Es importante tener en cuenta las siguientes características de material al seleccionar un material termoplástico.
La cristalinidad de un material identifica el estado del polímero a temperaturas de procesamiento y puede variar entre un estado amorfo a uno cristalino. Los polímeros amorfos carecen de cualquier estratificación y conservar este estado en condiciones ambientales. Los polímeros cristalinos presentan una disposición ordenada de moléculas de plástico, lo que permitirá que las moléculas se ajusten más estrechamente.
El alcance de la cristalinidad viene determinado por la temperatura y el tiempo. Una mayor velocidad de refrigeración se asocia a niveles inferiores de contenido cristalino. Los niveles inferiores de contenido cristalino se asocian a una mayor velocidad de refrigeración. En piezas moldeadas introducidas, las regiones gruesas se enfrían más lentamente que las delgadas y, por lo tanto, tienen un mayor contenido cristalino y contracción volumétrica.
La temperatura de molde es la temperatura de la superficie del molde que entra en contacto con el polímero. Ésta afecta a la velocidad de refrigeración del plástico y no puede ser mayor que la temperatura de expulsión de un material específico.
La temperatura del plástico fundido es la temperatura de fusión. Si se aumenta la temperatura de fusión, se reduce la viscosidad de un material. Además, un material más caliente reduce el grosor de la capa congelada. La disminución de la capa congelada implica que la tensión de corte es menor, ya que la constricción de flujo es inferior. Esto da como resultado una menor orientación del material durante el flujo.
El calor específico (Cp) es la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de una unidad de masa de material un grado centígrado. Básicamente se trata de una medida de la capacidad de un material para convertir la entrada de calor en un aumento de temperatura real. Se mide a la presión atmosférica y con un rango de temperaturas hasta la temperatura de procesamiento máxima del material.
La ficha Propiedades térmicas del cuadro de diálogo Material termoplástico muestra los datos de calor específicos en formato de tabla, como se indica a continuación:
La conductividad térmica (k) de un material es la velocidad de transferencia de calor mediante conducción por unidad de longitud en grados Celsius. La conductividad térmica es una medida de la velocidad con la que un material puede disipar el calor. Esta tasa se mide bajo presión y con un rango de temperaturas. La unidad de medida es W/m-ºC (vatios por metro Celsius).
La ficha Propiedades térmicas del cuadro de diálogo Material termoplástico muestra también los datos de conductividad térmica del material en formato de tabla, como se indica a continuación:
La viscosidad del material es una medida que indica su capacidad de flujo con una presión aplicada. La viscosidad del polímero depende de la temperatura y la relación de esfuerzo cortante. Por lo general, a medida que aumentan la temperatura y la relación de esfuerzo cortante del polímero, la viscosidad disminuye, lo que para indica una mayor capacidad de flujo con una presión aplicada. La base de datos de materiales proporciona el índice de viscosidad de los materiales en la ficha Propiedades reológicas para que pueda comparar la facilidad de flujo. En el índice de viscosidad, se presupone una relación de esfuerzo cortante de 1000 1/s y se muestra la viscosidad a la temperatura especificada entre paréntesis.
Autodesk ofrece modelos de pvT para tener en cuenta la compresibilidad del material durante un análisis de llenado o de llenado y compactación. Un modelo de pvT es un modelo matemático que utiliza distintos coeficientes para diferentes materiales y que proporciona una curva de presión en relación con el volumen y la temperatura.
Un análisis basado en datos de pvT es más preciso, ya que las iteraciones de la temperatura y la presión en cada punto del modelo aumentan la intensidad del cálculo. Sin embargo, este análisis es idóneo para modelos complejos que presentan grandes cambios repentinos de grosor.
Los materiales compuestos contienen rellenos que se añaden a los polímeros para el moldeo por inyección. Los rellenos aumentan la resistencia del polímero y garantizan la producción de piezas de buena calidad. La mayoría de compuestos comerciales contienen entre un 10% y un 50% de fibras por peso. Estas condiciones se consideran suspensiones concentradas en las que se aplican interacciones de fibras mecánicas e hidrodinámicas. En los compuestos moldeados por inyección, las distribuciones de orientación de la fibra se dividen en capas. La velocidad de llenado, las condiciones de procesamiento y el comportamiento del material afectan a la distribución de orientación de la fibra.
A medida que se enfría el plástico, la contracción volumétrica provoca que las cotas cambien de forma significativa. La principal factores que afectan a la contracción son la orientación de la refrigeración, la cristalinidad y las concentraciones de calor.
Los distintos materiales pueden afectar de forma diferente al medio ambiente. La familia de polímeros a la que pertenece un material puede proporcionar una indicación inicial de la capacidad de procesamiento de un material, así como de su posible facilidad para reciclarlo. El código de identificación de la resina de un material seleccionado se proporciona para ayudar a identificar la familia de polímeros.
La reducción al mínimo del consumo energético del proceso de moldeo por inyección proporciona tanto ventajas medioambientales como económicas. Se ha desarrollado un indicador de uso de energía para cada material de la base de datos de materiales termoplásticos. Este indicador se basa en la presión de inyección prevista y el tiempo de refrigeración de un conjunto de geometrías y grosor de piezas.
Tanto el código de identificación de la resina como el indicador de uso de energía se almacenan en los datos de materiales termoplásticos.