El moldeo por inyección es un proceso de fusión de gránulos de plástico. Los fabricantes de moldes por inyección inyectan plástico fundido en una cavidad de molde. Se aplica presión para completar el llenado después de enfriar y solidificar la pieza. En el paso final, se abre el molde y se expulsa la pieza terminada.
Hoy en día, el moldeo por inyección se ha convertido en algo indispensable. Industrias como la automotriz, la médica y la de bienes de consumo son grandes consumidores. En el siguiente artículo, leerá los conceptos básicos del moldeo por inyección de plástico, incluidos el proceso, el diseño y los materiales.
El proceso de moldeo por inyección paso a paso
El proceso de moldeo por inyección es complicado. Sin embargo, si se siguen los protocolos adecuados, se obtendrán piezas de plástico de alta calidad. A continuación, se ofrece una explicación paso a paso:
Reprimición
Se trata de un molde cilíndrico que da forma a la pieza. Además, tiene dos mitades: una fija y otra móvil. A continuación, el molde se cierra por completo mediante una unidad que aplica una gran cantidad de fuerza antes de inyectar el plástico fundido.
Este método evita que el material se salga del diseño durante el proceso. La fuerza de sujeción, medida en toneladas, garantiza que el molde quede bien sellado. Este es un paso extremadamente importante, ya que incluso la desalineación más pequeña puede causar imperfecciones en el producto final.
Inyección
Polímeros termoendurecibles El material se presenta en forma de pellets de plástico y se introduce en el cilindro de la máquina. En el interior del cilindro, el sistema de tornillos o émbolos aplica calor. Esto hace que el elemento se funda y se convierta en plástico. El plástico fundido se inyecta en la cavidad del molde a alta presión. Un control inadecuado del aire puede provocar defectos como huecos y piezas incompletas.
Sistema de refrigeración en moldeo por inyección
Al pasar por el proceso de inyección, el plástico comienza a enfriarse y endurecerse en la cavidad dentro del molde. La solidificación uniforme se garantiza mediante un enfriamiento adecuado, que preserva la geometría y la forma de la pieza.
Sin embargo, un enfriamiento desigual puede provocar defectos como deformaciones y encogimientos. Este paso se produce en diferentes momentos según el tipo de material y el espesor de la pieza moldeada.
Expulsión
Una vez que la pieza se ha curado por completo, el molde se abre y los pasadores o placas expulsoras empujan la pieza hacia afuera. La pieza se expulsa con cuidado para evitar daños. El molde se reinicia y el ciclo se repite.
Clasificaciones de máquinas de moldeo por inyección
Máquinas hidráulicas
Por lo tanto, las máquinas de moldeo por inyección hidráulicas son máquinas que utilizan operaciones hidráulicas para diversos procesos. Estas máquinas se utilizan comúnmente para fabricar piezas de plástico de gran tamaño.
Generalmente se utilizan en aplicaciones que manejan alta presión, como las industrias de fabricación de automóviles y equipos pesados.
Máquinas eléctricas
Las máquinas eléctricas ofrecen un alto nivel de precisión y eficiencia energética. Trabajan más rápido que las máquinas hidráulicas. Permiten producir fácilmente piezas pequeñas y complejas. Suelen ser las preferidas para diseños más complejos, ya que funcionan de forma más silenciosa y no necesitan mucho mantenimiento.
¿Cómo influye el CAD en el diseño de moldes?
Los moldes suelen diseñarse con software CAD, que los ingenieros utilizan ampliamente. Antes de construir una sola puerta, las herramientas CAD ofrecen un modelado preciso de la simulación de los moldes. El uso de estas simulaciones es una forma de corregir problemas en una etapa temprana, como un flujo o enfriamiento insuficientes.
El CAD permite probar moldes en computadoras, lo que reduce errores y ahorra tiempo.
La importancia del diseño de moldes
Un molde de buena calidad garantizará que el procedimiento se desarrolle sin problemas y que los componentes sean de la mejor calidad. Un diseño de molde deficiente puede generar defectos, desperdicios y mayores costos de producción. Cada molde debe diseñarse, probarse y construirse según las especificaciones para lograr una fabricación consistente y confiable.
