Principales aplicaciones y beneficios clave del moldeo por inyección

¿Cuáles son las aplicaciones comunes del moldeo por inyección? ¿Qué lo distingue como proceso de fabricación? Este artículo cubre los beneficios clave del moldeo por inyección y brinda información sobre si el moldeo por inyección es adecuado para las aplicaciones de su industria.

Las industrias están cambiando de componentes metálicos a componentes plásticos debido a la reducción de peso, atributos de rendimiento, ahorro de costos, diversas resistencias a la corrosión y otros tipos de desgaste y los rápidos tiempos de producción que se les atribuyen. El proceso capaz de ofrecer estos beneficios para la producción de piezas de plástico es el moldeo por inyección. 

El moldeo por inyección, fuente de más del 40 % de todas las piezas de plástico a nivel mundial y un mercado de 300 mil millones de dólares a mediados de 2022, es el proceso de fabricación de formar componentes en moldes. En los últimos años, ha ganado más fuerza en la industria médica, especialmente debido a la creciente demanda de materiales biodegradables que sean más respetuosos con el medio ambiente y su capacidad para lograr piezas rentables y de alta calidad. 

La versatilidad del moldeo por inyección le permite producir grandes volúmenes de piezas a un precio más bajo por pieza y a mayores velocidades en comparación con otros procesos como el mecanizado CNC y la impresión 3D. Hay más de 25 000 materiales de ingeniería compatibles con el moldeo por inyección entre los que puede seleccionar y también puede escalar sus productos a miles o incluso millones. 

Deberías considerar el moldeo por inyección para proyectos: 

• Que requieren producciones de gran volumen anual; 

• Que implican diseños y formas complejos (siempre que el diseño tenga en cuenta restricciones de diseño IM como socavaduras y espesores de piezas); 

• Necesita consolidación de piezas o conversión de metal a plástico; 

• Donde el acabado superficial es un factor importante; 

• Involucrar materiales que serían demasiado costosos con otros procesos de fabricación;

• Involucran materiales costosos que plantean problemas presupuestarios si se mecanizan; 

• O en caso de que sea probable que el diseño permanezca igual o solo cambie en incrementos más pequeños durante varios años (y series de producción).

Profundicemos en las aplicaciones comunes del moldeo por inyección y los beneficios clave de este proceso de fabricación de mayor volumen.

¿Qué tipo de piezas se pueden fabricar con moldeo por inyección?

El moldeo por inyección es común en una variedad de industrias. Es probable que encuentre piezas de plástico moldeadas por inyección en la construcción, alimentos y bebidas y bienes de consumo, entre muchas otras industrias. 

Las aplicaciones más comunes que se encuentran en la plataforma Protolabs Network son: 

• Aeroespacial

• Automoción

• Electrónica

• Médico

Piezas aeroespaciales por moldeo por inyección

Los componentes aeroespaciales deben cumplir estándares específicos. Deben ser ligeros, duraderos y capaces de soportar cambios extremos de temperatura. 

Las piezas moldeadas por inyección más comunes para el sector aeroespacial incluyen: 

• Biseles

• Componentes del chasis

• Cajas

• Viviendas

• Paneles

Piezas de automoción por moldeo por inyección

Con el paso de los años, las tecnologías de transporte se han vuelto más avanzadas. En promedio, un automóvil contiene 30.000 piezas internas y externas, desde el bloque del motor hasta pequeños sensores que alertan a los conductores sobre problemas de seguridad o mantenimiento. Casi todos los componentes de plástico del interior de su automóvil están moldeados por inyección, al igual que las piezas exteriores como los parachoques.

Otros componentes estándar moldeados por inyección para automóviles incluyen:

• Viviendas

• Portavasos (y otros compartimentos de almacenamiento)

• Componentes del panel 

Los tres materiales de inyección más comunes utilizados en la industria automotriz incluyen: 

• Polipropileno (PP) para piezas no críticas

• PVC para resistencia a la intemperie

• ABS para una resistencia de alto impacto

Piezas de electrónica de consumo por moldeo por inyección

Las carcasas moldeadas por inyección ayudan a proteger los componentes electrónicos que todos utilizamos hoy en día. Las carcasas de plástico resistentes a la corrosión protegen los componentes metálicos de entornos hostiles y cambios de temperatura.

