Guía Profesional para Impresión 3D de Moldes Duraderos

El moldeo por inyección es el proceso más popular del mundo para fabricar piezas de plástico. Utilizando moldes metálicos duraderos, el moldeo por inyección permite crear cientos de miles de unidades en poco tiempo.

Y el moldeo no es caro. Al menos, inyectar una dosis de material en un molde no lo es: el proceso es rapidísimo, y los gránulos son una forma barata de plástico. Pero los moldes en sí sí son caros, la mayoría hechos de metales de primera calidad y fabricados con mecanizado manual o CNC.

Para prototipos y fabricación de series cortas, un molde profesional puede estar muy por encima del presupuesto de una empresa. E incluso los moldes de aluminio más asequibles — fabricados mediante herramientas rápidas — siguen siendo demasiado caros para algunos proyectos.

Una forma de fabricar piezas moldeadas por inyección a muy bajo coste es simplemente imprimir los moldes en 3D. Estos moldes de plástico no durarán mucho, y ciertamente no pueden usarse para fabricación en masa, pero funcionan bien para ciertos prototipos rápidos.

Este artículo analiza cómo y por qué podrías usar la impresión 3D para fabricar moldes de plástico para moldeo por inyección.

¿Por qué usar impresión 3D para moldes?

La impresión 3D no se usa ampliamente como herramienta para fabricar moldes. En su lugar, se usa más comúnmente para prototipado rápido y producción en pequeños lotes de piezas personalizadas.

Sin embargo, cuando se moldean piezas por inyección con un presupuesto estricto, la impresión 3D ofrece algunas posibilidades. La fabricación aditiva es muy barata, con costes de configuración mínimos, y puede usarse para crear un artículo único como un molde.

Los moldes impresos en 3D son mucho menos sólidos y duraderos que incluso los moldes metálicos mecanizados más endebles, pero son suficientes para ciertos prototipos hechos de ciertos materiales.

Para la gran mayoría de casos, 3ERP recomienda el mecanizado CNC para la creación de moldes de moldeo por inyección.

¿Qué industrias usan impresión 3D para moldes?

Algunos sectores usan la impresión 3D con bastante regularidad para la fabricación de moldes, aunque no a menudo para moldeo por inyección.

Los joyeros, por ejemplo, a menudo usan impresoras 3D de estereolitografía (SLA) para asistir el proceso de fundición a la cera perdida. Tras imprimir en 3D un modelo de una pieza de joyería, el joyero puede usar el modelo como patrón positivo para hacer un molde. El modelo impreso en 3D puede luego quemarse, dejando solo el molde, que a su vez puede usarse para fabricar la joya de metal.

La industria dental usa impresoras 3D de forma similar. Los profesionales dentales pueden generar un modelo 3D de los dientes de un paciente, luego crear un modelo inverso de esos dientes usando una impresora 3D. Ese modelo impreso puede funcionar como molde, y usarse para fabricar alineadores y retenedores dentales específicos para el paciente con materiales blandos y médicamente seguros.

¿Qué tipo de impresora 3D es mejor para hacer moldes?

Las impresoras 3D FDM — las más comunes de sobremesa — no son particularmente adecuadas para hacer moldes. Eso es porque las piezas impresas en FDM suelen tener una superficie rugosa con líneas de capa.

Las mejores tecnologías de fabricación aditiva para la fabricación de moldes incluyen la impresión 3D por inyección de material y la estereolitografía.

Ambas tecnologías ofrecen un alto nivel de detalle y precisión, así como un buen acabado superficial que facilita el flujo suave del material durante el proceso de inyección.

Materiales imprimibles en 3D para moldes

Una gama de plásticos imprimibles en 3D puede usarse para hacer moldes para moldeo por inyección. Sin embargo, un material debe tener una resistencia a la temperatura lo suficientemente alta para mantener su forma incluso mientras se inyecta plástico fundido en él.

Cuanto mayor sea la temperatura de fusión del plástico inyectado, mayor debe ser la temperatura de deflexión por calor del molde.

Para inyección de material, un material ampliamente usado para moldes es el Stratasys Digital ABS, que tiene una temperatura de deflexión por calor de hasta 95°C. Stratasys dice que el material es "ideal para prototipado rápido de piezas a presión para uso a alta o baja temperatura, diseños funcionales con versatilidad y flexibilidad multi-material, moldes, herramientas de fabricación, piezas eléctricas y más".

Para SLA, un material común para moldes es la Resina de Alta Temperatura de Formlabs. Formlabs dice: "Tanto las resinas Clear como High Temp pueden usarse para imprimir pequeños moldes funcionales, con High Temp ofreciendo compatibilidad con una gama más amplia de temperaturas de fusión de termoplásticos... La rigidez relativamente alta de la resina High Temp significa que el molde no se deformará al extraer la pieza".

Diseño de un molde impreso en 3D

Al diseñar un molde impreso en 3D, es importante considerar dos cosas: si el diseño se imprimirá bien, y si el molde impreso funcionará correctamente cuando se inyecte plástico fundido en él.

Para un molde bien impreso:

• Mantén las estructuras de soporte en el exterior del molde, alejadas de la cavidad. Esto asegura que las imperfecciones causadas por la eliminación de soportes no aparezcan en las piezas moldeadas.
• Imprime a la máxima resolución con las alturas de capa más bajas para reducir el efecto escalonado en características curvas.
• Incorpora ventilaciones de aire para reducir las posibilidades de aire atrapado y burbujas.

Para un moldeo efectivo:

• Mantén paredes delgadas con espesor consistente en todo el molde.
• Añade ángulos de desmoldeo para facilitar la expulsión de la pieza.
• Incorpora radios; nada de aristas o esquinas afiladas.

Para más consejos de diseño, lee nuestros consejos de diseño para estereolitografía 3D. Luego lee nuestra guía sobre diseño de piezas para moldeo por inyección.

¿Con marco o sin marco?

Una buena forma de prolongar la vida útil de un molde impreso en 3D es usar un marco de aluminio. El molde impreso se coloca dentro del marco metálico, que protege el molde de plástico más frágil de la presión y el calor producidos por la boquilla de la máquina de moldeo por inyección.

Como el molde se ajusta perfectamente dentro del marco de aluminio, también está protegido de la deformación tras inyecciones repetidas. Además, el marco contiene un canal que conecta la boquilla de la máquina de moldeo por inyección con el canal de alimentación del molde impreso, eliminando la necesidad de contacto directo entre la boquilla y el molde.

Los marcos de aluminio son mucho más duraderos que los moldes impresos en 3D colocados dentro de ellos. Esto significa que los fabricantes pueden usar un solo marco de aluminio para varios moldes diferentes, que a su vez pueden usarse para producir múltiples unidades moldeadas.

Es posible usar un molde impreso sin marco, pero esto requiere más material de impresión 3D y deja los moldes más susceptibles a la deformación.

Métodos alternativos

El moldeo por inyección con moldes impresos en 3D puede ser una buena opción para empresas con acceso a una impresora 3D SLA o de inyección de material.

Sin embargo, pequeñas series de piezas de plástico moldeado también pueden lograrse con vaciado al vacío. El vaciado al vacío usa moldes de silicona económicos para fabricar rápidamente prototipos de plástico. Al igual que con los moldes impresos en 3D, los moldes de silicona tienen una vida útil corta.

El vaciado al vacío puede ser preferible, ya que produce piezas moldeadas con un acabado superficial extremadamente suave.

3ERP es un proveedor experimentado de servicios de fabricación como impresión 3D, moldeo por inyección, mecanizado CNC y vaciado al vacío. Ponte en contacto para un presupuesto gratuito.