Definir la especificación de la pieza
Todo comienza con la identificación de las necesidades del producto. Verificar las dimensiones de las piezas, el acabado de la superficie y las tolerancias funcionales es tarea de los ingenieros. Por ejemplo, un componente como un engranaje recto normalmente necesita tener tolerancias dentro de límites estrictos para funcionar correctamente.
Sin embargo, el diseño también depende en parte del entorno en el que se va a utilizar la pieza. Por ejemplo, es posible que deba utilizar solo un material determinado o un espesor de pared particular para los componentes expuestos a productos químicos o altas temperaturas.
Diseño del modelo 3D de la pieza
Los ingenieros crean un modelo 3D con software CAD (por ejemplo, SolidWorks o Fusion 360). El modelo CAD es aquel que tiene todos los parámetros necesarios, como ángulos de desmoldeo y espesor de pared uniforme.
Para que la expulsión no sufra daños, se requieren ángulos de inclinación de 1° a 2°. Gracias a un espesor de pared uniforme, se evitan tensiones internas y defectos. Las paredes delgadas y uniformes y los contornos intrincados son esenciales, por ejemplo, en las cajas de dispositivos médicos.
Diseño de cavidad y núcleo de molde
La parte hueca y el núcleo son el centro de un molde. Representan las superficies exterior e interior del producto. Los ingenieros las desarrollan sobre el modelo 3D. Los materiales duraderos, como el acero, están diseñados para una producción en grandes volúmenes.
Pero, si quieres hacer un prototipo, o algo que tal vez vayas a fabricar en un volumen muy bajo, los moldes de aluminio funcionan bastante bien. Las tasas de contracción también se tienen en cuenta, ya que los plásticos como el polipropileno y el nailon se encogen de forma diferente. Esta variación se tiene en cuenta en el diseño.
Crear corredores, puertas y respiraderos
Los canales y las compuertas dirigen el plástico líquido hacia la cavidad. Su diseño afecta la uniformidad con la que se llena el molde y la fluidez con la que fluye el plástico. Se diferencian en que el plástico debe mantenerse fundido (sistemas de canales calientes) o debe ser más económico (sistemas de canales fríos).
Temperaturas típicas
- Colector 180-240°C
- Boquilla 200-260°C
- Fusión: 220-300°C.
Dependiendo de la forma y el tamaño del producto, los ingenieros seleccionan los tipos de compuertas (de pasador o de borde) que se utilizarán. Se puede purgar el aire del molde durante la inyección.
Diseño de los canales de conducción
Puntos clave Los canales de refrigeración desempeñan un papel importante en el control térmico del molde. Por estos canales circula agua o aceite para absorber el calor del plástico fundido. En el caso de moldes complejos, los canales de refrigeración conformados se suelen imprimir en 3D.
Implementación del sistema de eyección
Una vez que la pieza se enfría, los pasadores o placas expulsoras extraen la pieza del molde. Deben colocarse de manera que no dejen marcas en ninguna zona funcional de la pieza. Los sistemas de expulsión por aire o los recubrimientos para producir un acabado superficial específico se utilizan para productos que tienen detalles complejos.
Esto es vital porque una expulsión inadecuada puede dañar el componente, lo que generará más desperdicio durante la producción.
Simulación y prueba del molde
Los ingenieros simulan los componentes utilizados en el ensamblaje para diseñar un molde para la fabricación mediante software como Autodesk Moldflow antes de la fabricación. Las simulaciones examinan cómo fluye el plástico fundido a través del molde e identifican los defectos.
Por ejemplo, el punto en el que se juntan dos flujos de plástico puede crear un punto débil. Es necesario abordarlo durante los ajustes de diseño. Esto reduce los errores y los costos incurridos al producir un diseño de molde mediante pruebas virtuales.
Fabricar el molde
El diseño final se traduce en planos de ingeniería aptos para el mecanizado. El molde se corta y se le da forma mediante máquinas CNC y mecanizado por descarga eléctrica (EDM). Estos procesos requieren mucha precisión, ya que cualquier pequeña imperfección en el molde puede dar lugar a piezas incorrectas. A continuación, el molde se pule o se texturiza para lograr el acabado superficial deseado.
