El moldeo por inyección es una técnica que permite crear piezas mediante la inserción de material líquido en una forma específica. Es fundamental en la industria manufacturera actual, ya que permite producir grandes cantidades de artículos.
En el sector de la automoción, piezas como salpicaderos, parachoques y revestimientos interiores son imposibles de producir sin moldeo por inyección. El proceso de moldeo por inyección para automoción permite la producción de estos componentes.
¿Qué es el moldeo por inyección automotriz?
El moldeo por inyección para automóviles es un proceso de desarrollo de piezas de automóviles mediante la inyección de materiales líquidos en una forma específica. Es habitual en el sector de la automoción fabricar piezas complejas pero ligeras.
Tipos de moldeo por inyección
Existen varios tipos de técnicas de moldeo por inyección:
Moldeo por inyección 2K
En el moldeo por inyección 2K, se inyectan dos colores o materiales distintos en secuencia utilizando dos plantillas totalmente diferentes. Un diseño de combinación de dos colores que requiere moldes diferentes puede incluso permitir el doblado después de colocar la primera pieza.
Los diseñadores de moldes crean moldes inyectando una pieza diferente en la pieza lista, utilizando aditivos, colores o pinturas.
Algunos materiales pueden requerir una mayor mezcla o fusión para finalizar el producto final.
Por lo tanto, el resultado es un proceso de fabricación costoso porque se requieren herramientas y piezas diferentes para cada plantilla.
Esto restringe el material utilizado para fabricar únicamente productos de gama relativamente baja.
Como resultado, los productos que requieren este tipo de moldes son de naturaleza limitada, con alta resistencia pero un costo relativamente bajo.
Por lo tanto, será muy necesario contar con un proceso de fabricación flexible y más fácil de implementar para crear piezas resistentes, frágiles o ambas cosas. Además, se pueden inyectar en una plantilla construida dos materiales que son iguales pero que requieren dos plantillas diferentes.
Sobremoldeo
El sobremoldeo es un proceso que consiste en colocar otra capa de material o recubrir un componente o sustrato existente. El sustrato se coloca en la cavidad del molde y luego se inyecta el material de sobremoldeo en el molde.
Los diseñadores de moldes garantizan una difusión uniforme del material en la cavidad mediante el diseño de cavidades específicas. El material de sobremoldeo se enfría y se fija sobre el sustrato. La viscosidad del material, la temperatura de inyección y la presión se controlan estrictamente durante este proceso.
Moldeo con Insertos
El moldeo por inserción es el proceso de moldear productos plásticos que contienen insertos, específicamente insertos metálicos. Los insertos metálicos se perforan en la cavidad del molde y se inyecta material plástico alrededor de ellos.
Los especialistas en moldes diseñan cavidades alrededor del inserto para que se coloquen con precisión durante el moldeo. Una vez en posición, el material plástico fundido se vierte para que se enfríe y se endurezca antes de fusionarse con el inserto de metal.
Esto significa que el plástico moldeado actúa como una fuente de agarre alrededor de los insertos de metal formando una unión fuerte.
Materiales utilizados en el moldeo por inyección de automóviles
Los materiales utilizados pueden variar según la naturaleza del trabajo en este proceso. Una inyección de plástico común incluye ABS, que es común, es decir, policarbonato y también polipropileno. Los materiales compuestos reforzados con materiales avanzados se utilizan ampliamente para mejorar la robustez y el rendimiento duradero.
Al utilizar estos materiales, los fabricantes pueden responder a la demanda de componentes ligeros, robustos y modernos para vehículos nuevos.
Ventajas del moldeo por inyección automático
Ingeniería de precisión y eficiencia
Dado que las piezas con tolerancias estrictas están diseñadas para fabricarse mediante inyección de polímeros para automóviles, minimizan los errores de producción y mejoran la eficiencia. Las piezas individuales se producen según los estándares mínimos requeridos, lo que mejora todo el proceso.
Producción en grandes cantidades y tiradas largas
Este proceso es el más adecuado para la producción en grandes cantidades de diversas piezas. Permite a los fabricantes producir muchas piezas en poco tiempo y a bajo coste. El moldeo por inyección de tiradas largas es bueno para mantener la calidad en la producción en masa.
Soluciones moldeadas a medida
El moldeo por inyección ofrece opciones personalizadas para el sector de la automoción. Permite la fabricación de piezas de distintas formas, dimensiones y otras propiedades de moldeado. Esta capacidad de personalización satisface las distintas necesidades de los vehículos modernos y sus formas y aplicaciones.
