de simulación de flujo de molde y análisis de elementos finitos para conseguir un molde bien diseñado para el material específico, el diseño de la pieza y los volúmenes de producción. A continuación, construimos el molde con aleaciones especiales para que tenga una vida útil larga y fiable y lo respaldamos con nuestra garantía Drake, normalmente de 10 años.

Para acortar el tiempo de construcción, mantenimiento y reparación de los moldes de inyección, Drake ha invertido en nuestro propio taller de fabricación de moldes en nuestro departamento de ingeniería. Las capacidades internas incluyen el rectificado y el mecanizado de precisión, así como las capacidades de electroerosión para lograr detalles y acabados finos como se requiere para las cavidades de los moldes de inyección.

Drake Plastics aporta una experiencia inigualable en este campo, con más de dos décadas de resultados probados en el procesamiento de polímeros de ultra alto rendimiento. Nuestra experiencia en moldeo por inyección abarca una amplia gama de formulaciones de Torlon® PAI, Victrex® y KetaSpire® PEEK, XT-920 PEEK de alta temperatura, Ryton® R4 PPS, AvaSpire® PAEK y Ultem™PEI. También incluye compuestos poliméricos especiales de alto rendimiento de empresas como RTP y Foster Corp., así como formulaciones propias de los clientes.

Lean manufacturing principles at Drake often yield cost savings for customers, as is the case with this part that transitioned from machining to injection molding as volume increased.

Nuestras máquinas de moldeo por inyección Toyo, que van de 35 a 300 toneladas, proporcionan una gama versátil de piezas con tolerancias de precisión de 0,03 a 20 onzas (0,85 a 570 gramos). Las máquinas totalmente eléctricas están equipadas con el sistema eDART® de RJG, que monitorea y controla las condiciones en la cavidad para entregar piezas moldeadas por inyección altamente consistentes, disparo a disparo, corrida a corrida año tras año. Al dimensionar los barriles y los perfiles de los tornillos en función de cada polímero, formulación y tamaño de la inyección, nuestros especialistas en moldeo minimizan el tiempo de permanencia de cada material a altas temperaturas de fusión para evitar su degradación y preservar sus propiedades óptimas en cada pieza que moldeamos. Nuestras máquinas también están configuradas para permitir el acuñado por compresión de las piezas en la cavidad del molde después de la etapa de inyección. Esta capacidad nos permite ofrecer piezas moldeadas por inyección a partir de polímeros de ultra alto rendimiento con secciones transversales de hasta 2,0″ / 50 mm sin grietas ni porosidad.

Gracias a sus capacidades de moldeo por inyección y de mecanizado de piezas de precisión, Drake puede moldear por inyección piezas con tolerancias o características que no pueden moldearse eficazmente pero que pueden lograrse mediante el mecanizado de acabado después del moldeo.

Además, Drake ofrece formas casi netas moldeadas por inyección que pueden ser mecanizadas en piezas con tolerancias precisas. Esto sirve como un paso rentable para los clientes cuyos volúmenes de piezas mecanizadas aumentan hasta un nivel que permite la inversión en utillaje de forma casi neta de bajo coste, pero no una pieza totalmente moldeada por inyección.

La competencia única de Drake en el moldeo de piezas sin ángulo de inclinación y con secciones transversales pesadas, nuestra capacidad de gestionar la orientación de las fibras y nuestras capacidades de moldeo por inserción complementan nuestra capacidad de ofrecer constantemente piezas moldeadas a partir de termoplásticos de ultra alto rendimiento con los niveles más altos de calidad y rendimiento alcanzables.

Capacidades de acabado y dimensionamiento a medida

Las operaciones secundarias que hemos añadido en respuesta a las peticiones de los clientes respaldan las capacidades principales de Drake. Estos servicios ofrecen soluciones cuando los productos requieren tamaños personalizados precisos listos para la producción, dimensiones y tolerancias más exactas, acabados superficiales excepcionalmente finos o cualquier combinación de estas capacidades.

Drake proporciona espacios en blanco que ahorran mano de obra y rendimiento, cortados a partir de nuestra chapa o placa. Este servicio elimina el corte con sierra y permite a los maquinistas de nuestros clientes centrarse en el trabajo de alto valor. Desde los complejos espacios en blanco casi netos hasta las formas más sencillas, como círculos, cuadrados o rectángulos, lo tenemos cubierto. Estas formas se cortan con un corte estrecho (0,03″/0,0762 mm), una alta precisión de posición (.003″/0,0762 mm) y repetibilidad CNC. Con una presión de 50.000 PSI/ (345 MPa), el chorro de agua de Drake tiene la capacidad de cortar formas de hasta 4,0″/ 100 mm de espesor.

CNC water-jet cutting produces precision 2-D parts even in complex geometries that save Drake’s machining customers time and material.

Laminado y pulido de precisión

El nuevo equipo de lapeado de doble cara de Drake Plastics utiliza controles CNC para lapear piezas en bruto de forma eficaz y precisa. Nuestra operación es capaz de lapear y pulir con precisión las superficies de las piezas que son planas y paralelas a los requisitos estrictos de espesor y acabado. La capacidad de tamaño para piezas en bruto o piezas cubre diámetros de varilla de hasta 8,0 pulgadas (203 mm), y piezas de hasta 6,25 pulgadas (158,75 mm) cuadradas.

Las partes típicas en las que estas operaciones son beneficiosas incluyen:

  • Piezas que necesitan una planicidad y un paralelismo extremos con acabados superficiales pulidos
  • Zócalos, nidos y piezas en bruto de contactores utilizados en la industria de los semiconductores a partir de materiales como Torlon 5030 y 4203 PAI, PEEK relleno de cerámica, Vespel SP-1 y otros
  • Válvulas y componentes utilizados en HPLC (cromatografía líquida de alta resolución)
  • Placas de válvulas del compresor
Precision-lapping at Drake yields blanks with flatness and parallelism unachievable with traditional milling equipment, enabling customers to machine tighter tolerance parts in less time.

Rectificado sin centros

Drake suministra varillas rectificadas sin centro para las operaciones de mecanizado de tornillos suizos CNC de sus clientes o para la sujeción de trabajos de pinzas o para clientes que necesiten diámetros exteriores de piezas largas y cilíndricas rectificadas con tamaños y acabados precisos. Nuestra capacidad de rectificado sin centros abarca desde varillas de 0,125 a 2,0 pulgadas (3,0 a 50 mm) de diámetro.

Centerless ground rod helps Drake customers reduce machining time and achieve high-precision parts consistently. It also enables collet work-holding for lights-out manufacturing.