Consejos de diseño para moldeo por inyección

El proceso de moldeo por inyección se usa ampliamente en la producción de gran volumen, ya que produce una producción de chatarra comparativamente baja y tiene una alta repetibilidad. La versatilidad del proceso de moldeo por inyección exige consideraciones de diseño mucho más amplias. La mayoría de las consideraciones de diseño se realizarán en el molde después de establecer los requisitos del producto.

Algunos de los factores que afectan el diseño de moldeo por inyección incluyen:cómo se usará la pieza (producto individual o para ensamblaje), sus requisitos dimensionales y mecánicos, y su capacidad para soportar elementos como productos químicos o presión. A continuación se exploran algunos consejos vitales a tener en cuenta al diseñar para moldeo por inyección.

1. Elija cuidadosamente los materiales adecuados para su diseño

Diferentes materiales de moldeo por inyección ofrecen diferentes propiedades. Por ejemplo, algunos materiales de moldeo por inyección brindan más estabilidad dimensional que otros. Del mismo modo, algunos se unen mejor con adhesivos que otros. El diseño de materiales considera lo siguiente:temperatura, presión, interacciones biológicas y químicas.

Las resinas termoplásticas se pueden clasificar ampliamente en amorfas y semicristalinas. Mientras que los termoplásticos semicristalinos ofrecen una mejor resistencia química y eléctrica, sus contrapartes amorfas son mucho más estables dimensionalmente y más resistentes al impacto. La selección del material puede afectar el nivel de tolerancia requerido o ciertas características, como el grosor de la pared.

	Resinas semicristalinas	Resinas amorfas
Ventajas	• Excelente para aplicaciones estructurales, de desgaste y de cojinetes • Buena resistencia química y eléctrica • Menor coeficiente de fricción	• Se adhiere bien con adhesivos • Alta estabilidad dimensional • Buena resistencia al impacto
Desventajas	• Difícil de unir con adhesivos • Resistencia al impacto media	• Baja resistencia a la fatiga y al agrietamiento por tensión

2. Tener en cuenta la tolerancia de la pieza

Las tolerancias se ven afectadas por la contracción que se produce durante el proceso de enfriamiento. Los materiales amorfos como el PLA generalmente tienen tolerancias más estrictas que los materiales semicristalinos como el PEEK.

Las tolerancias estrictas encarecen la producción, pero pueden ser necesarias para que su pieza encaje o funcione correctamente, especialmente si se usa en un ensamblaje.

Recomendamos ponerse en contacto con su proveedor en la etapa de diseño para analizar los estándares de tolerancia que utilizan.

Por ejemplo, DIN 16901 contiene una tabla de tolerancia general como referencia para diferentes materiales. Si su proveedor utiliza este estándar y necesita tolerancias más estrictas u otros estándares, le pedirán que proporcione dibujos en 2D.

3. Elija el grosor de pared adecuado

Hay algunos puntos clave a tener en cuenta para asegurarse de elegir el grosor de pared correcto para su diseño de moldeo por inyección:

• Las paredes más delgadas acortan el tiempo del ciclo y reducen el costo de su pieza. Para muchas aplicaciones, un grosor de pared de 1,5-2,5 mm es suficiente, pero también puede consultar los grosores de pared recomendados para diferentes materiales
• A diferencia de las piezas mecanizadas por CNC, las piezas moldeadas por inyección de plástico se benefician de un grosor de pared uniforme. Si una parte es más gruesa en una sección que en otra, aparecerá una marca de hundimiento en esa ubicación.
• Los espesores de pared no uniformes también provocan deformaciones, ya que estas paredes se enfrían y se encogen a diferentes velocidades. Si requiere un espesor no uniforme, el cambio de espesor no debe exceder el 15 % del espesor nominal de la pared y siempre debe tener una transición suave o cónica para lograr una pieza de alta calidad.

Los siguientes son los espesores de pared recomendados para diferentes materiales:

Material	Grosor de pared recomendado
ABS	1,143 mm – 3,556 mm
Acetal	0,762 mm – 3,048 mm
Acrílico (PMMA)	0,635 mm – 12,7 mm
Polímero de cristal líquido	0,762 mm – 3,048 mm
Plásticos reforzados con fibras largas	1,905 mm – 27,94 mm
Nailon	0,762 mm – 2,921 mm
PC (policarbonato)	1,016 mm – 3,81 mm
Poliéster	0,635 mm – 3,175 mm
Polietileno (PE)	0,762 mm – 5,08 mm
Sulfuro de polifenileno (PSU)	0,508 mm – 4,572 mm
Polipropileno (PP)	0,889 mm – 3,81 mm
Poliestireno (PS)	0,889 mm – 3,81 mm
Poliuretano	2,032 mm – 19,05 mm

4. Agregue ángulos de inclinación a su diseño

Muchos procesos de eliminación de material, como el mecanizado CNC, pueden producir paredes verticales. Sin embargo, crear el diseño de una pieza para moldeo por inyección con paredes verticales hará que la pieza se atasque, especialmente en el centro, ya que la pieza se contrae al enfriarse.

Si se aplica demasiada fuerza para expulsar la pieza, el riesgo de dañar los pasadores de expulsión e incluso el molde se vuelve muy alto. Diseñe las paredes de las piezas con una ligera inclinación para evitar este problema. Esta inclinación se llama tiro.

Debido a la alta complejidad que crea en el diseño, el borrador generalmente se agrega en las etapas finales del diseño de la pieza. Diferentes superficies requieren diferentes borradores. Las superficies texturizadas requieren la mayor cantidad de corrientes de aire. Algunas superficies comunes que se encuentran en el moldeo por inyección y sus ángulos de inclinación mínimos son los siguientes.

