Técnicas de cierre para carcasas plásticas

El uso de plásticos en la fabricación es una tendencia cada vez más habitual y que seguirá al alza aún mucho tiempo más.  En tal sentido, los ingenieros deben asegurarse de que los nuevos productos plásticos cumplan con los requisitos de utilización, sin descuidar los costes de los componentes y los tiempos del ciclo de ensamblaje.  Si bien los materiales plásticos ofrecen numerosas ventajas, también pueden plantear complicaciones de fabricación durante el proceso de ensamblaje, que pueden derivar en defectos, desperfectos irreparables en elementos y costes añadidos.  Este documento trata de los beneficios e inconvenientes que presentan los siguientes métodos de cierre utilizados para ensamblar componentes plásticos: pasadores macizos, adhesivos, tornillos, pernos y presillas.

Antes de decantarse por un método de cierre, los diseñadores tienen que pensar si será necesario que su producto pueda abrirse. Por ejemplo, productos como un dispositivo de detección de incendios o un mando a distancia o una llave electrónica de automóvil deben diseñarse pensando en que el usuario pueda abrirlos para sustituir las pilas. Por el contrario, productos tales como un secador de pelo o dispositivos médicos de un solo uso no suelen diseñarse para que se puedan desmontar o revisar. Además, hay componentes específicos que se diseñan de forma que no puedan manipularse, impidiendo al usuario desmontarlos con facilidad (por ejemplo, los componentes electrónicos).

Para cerrar ensamblajes de manera permanente, suelen emplearse pasadores macizos, adhesivos, tornillos, pernos y presillas. Es posible que los diseñadores de producto no necesiten de forma específica que el producto que van a diseñar sea susceptible de abrirse. Aun así, muchos artículos cuentan con métodos de cierre que permiten su apertura, tales como tornillos, para una mayor comodidad o para que los técnicos se familiaricen con el producto. Por ejemplo, tal como se aprecia en la ilustración 1, en la mayoría de las calculadoras de bolsillo se emplean tornillos para acoplar la carcasa de plástico, aun cuando el usuario f inal no necesite abrir el producto durante su vida útil.

Dado que los pasadores macizos y los adhesivos ofrecen una sujeción excelente en productos plásticos, son los dos métodos preferidos para aquellos artículos que deben quedar cerrados de forma permanente para que no puedan manipularse. Con los adhesivos, la sujeción se consigue al adherir un elemento a otro. Por su parte, con los pasadores macizos, la sujeción se logra al deformar el material receptor, lo cual crea una interferencia. Nótese que los pasadores macizos provistos de elementos de sujeción (como estrías o rebabas) son preferibles a las espigas simples porque ofrecen mejor tolerancia a orificios más grandes y reducen la tensión a la que quedan sometidas las piezas de plástico.

Al impedir la manipulación, se reduce el riesgo de ejecución de garantías, así como el riesgo de que los artículos se dañen o sufran por la exposición al entorno (por ejemplo, humedad, partículas). Además, los métodos de cierre que pueden extraerse, como los tornillos, plantean un peligro considerable para la seguridad del usuario en artículos como los juguetes infantiles (peligro de atragantamiento). Por estos motivos, para aquellos artículos que no requieren desmontaje o apertura, se prefieren habitualmente los pasadores macizos y los adhesivos.

Los adhesivos pueden aplicarse con pistolas manuales o con equipos dispensadores automatizados.  Muchas veces, se precisa preparar las superficies para los componentes receptores.  El procedimiento de aplicación del adhesivo durante el ensamblaje es bastante complicado y requiere la intervención de operarios cualificados.  Si se aplica más adhesivo o menos adhesivo de la cuenta en un ensamblaje, pueden generarse fallas.  Además, muchos adhesivos precisan control de temperatura, control de la presión o la mezcla controlada de distintos fluidos antes de entrar en contacto con los componentes receptores.  Una vez aplicado el adhesivo, el proceso de curado puede superar las 24 horas en algunos casos.

El equipo necesario para aplicar adhesivos requiere mucho mantenimiento y control, ya que el uso de estas sustancias es farragoso y los equipos se pueden atascar si entran sustancias contaminantes.  Además, muchos adhesivos tienen una caducidad muy corta.  Todo lo anterior añade costes y complicación al proceso de ensamblaje y también reduce la disponibilidad de maquinaria.  Con tal cantidad de variables en juego, la necesidad de repetir y controlar los procesos puede suponer un verdadero quebradero de cabeza.

Las presillas suelen montarse a mano encajando a presión sus diferentes componentes. El procedimiento de ensamblaje con presillas puede variar mucho, dependiendo del diseño de los componentes que encajan entre sí. Unos tipos de presillas están pensados para poder abrirse y otros están diseñados para quedar cerrados de manera permanente. Al recurrir a las presillas, los fabricantes reducen al mínimo la cantidad total de elementos utilizados en cada montaje. En última instancia, esto reduce costes, inventario y maniobras. Sin embargo, las presillas no ofrecen la misma capacidad de sujeción que otros métodos de cierre, ya que dependen de la fuerza de los componentes plásticos en sí mismos. Las presillas son la mejor opción en casos de conjuntos ensamblados que estarán sometidos a cargas mínimas. No obstante, las presillas tienen cierta propensión a fallar y pueden dar lugar a riesgos en el entorno, como el peligro de atragantamiento.

A la hora de diseñar carcasas de plástico, los diseñadores de productos deben tener en cuenta el rendimiento, la simplicidad, los costes de los elementos de cierre, así como el coste del montaje. Se recomienda que los ingenieros de diseño trabajen con los ingenieros de fabricación en las fases iniciales del diseño para que se tome en consideración el proceso entero de montaje. Con mucha más frecuencia de lo deseable, se da por terminado el diseño de un producto nuevo sin tener en cuenta el tiempo del ciclo de montaje, la tasa de desperfectos irreparables, los costes de mantenimiento o el comportamiento del usuario a lo largo de toda la vida útil del producto.