Otros componentes electrónicos fabricados con moldeo por inyección incluyen: 

• Asambleas

• Cajas de batería

• Conductos

• Componentes para portátiles y ordenadores de sobremesa

• Cajas y envolventes para placas de circuito

• Interruptores electricos

Debido a su excelente resistencia al impacto y buen aislamiento eléctrico, el ABS y el poliestireno (PS) son los preferidos para la electrónica. 

Piezas de tecnología médica por moldeo por inyección

El diseño y la fabricación de productos y tecnologías médicos conlleva estrictas directrices nacionales e internacionales para cumplir con políticas estrictas y prevenir riesgos para los pacientes. En Estados Unidos, por ejemplo, los fabricantes que producen componentes médicos deben utilizar resinas que lleven el sello de aprobación de la FDA y la certificación ISO. 

En Protolabs Network fabricamos carcasas de plástico para diferentes instrumentos médicos, piezas transparentes y componentes para máquinas de resonancia magnética. 

Protolabs Network proporciona una variedad de materiales esterilizables y biocompatibles para componentes médicos moldeados por inyección. La silicona de grado médico es la más popular; sin embargo, es un termoestable, por lo que se requiere maquinaria y control de proceso especiales, lo que aumenta el costo. 

Las aplicaciones con requisitos menos estrictos pueden utilizar materiales como ABS, polipropileno (PP) y polietileno (PE). 

¿Cuáles son los beneficios del moldeo por inyección?

En general, el moldeo por inyección es más confiable y eficiente que otros métodos de fabricación si espera producir una gran cantidad de la misma pieza. Puede producir una amplia variedad de diferentes geometrías y tamaños de piezas. 

Otros beneficios del moldeo por inyección incluyen:  

• Producción de plásticos de gran volumen, rentable y rápida

• Ahorro de costes

• Resistencia y durabilidad mejoradas

• Tolerancias estrictas y repetibilidad excepcional

• Flexibilidad de materiales 

• Excelente apariencia visual

¿Cómo se fabrican muchas piezas mediante moldeo por inyección de forma rápida y rentable?

El moldeo por inyección tiene un coste competitivo para fabricar grandes volúmenes de piezas de plástico idénticas. Una vez que se crea el molde y se configura la máquina, las piezas se pueden producir rápidamente a bajos costos. 

El volumen mínimo de producción recomendado para moldeo por inyección es de 500 unidades. En este punto, las economías de escala comienzan a hacer efecto y los costos iniciales relativamente altos de las herramientas tienen un efecto menos prominente en el precio unitario. 

Protolabs Network puede fabricar alrededor de 100.000 piezas de ABS utilizando un solo molde a un precio medio de 0,68 dólares, aunque esto varía según el tamaño de la pieza. 

El ciclo típico de moldeo por inyección dura entre 15 y 60 segundos, según el tamaño de la pieza y la complejidad del molde. En comparación, el mecanizado CNC y la impresión 3D pueden requerir minutos u horas para producir la misma geometría. 

Con el moldeo por inyección, usted lleva sus piezas al mercado más rápido y obtiene una ventaja competitiva con la capacidad de producir múltiples objetos simultáneamente que son idénticos entre sí en una hora.

¿Cómo reduce los costes el moldeo por inyección?

El moldeo por inyección proporciona varios beneficios de costos sobre otros tipos de procesos de fabricación. Today, the injection molding process is automated by machines and robots operated by a single technician, and this helps reduce labor costs and reworks caused by defects or human error. 

Centrarse en DFM (diseño para la capacidad de fabricación) también proporciona beneficios de costos al disminuir la cantidad de problemas con la moldeabilidad. DFM crea un proceso de colaboración entre OEM, equipos de ingeniería y clientes que reduce la cantidad de cambios de herramientas, el tiempo de inactividad de las máquinas y otros retrasos en la producción. 

Hay muy pocos desperdicios asociados con el moldeo por inyección porque la cantidad de material necesario para llenar el molde se determina durante el proceso de diseño. Cualquier residuo creado o restos de material sobrante se pueden reciclar y reutilizar para otros proyectos. 

