¿Qué es el moldeo por inyección?

imprint3d está financiado por publicidad y gana dinero con los clics, comisiones por ventas y otras formas.

¿Está pensando en fabricar una gran cantidad de unidades del mismo producto? ¿Quiere fabricarlas a un coste unitario muy bajo? Si respondió afirmativamente a ambas preguntas, entonces vale la pena considerar la técnica de moldeo por inyección. El moldeo por inyección se utiliza para crear todo tipo de productos, como carcasas eléctricas, piezas interiores de automóviles, tapas de botellas, etc.

El moldeo por inyección y el molde

El moldeo por inyección consiste básicamente en inyectar una mezcla de plástico fundido en la cavidad de un molde bien cerrado. El plástico inyectado está caliente al inyectarse y se enfría para tomar la forma del molde. El molde se puede diseñar y fabricar para que se adapte a cualquier forma o tamaño del producto final que se intenta fabricar. El diseño y la creación de un molde es un proceso complejo que requiere mucha habilidad. Para crear el molde se utiliza aluminio o acero. Los moldes se pueden diseñar para producir copias idénticas de una pieza o para producir varias piezas que encajen entre sí.

Material utilizado para inyectar dentro del molde

El material plástico que se utiliza para la inyección es de dos tipos: uno se llama termoendurecible y el otro se llama termoplástico. El plástico termoendurecible se cura de forma permanente y luego se quema si se intenta fundirlo de nuevo. Por lo tanto, una vez que se cura, un plástico termoendurecible no se puede volver a utilizar. Se utiliza una reacción catalítica para preparar el plástico termoendurecible. Las resinas epoxi, de poliéster y fenólicas son algunos ejemplos de plásticos termoendurecibles. Los termoplásticos, por otro lado, se pueden fundir, enfriar, solidificar y luego volver a fundir. El nailon y el polietileno son ejemplos de termoplásticos. Con casi veinte mil compuestos plásticos diferentes disponibles en la actualidad para el proceso de moldeo por inyección, puede estar seguro de que casi cualquier requisito de fabricación se puede satisfacer mediante el moldeo por inyección. Incluso se puede utilizar vidrio caliente para la inyección en un molde.

El proceso real

El moldeo por inyección implica tres máquinas principales: una tolva de alimentación, un barril de calentamiento y un tornillo o ariete alternativo. Primero, se introduce plástico en la tolva. Este plástico está en forma de polvo o granulado. A continuación, el plástico ingresa al barril de calentamiento desde la tolva, donde se derrite debido a la acción de fricción del tornillo alternativo. Finalmente, el plástico fundido se inyecta en la cavidad de inyección del molde. Cuando el plástico se enfría dentro del molde, este se abre y los pasadores expulsores empujan la pieza hacia afuera. Hay ciertos materiales, como el caucho de silicona, que ya están en forma líquida cuando se colocan dentro de la tolva de alimentación. Por lo tanto, no necesitan ningún calentamiento.

Las máquinas de moldeo por inyección están clasificadas según la presión de sujeción de los moldes. Según la viscosidad del plástico y la pieza que se esté creando, se necesitará una máquina de moldeo por inyección con la presión de sujeción adecuada. Por ejemplo, una máquina de 100 toneladas proporcionaría una presión de sujeción de 100 toneladas a los moldes. Esta presión es importante porque si no es lo suficientemente alta, el líquido puede salirse (esta acción se denomina rebaba), mientras que una presión excesiva puede afectar la calidad del producto final.

Pros y contras del moldeo por inyección

Dado que el moldeo por inyección es un proceso muy escalable y repetible, el resultado final es que se obtienen piezas idénticas en grandes volúmenes. Si está fabricando piezas críticas que necesitan especificaciones de alta calidad y consistencia, o si la reputación de su marca exige consistencia en el producto, entonces el moldeo por inyección puede ayudarlo a lograr esos objetivos a gran escala. El moldeo por inyección también puede igualar cualquier propiedad física deseada porque hay una gran cantidad de compuestos plásticos disponibles para inyectar en el molde. Por último, el moldeo por inyección es un proceso relativamente más ecológico que otros procesos de fabricación. Se produce una baja cantidad de desechos en el proceso de moldeo por inyección y, según el tipo de plástico utilizado, el material restante o el material de desecho se puede triturar, volver a fundir y reutilizar.

