12 técnicas clave de fabricación de plásticos y sus aplicaciones

12 métodos de fabricación de plásticos

La fabricación de plásticos es esencial para la mayoría de industrias. Desde envases de poliestireno para alimentos hasta componentes industriales hechos de PEEK de grado de ingeniería, la fabricación de plásticos contribuye enormemente a la vida como la conocemos. Sin la capacidad de fabricar piezas de plástico, necesitaríamos desarrollar sistemas de producción radicalmente nuevos.

Pero la fabricación de plásticos comprende muchos métodos diferentes. Moldeo por inyección, extrusión de plástico e impresión 3D FDM son todos métodos de fabricación de plásticos, y hay muchos más. Estos diferentes métodos se adaptan a diferentes piezas de plástico, y elegir entre ellos no siempre es sencillo. Presupuesto, diseño de pieza y material son solo algunos de los factores que influyen en la elección de un método de fabricación de plásticos.

Este artículo examina 12 métodos diferentes de fabricación de plásticos, explicando sus procesos básicos y por qué son útiles. Para cada método, daremos ejemplos de cómo puede usarse para fabricar piezas de uso final.

1. Moldeo por inyección

El moldeo por inyección es el proceso de fabricación de plásticos más común. Puede procesar polímeros termoplásticos y termoestables.

Este método rápido funciona calentando pellets de plástico hasta que se funden, luego forzando el plástico fundido en un molde metálico usando un tornillo alternativo. El material fundido se enfría, solidifica y asume la forma de la cavidad del molde. La pieza sólida se expulsa luego del molde.

El moldeo por inyección es adecuado para una enorme variedad de materiales y piezas. Las piezas deben tener paredes delgadas y consistentes pero pueden asumir varias formas y tamaños.

Ejemplos de piezas moldeadas por inyección: bandejas de alimentos desechables, salpicaderos de coche, ladrillos LEGO

2. Moldeo por soplado

El moldeo por soplado es un proceso de moldeo de plástico menos usado que el moldeo por inyección. Tiene tres variantes distintas: moldeo por soplado por extrusión, moldeo por soplado por inyección y moldeo por soplado por inyección-estirado.

Este proceso funciona usando un molde y un tubo termoplástico fundido llamado parison (en lugar de pellets completamente fundidos). Aire a presión entra en el parison, causando que el plástico se expanda y toque las paredes internas del molde, asumiendo eventualmente la forma de la cavidad del molde.

El moldeo por soplado es adecuado para piezas de plástico huecas como botellas de agua de plástico, siendo el HDPE el material más común.

Ejemplos de piezas moldeadas por soplado: botellas, bidones, depósitos de combustible

3. Moldeo rotacional

El moldeo rotacional es otro proceso de moldeo de plástico —uno que usa altas temperaturas y baja presión para formar piezas de plástico. Funciona rotando un molde para mover el material plástico alrededor en su interior.

Durante el proceso de moldeo rotacional, plástico en polvo se coloca en un molde, que se calienta y rota sobre dos (o más) ejes. Esta rotación asegura que el plástico fundido cubra la totalidad del interior del molde y asuma la forma de la cavidad.

Ventajas del moldeo rotacional incluyen utillaje más simple, espesor de pared consistente y esquinas externas fuertes. Pero el proceso puede ser lento, ya que todo el molde necesita enfriarse antes de la expulsión de la pieza.

Ejemplos de piezas moldeadas rotacionalmente: contenedores, tanques de almacenamiento, juguetes

4. Vacío de uretano (Vacuum casting)

El vaciado al vacío es un proceso de fabricación de plásticos usualmente empleado para pequeñas series de prototipos coloridos. Usa moldes de silicona para hacer piezas de plástico de uretano.

Durante este proceso, el operador vierte resina de vaciado de uretano en un molde de silicona; un vacío elimina bolsas de aire y burbujas, resultando en una pieza terminada excepcionalmente lisa. Las piezas de uretano se curan luego en un horno.

El vaciado al vacío es un proceso popular de fabricación de plásticos para piezas parcialmente transparentes como prototipos de vitrinas.

Ejemplos de piezas vaciadas al vacío: fundas y carcasas de electrónica, varios prototipos de exhibición

5. Mecanizado de plástico

El mecanizado de plástico es un proceso de fabricación de plásticos muy popular. Abarca fresado CNC, torneado CNC y otros procesos relacionados.

Aunque diferentes máquinas funcionan de manera distinta, el mecanizado de plástico generalmente implica cortar secciones de una pieza de plástico usando herramientas de corte manuales o controladas por ordenador. El mecanizado es altamente preciso, funciona con una gama de plásticos y es mejor que el moldeo para fabricar piezas de paredes gruesas.

El mecanizado de plástico también es útil para añadir detalles a piezas hechas con otras técnicas como extrusión.

Ejemplos de piezas mecanizadas: varias piezas industriales, plantillas y utillajes, iluminación de automóvil

6. Modelado por deposición fundida (FDM)

El modelado por deposición fundida (FDM) es el proceso de impresión 3D más común para fabricación de plásticos. Funciona con termoplásticos comunes como ABS y PLA, así como materiales avanzados como PEEK.