Ligereza y electrificación de vehículos
La ponderación es otra ventaja importante del proceso de inyección. Aligera la masa de los componentes instalados en un vehículo, mejorando su funcionalidad, eficiencia de combustible y rendimiento. Las piezas ligeras son fundamentales para los coches eléctricos e híbridos.
Comparación del moldeo por inyección con métodos de fabricación alternativos
Moldeo por compresión
Este proceso utiliza calor y presión para moldear material dentro de una cavidad de molde. Se suele utilizar para piezas grandes, planas o moderadamente curvas, como paneles de carrocería y componentes estructurales de automóviles.
En comparación con el moldeo por inyección, suele ser lento y no tan adecuado para geometrías complejas. Sin embargo, puede procesar piezas grandes y materiales reforzados con fibra con facilidad y buena resistencia estructural.
Stamping
El estampado consiste en dar forma a una lámina de metal mediante un troquel y una prensa. Es ideal para la producción en grandes volúmenes de piezas delgadas y planas, como paneles de carrocería y soportes. El estampado es bueno para la velocidad y el costo en volúmenes de producción en masa.
Sin embargo, sólo puede formar piezas con formas simples y es menos efectivo que el moldeo por inyección para formas curvas complejas o piezas de espesores variables.
Aplicaciones del moldeo por inyección automotriz
El moldeo por inyección es bastante popular para las piezas exteriores de automóviles, incluida la carrocería exterior, los parachoques y los paneles.
También fabrica unidades para sistemas de potencia, como carcasas de baterías, y unidades para sistemas de visión, como carcasas para faros delanteros y traseros. Estas piezas son importantes para el rendimiento y la seguridad del automóvil.
Vehículos completos y sistemas de asientos
En la fabricación de sistemas de asientos, el componente más importante son los componentes del asiento fundidos a presión, como los marcos, los cojines y los revestimientos.
En algunos casos, el proceso se incorpora a la fabricación de vehículos completos, como vehículos eléctricos e híbridos ligeros.
Moldeo por inyección en la fabricación de productos médicos y electrónicos
En un ámbito más amplio, el moldeo por inyección también ayuda a producir instrumentos y dispositivos médicos. Los componentes iniciales de dichos dispositivos que contienen plástico moldeado por inyección son componentes fabricados a partir de otros materiales plásticos.
De la misma manera, el moldeo por inyección es importante en la producción de productos electrónicos, que producen carcasas cilíndricas, conectores tubulares y piezas de circuitos.
Moldeo por inyección en aplicaciones industriales y agrícolas
El moldeo por inyección también es importante en aplicaciones industriales y agrícolas. Permite producir piezas resistentes y duraderas para equipos, máquinas y herramientas pesadas. Esta flexibilidad permite que el moldeo por inyección sirva a varias industrias y, al mismo tiempo, proporcione piezas de calidad que sean eficientes, precisas y confiables.
Impacto de la fabricación aditiva en el proceso de moldeo por inyección de automóviles
¿Qué es exactamente la tecnología aditiva?
La impresión 3D, o Tecnología Aditiva, es la práctica de crear estructuras tridimensionales a partir de un archivo digital utilizando técnicas de creatividad 3D. En este proceso, se integra el material y se construye la estructura capa por capa.
Esta tecnología aumenta el grado de complejidad de las formas que se pueden fabricar. Los métodos clásicos harían que estas formas fueran extremadamente difíciles o imposibles de fabricar.
La impresión 3D se puede encontrar en muchas formas diferentes, incluso dentro de la industria automotriz. La impresión 3D generalmente se aplica para crear prototipos, herramientas e incluso para fabricar piezas.
Beneficios del modelado por deposición fundida en la fabricación de moldes
La mayor ventaja que se puede percibir y apreciar es la rapidez con la que se pueden diseñar y crear los moldes. Otras ventajas son más evidentes. Una desventaja importante de las prácticas de fabricación de moldes es el costo y el tiempo que implica.
No hay otra forma de evitar el uso de moldes, pero con la impresión 3D es fácil diseñar y producir los prototipos en un tiempo prácticamente inexistente.
Los enfoques tradicionales se han revertido por completo, ya que ahora se añade solo lo necesario. Es un enfoque más respetuoso con el medio ambiente para reducir los residuos.
Sin embargo, el proceso de diseño o revisión lleva menos tiempo de lo habitual, lo que permite a las empresas crear y probar productos rediseñados con mayor rapidez.
Empresas manufactureras que utilizan la fabricación aditiva
Muchas empresas utilizan la fabricación aditiva junto con el moldeo por inyección. Nicolet Plastics crea moldes prototipo mediante impresión 3D, lo que les ayuda a probar los diseños antes de embarcarse en la producción a gran escala.