Software para el diseño de moldes
El diseño de moldes moderno depende en gran medida de herramientas de simulación y CAD. Con programas como Siemens NX y SolidWorks, los ingenieros pueden desarrollar un diseño extremadamente preciso y modelar patrones de flujo. SolidWorks Plastics, por ejemplo, pronostica el flujo de plástico en la cavidad y detecta posibles problemas, como inyecciones insuficientes.
Materiales utilizados en el moldeo por inyección
Moldeo por inyección: el tipo de plástico que se utiliza depende de la aplicación. Los primeros son los tipos principales en los que se clasifican: termoplásticos y termoestables:
Termoplásticos
Algunos ejemplos de termoplásticos son el PP, el ABS, el PE, etc. Estos plásticos son reciclables, duraderos y flexibles. Se derriten cuando se calientan y se vuelven sólidos cuando se enfrían. Otros plásticos que incluyen incluso material 100 % virgen son los termoplásticos. Los termoplásticos se utilizan ampliamente en bienes de consumo y en piezas de vehículos eléctricos.
Plásticos termoendurecibles
La resistencia al calor es importante para fabricar piezas moldeadas por inyección personalizadas. Las resinas epoxi y fenólicas son plásticos termoendurecibles resistentes al calor. Una vez endurecidas, no se pueden volver a moldear ni a darles nueva forma. Estos materiales son los mejores para los componentes electrónicos.
Aplicaciones de moldeo por inyección
Las piezas moldeadas por inyección se utilizan en diferentes campos, desde vehículos eléctricos hasta el campo médico.
Industria automotriz
Los paneles del salpicadero, los parachoques, las cubiertas del motor y otras piezas del coche se fabrican mediante moldeo por inyección de plástico. Sus componentes pesan menos que el metal, lo que reduce el consumo de gasolina de los coches. El proceso permite fabricar formas complejas y minimiza la cantidad de componentes que se utilizan en un coche. El ABS y el polipropileno son plásticos térmicamente estables y muy duraderos.
Sector médico
En el sector médico, el moldeo por inyección de plástico se utiliza para fabricar jeringas, instrumentos quirúrgicos y envases de dispositivos médicos. El policarbonato es el material habitual para fabricar dichos productos.
Es seguro para su uso en el cuerpo y se puede esterilizar. De hecho, el moldeo por inyección también permite una mayor producción en masa de productos desechables.
Productos de consumo
El moldeo por inyección de plástico también se utiliza a menudo para fabricar productos para el hogar. Los ejemplos más comunes son los juguetes, los utensilios de cocina y las carcasas electrónicas. Proporciona una forma para que los fabricantes produzcan estos artículos de alta calidad a un precio más económico.
Conclusión
Moldeo por inyección personalizado Te ofrece muchos beneficios, pero debes contactar con una empresa de confianza. ¿Por qué? Esto es importante para contrarrestar problemas como los altos costos y los fallos de diseño.
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Preguntas frecuentes
¿Qué es el moldeo por inyección de plástico?
El operador de la máquina de moldeo por inyección de plástico inyecta plástico derretido en un molde para crear piezas. Se trata de un proceso de fabricación de gran volumen.
¿Cuál es el costo del molde de inyección personalizado?
Extremo más bajo (alrededor de $1,000 – $5,000 para herramientas). Extremo más alto ($80,000 o más para herramientas). La complejidad del molde, el material del molde, el diseño del molde y el acabado de la superficie son los 3 factores principales que determinan el costo final de cualquier molde de plástico.
¿Es difícil el moldeo por inyección de plástico?
Para las empresas profesionales no es difícil, pero se requiere experiencia en diseño, mecanizado y procesamiento.
¿Qué plástico se utiliza en el moldeo por inyección?
Muchos tipos, incluidos ABS, policarbonato, polipropileno y polietileno.
¿Cuál es la diferencia entre la extrusión de plástico y el moldeo por inyección?
Con la extrusión de plástico se pueden crear formas continuas, mientras que con el moldeo por inyección se crean piezas discretas.