• Para requisitos "casi verticales":0,5°
• Situaciones más comunes:1 ~ 2°
• Todas las superficies de cierre:3°
• Rostros con texturas ligeras:1 ~ 3°
• Rostros con texturas medias:5°+

5. Agregue costillas y refuerzos a ciertas partes

Ciertas partes requieren costillas. Las costillas y los refuerzos brindan resistencia adicional a las piezas y ayudan a eliminar defectos estéticos como deformaciones, hundimientos y huecos. Estas características son esenciales para los componentes estructurales. Por lo tanto, es preferible agregarlos a las piezas en lugar de aumentar el grosor de las piezas para aumentar la resistencia.

Sin embargo, si no se diseña correctamente, esto puede conducir a la contracción. La contracción ocurre cuando la velocidad de enfriamiento de ciertas partes es mucho más rápida que otras, lo que resulta en la flexión permanente de algunas secciones. La deformación se puede reducir eficazmente manteniendo el grosor de la nervadura entre el 50 y el 60 % del de la pared a la que se une.

6. Agregar radios y redondeos al diseño de piezas

La aplicación de radios a las piezas, cuando sea posible, elimina las esquinas afiladas, lo que mejora el flujo de material y la integridad estructural de la pieza. Las esquinas afiladas causan debilidad en la pieza ya que el material fundido fluye a través de la esquina o hacia la esquina. Los únicos lugares donde las esquinas afiladas son inevitables son las superficies de separación o las superficies de cierre.

Los radios y filetes también ayudan en la expulsión de una pieza, ya que es menos probable que las esquinas redondeadas se atasquen durante la expulsión que las esquinas afiladas. Además, las esquinas afiladas tampoco son estructuralmente recomendables, ya que conducen a puntos de tensión que pueden fallar. Los radios ayudan a suavizar la tensión en las esquinas.

Además, incluir esquinas afiladas en su pieza aumentará exponencialmente el costo de producción, ya que esto requeriría que el molde presente esquinas afiladas que solo se pueden lograr utilizando técnicas de fabricación muy costosas.

Agregue radios internos de al menos 0,5 veces el grosor de la pared adyacente y radios externos de 1,5 veces el tamaño.

7. Evite socavaduras y proporcione ranuras donde sea posible

Los ajustes a presión se pueden obtener a través de muescas. El molde de extracción directa, que consta de dos mitades y es el diseño más sencillo, no es adecuado para fabricar piezas con características de socavado. Esto se debe a la dificultad de mecanizar un molde de este tipo con CNC y la tendencia del material a atascarse al expulsarlo.

Las socavaduras generalmente se crean utilizando núcleos laterales. Sin embargo, los núcleos laterales aumentan significativamente los costos de herramientas. Afortunadamente, hay algunos consejos de diseño para lograr la función de socavado sin usar núcleos laterales. Una forma de hacerlo es introduciendo una ranura en su lugar.

Esto también se conoce como núcleo de paso. Otra forma es ajustar o mover la línea de partición de la pieza. Al hacer esto, también ajuste el ángulo de inclinación en consecuencia. Mover las líneas de partición es más adecuado para socavaduras que están en el exterior de la pieza.

También puede usar socavaduras para pelar, también conocidas como resaltes. Sin embargo, solo use esta función cuando la pieza sea lo suficientemente flexible como para deformarse y expandirse durante la expulsión del molde.

Además, dé suficiente autorización :los topes deben tener un ángulo de avance de 30° a 45° para una eyección efectiva. Todas estas alternativas a los costosos núcleos laterales requieren un rediseño significativo de la pieza. Cuando el rediseño de una pieza no es posible debido a la posibilidad de que pueda afectar la funcionalidad de la pieza, entonces debe emplear acciones laterales deslizantes y núcleos para tratar las socavaduras.

Estas características se deslizan cuando el molde se cierra y se deslizan hacia afuera cuando se abre. Los núcleos laterales deben moverse perpendicularmente y tener ángulos de inclinación apropiados.

8. Fije salientes a paredes laterales o nervaduras

Los salientes son separadores cilíndricos moldeados en una pieza de plástico para aceptar un inserto, un tornillo autorroscante o un pasador para ensamblar o montar piezas.

El diámetro exterior (OD) de la protuberancia debe ser 2,5 veces el diámetro del tornillo para aplicaciones autorroscantes.

Los jefes no deberían ser independientes. Fije siempre los salientes a una pared lateral o al piso con nervaduras o refuerzos. Su espesor no debe exceder el 60 % del espesor total de la pieza para minimizar las marcas de hundimiento visibles en el exterior de la pieza.

Por ejemplo, una pieza con una pared exterior de 3 mm debe tener nervaduras internas de no más de 1,7 mm de espesor.

9. Compuerta:Resalte superficies visualmente importantes en su parte donde no debe haber marcas

Para diseñar y fabricar correctamente su pieza mediante moldeo por inyección, es importante que el fabricante comprenda desde el principio cuáles son sus requisitos en términos de apariencia.

Un punto clave que debe tener en cuenta el fabricante de herramientas es la ubicación de la puerta. Las compuertas son secciones de entrada a través de las cuales el material fundido ingresa al molde. El fabricante de herramientas tiene que elegir el tipo de compuertas y colocarlas estratégicamente para minimizar posibles problemas de calidad.

Las puertas también dejan un vestigio de puerta o una indicación visual de que la parte fue cerrada, incluso si es sutil.

Es por eso que recomendamos informar a su proveedor sobre cualquier requisito estético y funcional y definir dónde no bloquear.

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