Sare Plastics también utiliza la impresión 3D para producir moldes. Estos moldes se utilizan para series pequeñas y piezas fabricadas a medida. Estas empresas disfrutan de una producción rápida y ventajas de costes, al tiempo que garantizan una calidad excelente.
DFM en el moldeo por inyección de automóviles
Función del DFM en el moldeo por inyección
El DFM es uno de los aspectos más importantes a tener en cuenta en el moldeo por inyección de automóviles. Se ocupa de la fabricación de componentes mediante su diseño para que su producción sea económica.
El DFM es definitivamente útil para prevenir problemas de producción, reducir las tasas de desperdicio y reducir el costo de fabricación.
En general, se puede imaginar que los componentes diseñados para ser fabricados logran una mayor rentabilidad y son más confiables.
Los procesos DFM determinan el equipo y los materiales utilizados en la producción de la pieza y los requisitos que deben satisfacerse.
Factores DFM en el sector automotriz
Para el DFM también hay que tener en cuenta algunos factores de la industria automovilística.
Por ejemplo, la geometría de las piezas a fabricar es un factor importante. Debe diseñarse de forma que se eviten socavaduras y la pieza sea fácil de extraer del molde.
Los componentes con distintos espesores de pared tienen más probabilidades de fallar debido a deformaciones y otros problemas de material, por lo que es necesario que el espesor sea uniforme. La elección del material también es importante para tener en cuenta la resistencia, la durabilidad y el costo.
Además, el diseño del componente debe poder inyectarse utilizando piezas moldeadas, mejorando así la eficiencia de la producción.
Se pueden emplear elementos como clips de presión integrados, nervaduras internas y salientes externos para reforzar piezas sin complicar ni aumentar los costos.
DFM también significa conocer la tecnología general para producir las piezas de forma más rápida y rentable.
Materiales de moldeo por inyección para automóviles
En el moldeo por inyección de automóviles se utilizan distintos materiales para satisfacer necesidades específicas. El polipropileno, el ABS y los policarbonatos son los plásticos más comunes. Estos plásticos son relativamente económicos, livianos y muy resistentes.
Son ideales para muchos componentes automotrices. Se utilizan materiales avanzados, como plásticos reforzados con fibra de carbono y nailon reforzado con fibra de vidrio y compuestos reforzados.
Estos materiales ofrecen mayor resistencia, resistencia al calor y al impacto, lo que los hace relevantes para componentes automotrices de alta gama.
La selección de nuevos materiales avanzados debe respaldar las soluciones existentes y se debe alcanzar este nivel de experiencia y conocimiento, lo que significa que deben implementarse alternativas adecuadas y asequibles.
Los expertos en materiales automotrices conocen las características de los diferentes materiales y conocen a los especialistas en ciencia de los materiales.
Esto aumenta aún más el rendimiento del vehículo. Los científicos de materiales ayudan a los fabricantes a cumplir con las normativas de seguridad, sostenibilidad y medio ambiente.
Casos prácticos de moldeo por inyección para la industria automotriz
Ejemplos de proyectos que se han implementado con éxito con proyectos que se han utilizado como modelos para muchos proveedores de autopartes.
El moldeo por inyección para automóviles cuenta con varios proyectos exitosos que demuestran cómo trabajar con polímeros termoplásticos y compuestos. Uno de estos casos explora el desarrollo de materiales de bajo peso para componentes internos en automóviles eléctricos.
La cuestión principal era reducir el peso manteniendo los requisitos nominales de seguridad y resistencia.
Nuevos materiales, como el plástico reforzado con fibra de carbono, han sido capaces de solucionar este problema. La mejora de los materiales ha permitido conseguir un rendimiento excelente y al mismo tiempo minimizar el peso neto del coche.
Fabricar productos impresos en Z con tolerancias estrictas fue todo un desafío. La respuesta fue la capacidad del moldeo por inyección 2K de combinar múltiples compuestos en una pieza, lo que permitió la fabricación precisa de todos los componentes.
El resultado es una mayor productividad y menores costos de fabricación: ambos casos demuestran cómo los avances en la tecnología de moldeo por inyección conducen a resultados exitosos.
Conclusión
Las perspectivas para el sector de la automoción en lo que respecta al moldeo por inyección parecen prometedoras. Los nuevos materiales y tecnologías seguirán aumentando la eficiencia y el rendimiento.
A medida que se incorporen diseños más complejos a los vehículos, se ampliará el mercado de componentes de calidad superior. La colaboración con proveedores expertos ayudará a ofrecer la calidad y la innovación esperadas a precios competitivos.
