Guía Paso a Paso para Crear una Carcasa Plástica Impermeable Duradera para Prototipos

Publicado el 12 de julio de 2019 | Por Candy, Gerente de Marketing de WayKen

Los clientes exigen cada vez más de los dispositivos que fabrican los fabricantes. Hace 5-10 años, ¿quién pensaría en teléfonos, relojes, cámaras o luces que funcionan bajo el agua? Hoy, al ver un reloj no impermeable, lo rechazamos. Muchos modelos de tabletas y móviles pueden sumergirse o al menos resistir una caída en un charco. Algunos dispositivos no lo necesitan, como batidoras, ollas eléctricas y otros electrodomésticos. Sin embargo, hacer un dispositivo impermeable es más fácil de decir que de hacer.

El objetivo principal es crear una carcasa que impida el agua para evitar cortocircuitos en la electrónica. Deben instalarse características especiales para evitar la entrada de agua. Y aun así, debe fabricarse un prototipo plástico impermeable de la carcasa para probar y asegurar que no filtra. Aquí presentamos consejos de diseño para carcasas plásticas y metálicas personalizadas contra el agua, y lo más importante, consejos de prototipado rápido.

Estándares de Carcasas Impermeables

Existen múltiples grados de impermeabilidad, clasificados por normas IP y NEMA. La IP (Marcado Internacional de Protección) es la más extendida. Aquí los grados de estanqueidad IP:

1. IP65: La carcasa debe resistir chorro de agua. Probado rociando agua desde todos los ángulos en chorro. Parámetros: distancia 3 m; diámetro boquilla 6,3 mm; presión 30 kPa; caudal 12,5 l/min.
2. IP66: Debe resistir chorros a alta presión. Hasta 100 kPa y 100 l/min desde boquilla de 12,5 mm durante 3 minutos.
3. IP67: Diseño completamente impermeable. La pieza se sumerge a 1 m de profundidad durante 30 minutos.

Los estándares IP difieren, lo cual es una gran ventaja: permite estimar correctamente las condiciones de trabajo del dispositivo y decidir dónde detener la adición de características para desviar agua. Un diseño completamente impermeable es mucho más caro que uno que resista chorros o gotas.

5 Formas de Hacer Conexiones Impermeables para Carcasas

Conocidos los estándares, veamos medidas comunes para fabricar carcasas plásticas personalizadas con estándares IP66-67:

1. Juntas y sellos (Seals and gaskets). El método más común, útil y barato para carcasas plásticas y de aluminio (u otro metal) es usar sellos de goma. Son baratos, ocupan poco espacio y son extremadamente eficientes. El mecanismo principal: la elasticidad de la goma cubre las dos partes conectadas impidiendo la entrada de líquido. Los más extendidos son los O-rings (anillos de sección circular). Tienen excelentes tasas de sellado, protegen mejor contra líquidos y pueden usarse para sellos dinámicos (cuando una parte se mueve, como un pistón). Basta hacer 2-3 ranuras con O-rings en la parte fija.
2. Moldeo por inserción (Insert molding). Útil para carcasas de aluminio o metal. Se moldea un elemento elástico que servirá de sello sobre la pieza metálica. El sello será más pequeño y no se perderá al estar fijado.
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4. Sobremoldeo (Overmolding). Similar al moldeo por inserción pero el componente base también es plástico. Viable principalmente para producción en serie al usar costosa inyección de plástico. Sin embargo, la tecnología moderna permite probar diseños de carcasas encargando prototipos a servicios que ofrecen moldeo por inyección rápido.
5. Soldadura. Común en carcasas metálicas para electrónica. El metal alrededor de los bordes se funde haciendo la pieza hermética y monolítica. Sin embargo, sellar completamente los circuitos no siempre es buena idea: dificulta reparaciones si falla, y el aire atrapado al calentarse aumenta la presión pudiendo reventar la carcasa.
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7. Cinta de espuma y adhesivos. Útiles y fáciles de usar. No requieren modificaciones de diseño y protegen bien contra el agua. Su problema: solo sirven hasta el primer desmontaje. Al separar piezas, los adhesivos se vuelven inútiles y entorpecen el rearme al tener que raspar residuos. Usados a menudo en pruebas de verificación de prototipos rápidos donde la soldadura se usa en producto final.
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Prototipado Rápido de Carcasas Impermeables

Elegidos los O-rings, soldaduras y pegados, antes de producción en serie debe verificarse el estándar IP con pruebas físicas reales. Para ello, debe fabricarse un prototipo rápido de carcasa impermeable. Existen muchas técnicas según materiales del prototipo.

Por ejemplo, carcasas plásticas pequeñas y medianas pueden imprimirse en 3D. Diseños de carcasas metálicas requieren mecanizado CNC en talleres. Diseños sobremoldeados o lotes de prototipos pueden fabricarse con moldeo por inyección rápido, proceso similar al convencional pero con diseño de molde flexible mejorado y coste de prototipado mucho menor.

Tras fabricar los prototipos, es importante ensamblarlos cuidadosamente para asegurar los mejores resultados de prueba. Si las pruebas son insatisfactorias, hay que revisar el diseño y refabricar. El prototipado rápido también ayuda aquí por su flexibilidad, recibiendo un prototipo modificado lo antes posible.