El FDM funciona calentando filamento termoplástico extruido, luego depositándolo en formas precisas desde una boquilla móvil (unida a un cabezal de impresión) según instrucciones informáticas. Rodajas 2D de la pieza se imprimen capa a capa hasta que se construye el objeto 3D completo.

En pequeñas cantidades, el FDM es muy rápido y rentable y puede producir una amplia gama de formas, incluyendo las de geometrías internas complejas. Sin embargo, no produce piezas especialmente fuertes.

Ejemplos de piezas FDM: varios prototipos, repuestos y reparaciones, piezas industriales compuestas

7. Estereolitografía (SLA)

La estereolitografía (SLA) es una forma diferente de impresión 3D de plástico que trabaja con resinas fotopoliméricas en lugar de polímeros termoplásticos.

Funciona curando selectivamente resinas fotopoliméricas usando una fuente de luz como un láser. (El procesamiento de luz digital, una tecnología relacionada, usaba un proyector en su lugar.) Las piezas se imprimen capa a capa mientras la cama de impresión se mueve a través de la cubeta de resina.

La SLA produce piezas frágiles pero excepcionalmente lisas, que también pueden ser transparentes. A menudo se usa para prototipado pero también tiene aplicaciones en odontología y joyería.

Ejemplos de piezas SLA: prototipos de exhibición, alineadores dentales, patrones de joyería para fundición

8. Sinterizado selectivo por láser (SLS)

El sinterizado selectivo por láser (SLS) es un proceso de fabricación de plásticos y otra forma de impresión 3D. Se usa principalmente para fabricar piezas de nailon.

El SLS es un proceso de fusión de lecho de polvo. Funciona usando un láser para sinterizar selectivamente formas 2D en polvo de plástico, capa a capa, construyendo una pieza de plástico completa. Es ampliamente similar al proceso de fabricación aditiva de metal de fusión selectiva por láser (SLM). Una ventaja sobre otros métodos de impresión 3D de plástico es que no requiere estructuras de soporte.

Más que FDM o SLA, el SLS se considera un proceso de fabricación aditiva industrial y es popular en la industria de automoción.

Ejemplos de piezas SLS: utillaje, hardware de automoción, conectores eléctricos

9. Extrusión de plástico

No debe confundirse con extrusión 3D, la extrusión de plástico es el proceso de forzar plástico a través de una matriz para hacer una pieza de plástico alargada con un perfil consistente.

Este proceso de fabricación de alto volumen funciona calentando plástico en un barril, luego forzándolo —usando un tornillo alternativo— en una matriz, dándole su forma final con un perfil continuo. La extrusión de plástico resultante se endurece al enfriarse.

Materiales comunes de extrusión de plástico incluyen polietileno, polipropileno, acetal y nailon. El proceso también tiene variantes como extrusión de film soplado y extrusión de tubos.

Ejemplos de piezas extruidas: tuberías, tubos, marcos de ventanas

10. Pultrusión de plástico

La pultrusión de plástico es una variante de la extrusión de plástico en la que el material se tira a través de una matriz en lugar de empujarse.

La técnica de fabricación de pultrusión se adapta a plásticos reforzados con fibra. Durante el proceso, un rollo de fibras reforzadas se tira a través de un tanque de resina plástica, que impregna las fibras, y luego a través de una matriz calentada, dando al resina reforzada con fibra su perfil personalizado.

Varias resinas plásticas son adecuadas para pultrusión, incluyendo poliéster, poliuretano y epoxi. Las fibras de vidrio son el material de refuerzo más común.

Ejemplos de piezas pultruídas: barras de refuerzo, bastones de esquí, varias piezas estructurales de refuerzo

11. Soldadura de plástico

La soldadura se asocia principalmente con metales, pero la soldadura de plástico es un proceso de fabricación de plásticos útil para unir componentes termoplásticos no adecuados para pegamento u otros métodos de ensamblaje.

El proceso de soldadura de plástico tiene un gran número de variantes, incluyendo soldadura por gas caliente, soldadura por punta rápida y soldadura por contacto. La mayoría de variantes implican preparar la superficie del plástico, aplicar calor y presión, luego enfriar.

Los diversos métodos de soldadura de plástico pueden clasificarse como térmicos, mecánicos o electromagnéticos.

Ejemplos de piezas soldadas: carcasas, piezas de teléfono móvil, dispositivos médicos

12. Termoformado

El termoformado es un tipo de fabricación de plásticos que se parece al moldeado pero que usa lámina de plástico calentada suavemente en lugar de plástico completamente fundido.

La técnica de fabricación requiere un horno y un molde. Durante el proceso, la lámina de plástico se calienta hasta que es maleable; luego se estira sobre un molde —típicamente usando un vacío— antes de recortarse y enfriarse.

El termoformado es bastante versátil, ya que puede realizarse tanto a pequeña escala como para producción en masa.

Ejemplos de piezas termoformadas: blister packs, vasos de plástico, tapas