¿Las piezas moldeadas por inyección son fuertes y duraderas?

La fuerza de las piezas moldeadas por inyección proviene de su diseño de una sola capa y su forma continua. Over the years, the demand for strength and durability has increased, and today's lightweight thermoplastics are just as strong as some metal parts available. 

Desea determinar la resistencia de su pieza al comienzo del proceso de diseño porque ayudará a equilibrar otras consideraciones de diseño y confirmar qué materiales utilizar.

¿Cómo logra el moldeo por inyección tolerancias estrictas y una gran repetibilidad?

El moldeo por inyección es altamente repetible. Por supuesto, con el tiempo se produce algo de desgaste en el molde, pero un molde de aluminio de funcionamiento piloto típico dura un promedio de 5000 a 20 000 ciclos antes de necesitar ser reemplazado. Los moldes de producción a gran escala de acero para herramientas duran alrededor de 100.000+ ciclos. 

Injection molding typically produces parts with tolerances of ± 0.500 mm (0.020"). Tighter tolerances down to ± 0.125 mm (0.005") are also feasible in certain circumstances. Este nivel de precisión es suficiente para la mayoría de las aplicaciones y comparable al mecanizado CNC y la impresión 3D. 

¿Qué materiales se pueden utilizar para el moldeo por inyección?

Más de 25.000 materiales de ingeniería son compatibles con el moldeo por inyección, incluidos termoplásticos, siliconas, termoestables y resinas. Esto significa que existe una amplia gama de materiales con diversas propiedades físicas entre los que puede seleccionar y diseñar su pieza. Las posibilidades son infinitas. 

Las piezas producidas con moldeo por inyección tienen excelentes propiedades físicas que se pueden adaptar con aditivos, como fibras de vidrio, o mezclando diferentes paletas, como mezclas de PC/ABS, para lograr el nivel deseado de resistencia. 

Quiere asegurarse de seleccionar los materiales adecuados para su diseño. Tenga en cuenta la resistencia al impacto y a la tracción de la pieza, la deflexión del calor, la absorción de agua y el módulo de elasticidad a la flexión.

¿Cuál es la calidad cosmética de las piezas moldeadas por inyección?

El moldeo por inyección produce productos que necesitan poco o ningún acabado adicional. La mayoría de las piezas moldeadas tienen un acabado liso, pero puedes diseñar un producto con acabados mate y texturas y grabados únicos. 

Molded parts can be polished to a high degree that creates a mirror-like finish, and they can also be bead-blasted to develop more of a textured-type finish. Revise los estándares de SPI que dictan el nivel de acabado que se puede lograr para los componentes moldeados por inyección. 

Divulgación completa:¿cuáles son las desventajas del moldeo por inyección?

Si bien el moldeo por inyección ofrece varias ventajas sobre otros procesos de fabricación, existen algunos inconvenientes. 

En primer lugar, la principal restricción económica son los elevados costes iniciales de las herramientas. Los ingenieros de diseño tienen que crear un molde personalizado para cada geometría, lo que encarece bastante los costes de inversión inicial. Diseñar y fabricar el molde cuesta entre 5.000 y 100.000 dólares. Por este motivo, el moldeo por inyección es económicamente viable para producciones superiores a 500 unidades. 

Una vez creado el molde, cualquier cambio de diseño puede resultar costoso y las modificaciones requieren la creación de un nuevo molde desde cero. Esto aumenta los plazos de entrega y los costos generales. 

Finally, the typical turnaround for injection molding is between six and ten weeks – four to six weeks to manufacture the mold and two to four weeks for production and shipping. Los cambios de diseño aumentan el tiempo de respuesta. Aquí en Protolabs Network, se tarda un máximo de 40 días en fabricar el molde y que el cliente obtenga las muestras. 

¿Cómo se compara el moldeo por inyección y la impresión 3D?

El moldeo por inyección y la impresión 3D a menudo se comparan entre sí; sin embargo, debes verlos como complementarios y no como competidores. 3D printing can help shorten pre-production iteration cycles of injection molding and allow for better testing, manufacturing and overall outcomes. 

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