Aunque el moldeo por inyección tiene sus ventajas, también tiene algunas desventajas. El moldeo por inyección es un proceso costoso al principio. Primero hay que diseñar y crear un prototipo del producto. Una vez que eso sucede, el siguiente paso es diseñar y crear un prototipo del molde. Después de ciertas pruebas e iteraciones, se prepara el molde final. Todas las pruebas, iteraciones y creación del molde también requieren una cantidad de tiempo razonable. En segundo lugar, las máquinas de moldeo por inyección tienen límites de tamaño. Por lo tanto, si el artículo que se fabrica es grande o complejo, es posible que deba crear varias piezas y luego unirlas para tener listo el producto final.

Factores a considerar

Algunos factores que debes tener en cuenta al intentar determinar qué proceso de fabricación utilizar son:

Costo fijo alto: Debe comprender que prepararse para un proceso de moldeo por inyección le costará una cantidad considerable por adelantado. Debe estar dispuesto a gastar esa cantidad y luego tratar de distribuir el costo entre una gran cantidad de unidades. Su costo fijo inicial será bastante alto.

Gran volumen: debido a los altos costos iniciales de instalación, querrá fabricar una gran cantidad de unidades para alcanzar el punto de equilibrio. Si planea fabricar solo unas pocas unidades, entonces tendrá que reconsiderar el moldeo por inyección y tal vez buscar otro proceso que sea más económico. En última instancia, para tener un costo por unidad bajo, necesitará un gran volumen si va a utilizar el moldeo por inyección.

Diseño del producto: desde el primer día, tendrás que diseñar tu producto teniendo en cuenta las limitaciones del proceso de moldeo por inyección. Si bien el moldeo por inyección permite fabricar una gran variedad de productos, las posibilidades no son ilimitadas. Tendrás que diseñar el producto de una manera que simplifique las cosas y no requiera que luego unas varias unidades o que el costo de producción sea más alto. Después de todo, el costo de ensamblaje puede aumentar. La planificación deberá centrarse en mantener las cosas simples y ser lo más eficiente posible.

Tiempo: Ten en cuenta el tiempo que llevará preparar el molde de inyección y luego ejecutar los lotes de fabricación. Tendrás que trabajar según un cronograma y planificar todas las fases para asegurar que tu producto se fabrique a tiempo para la entrega.

Producto idéntico: si está fabricando un producto idéntico con las mismas especificaciones a gran escala, el moldeo por inyección es la mejor forma de hacerlo, y la más económica. Si su producto tiene variaciones y una gran cantidad de unidades no son idénticas, entonces tendrá que buscar otro proceso, ya que el moldeo por inyección será un proceso costoso. Tendrá que fabricar moldes nuevos para nuevas variaciones y eso le costará mucho dinero.

Espesor uniforme vs. espesor variable: la mayoría de las piezas fabricadas mediante moldeo por inyección tienden a tener un espesor uniforme. Si un producto tiene distintos grados de espesor en distintas partes del cuerpo, entonces el diseño de la herramienta de moldeo por inyección deberá diseñarse en consecuencia. Habrá que asegurarse de que el enfriamiento del plástico se produzca de manera uniforme en los distintos niveles de espesor. Todo esto aumentará los costos iniciales de diseño y configuración. Por lo tanto, tenga en cuenta los niveles de espesor y la variación en el espesor del producto antes de explorar los procesos de fabricación.

Conclusión

En general, el moldeo por inyección es un buen proceso de fabricación para fabricar productos que ya han sido probados y se han creado prototipos. Los productos que se encuentran en las etapas finales de su desarrollo y están listos para ser producidos en masa son apropiados para el moldeo por inyección. Los productos que aún están en investigación y desarrollo, y se encuentran en las etapas iniciales de su desarrollo, se crearían mejor utilizando otras técnicas como la impresión 3D. Los prototipos y las variaciones de productos se pueden hacer de manera mucho más económica en un proceso de impresión 3D. Para un producto final, el moldeo por inyección es una gran opción a considerar.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto tiempo se tarda en diseñar y crear un molde?

Dependiendo de la complejidad y el diseño del molde, puede llevar desde unas semanas hasta unos meses construir el molde final. Normalmente, puede llevar unas 10 semanas, pero los diseños muy complejos también pueden llevar ese tiempo a 5 o 6 meses.

¿Qué son la clasificación de moldes y los números de tipo?

Los moldes se clasifican según las normas SPI en función de la cantidad de unidades que se utilizarán para fabricar y el grado del material del que están hechos. Existen 4 tipos:

Tipo 101: el más caro y fabricado con el material de mayor calidad. Se pueden producir más de un millón de unidades.

Tipo 102: costoso y fabricado con materiales de alta calidad. Adecuado para producir más de 500 000 unidades.

Tipo 103: gama media y fabricado con material de calidad media. Adecuado para producir más de 100 000 unidades.

Tipo 104: opción económica y fabricada con materiales de baja calidad. Ideal para producir entre 10.000 y 50.000 unidades.

¿Cómo se moldea plástico mediante el proceso de moldeo por inyección?

Primero se funde el plástico. Luego se inyecta con una presión determinada en la cavidad de un molde diseñado a medida. El plástico entra en el molde y luego se enfría, tomando la forma del molde. Finalmente, se abre el molde y se extrae el producto moldeado mediante pasadores expulsores.

¿Cómo sé que mi producto se fabricará mejor utilizando la técnica de moldeo por inyección en lugar de otros procesos?

En primer lugar, si su intención es fabricar grandes cantidades del mismo producto, entonces esa es la primera comprobación. En segundo lugar, si desea reducir su costo por unidad a medida que aumenta su volumen, entonces esa es la segunda comprobación. En tercer lugar, si su diseño es complejo, entonces la mayoría de los demás procesos quedarán descartados, dejándole con el moldeo por inyección como una de las pocas opciones. Por último, si no tiene problemas con el uso de plástico o vidrio como material para su producto, entonces el moldeo por inyección se ajusta a sus necesidades.

¿Qué tamaños de productos se pueden fabricar mediante moldeo por inyección?

Deberá analizar sus necesidades con un fabricante de moldeo por inyección para conocer la respuesta exacta. Normalmente, para el material termoplástico, el tamaño varía desde menos de 1 oz hasta un máximo de alrededor de 700 oz. Si se utiliza material termoendurecible, el tamaño varía desde menos de 1 oz hasta un máximo de alrededor de 200 oz.

Dentro del proceso de moldeo por inyección, ¿cuáles son los diferentes tipos de variaciones?

Existen muchas variaciones diferentes dentro del proceso de moldeo por inyección. Son las siguientes:

  • Moldeo por coinyección (sándwich)
  • Moldeo por inyección-compresión
  • Moldeo por inyección asistido por gas
  • Moldeo por inyección de reacción
  • Moldeo por inyección de núcleo fusible (perdido, soluble)
  • Decoración en molde y laminación en molde
  • Moldeo por inserción y por inserción
  • Moldeo por inyección de láminas (microcapas)
  • Moldeo por transferencia de resina
  • Moldeo por inyección a baja presión
  • Moldeo por microinyección
  • Moldeo por inyección multicomponente (también conocido como sobremoldeo)
  • Moldeo microcelular
  • Moldeo por inyección con alimentación en vivo múltiple
  • Moldeo por inyección de polvo
  • Remoldeo
  • Moldeo por inyección de espuma estructural
  • Moldeo por inyección Push-Pull
  • Moldeo por inyección de reacción estructural
  • Moldura de pared delgada
  • Inyección de caucho
  • Moldeo por inyección de gas por vibración
  • Moldeo por inyección asistido por agua
  • Moldeo por inyección de caucho de silicona líquida

¿Cuáles son los diferentes tipos de defectos de moldeo?

En el proceso de moldeo por inyección se observan distintos tipos de defectos, que son los siguientes:

  • Ampolla
  • Quemaduras
  • Rayas de color
  • Delaminación
  • Destello
  • Contaminantes incrustados
  • Marcas de flujo
  • Chorro
  • Degradación de polímeros
  • Marcas de hundimiento
  • Tiro corto
  • Marcas de separación
  • Fibrasidad
  • Vacíos
  • Línea de soldadura
  • Pandeo

¿Cuál es el nivel de tolerancia en el proceso de moldeo por inyección?

Los niveles de tolerancia en el proceso de moldeo por inyección varían entre +- 0,002 y +- 0,008.

¿Puedo modificar el molde después de la primera producción?

Si el producto final no cumple con sus requisitos, puede que sea necesario modificar o cambiar el molde. Es posible modificar el molde, especialmente si está hecho de acero. Sin embargo, deberá considerar el costo de la modificación frente al costo de crear un molde nuevo. En algunos casos, puede ser mejor y más económico simplemente crear un molde nuevo.

Advertencia: las impresoras 3D nunca deben dejarse sin supervisión, ya que pueden suponer un riesgo de incendio.