Domine el Moldeo por Inyección: Fundamentos, Aplicaciones y Consejos de Diseño

COMPARTIR ESTE ARTÍCULO

En esta guía encontrará todo lo que necesita saber sobre moldeo por inyección. Domine los principios básicos de la tecnología y aprenda consejos de diseño prácticos que le ahorrarán tiempo y reducirán costes.

Parte 1

Los fundamentos del moldeo por inyección

¿Qué es el moldeo por inyección? ¿Cómo funciona y para qué se usa? En esta sección respondemos a estas preguntas y le mostramos ejemplos comunes de piezas moldeadas por inyección para ayudarle a familiarizarse con la mecánica básica y aplicaciones de la tecnología.

¿Qué es el moldeo por inyección?

El moldeo por inyección es una tecnología de fabricación para la producción en masa de piezas plásticas idénticas con buenas tolerancias. En el moldeo por inyección, los gránulos de polímero se funden primero y luego se inyectan bajo presión en un molde, donde el plástico líquido se enfría y solidifica. Los materiales usados en el moldeo por inyección son polímeros termoplásticos que pueden colorearse o rellenarse con otros aditivos.

Casi todas las piezas plásticas a su alrededor se fabricaron usando moldeo por inyección: desde piezas de coche, hasta carcasas electrónicas y electrodomésticos de cocina.

El moldeo por inyección es tan popular debido al coste por unidad dramáticamente bajo al fabricar altos volúmenes. Ofrece alta repetibilidad y buena flexibilidad de diseño. Las principales restricciones del moldeo por inyección suelen reducirse a la economía, ya que se requiere una alta inversión inicial para el molde. Además, el tiempo de respuesta desde el diseño a la producción es lento (al menos 4 semanas).

El proceso de moldeo por inyección

El moldeo por inyección se usa ampliamente hoy tanto para productos de consumo como para aplicaciones de ingeniería. Casi todos los artículos plásticos a su alrededor se fabricaron con moldeo por inyección. Esto es porque la tecnología puede producir piezas idénticas a volúmenes muy altos (típicamente 1.000 a 100.000+ unidades) a un coste muy bajo por pieza (típicamente 1‑5 $ por unidad).

Pero comparado con otras tecnologías, los costes de puesta en marcha del moldeo por inyección son relativamente altos, principalmente porque se necesita utillaje personalizado. Un molde puede costar entre 3.000 y 100.000+ $, dependiendo de su complejidad, material (aluminio o acero) y precisión (molde de prototipo, pre-serie o producción a gran escala).

Todos los materiales termoplásticos pueden moldearse por inyección. Algunos tipos de silicona y otras resinas termoestables también son compatibles. Los materiales más usados en moldeo por inyección son:

• Polipropileno (PP): ~38 % de la producción global
• ABS: ~27 % de la producción global
• Polietileno (PE): ~15 % de la producción global
• Poliestireno (PS): ~8 % de la producción global

Incluso si consideramos todas las demás tecnologías de fabricación posibles, el moldeo por inyección con estos cuatro materiales por sí solos representa más del 40 % de todas las piezas plásticas producidas globalmente cada año.

Breve historia del moldeo por inyección

Los plásticos sustituyen al marfil

En 1869, John Wesley Hyatt inventó el celuloide, el primer plástico artificial práctico destinado a sustituir al marfil para la producción de… ¡bolas de billar! Las primeras máquinas de moldeo por inyección usaban un barril para calentar el plástico y un émbolo para inyectarlo en el molde.

Un invento revolucionario

A mediados de los años 1950, la invención del husillo alternativo revolucionó por sí sola la industria del plástico. El husillo alternativo resolvió problemas clave de calentamiento desigual del plástico que enfrentaban los sistemas anteriores, y abrió nuevos horizontes para la producción en masa de piezas plásticas.

El moldeo por inyección hoy

Hoy, el moldeo por inyección es un mercado de 300 mil millones de $. Se producen globalmente más de 5 millones de toneladas métricas de piezas plásticas con moldeo por inyección cada año. Recientemente, la demanda de materiales biodegradables está aumentando por razones medioambientales.

Máquinas de moldeo por inyección: ¿cómo funcionan?

Una máquina de moldeo por inyección consta de 3 partes principales: la unidad de inyección, el molde —el corazón de todo el proceso— y la unidad de cierre/expulsión.

En esta sección examinamos el propósito de cada uno de estos sistemas y cómo su mecánica básica de operación afecta el resultado final del proceso de moldeo por inyección.

Vea una gran máquina de moldeo por inyección en acción produciendo 72 tapones de botella cada 3 segundos en el vídeo aquí:

La unidad de inyección

El propósito de la unidad de inyección es fundir el plástico en bruto y guiarlo al molde. Consta de la tolva, el barril y el husillo alternativo.

Así funciona el proceso de moldeo por inyección:

1. Los gránulos de polímero se secan primero y se colocan en la tolva, donde se mezclan con el pigmento de color o los aditivos de refuerzo.
2. Los gránulos se alimentan al barril, donde se calientan, mezclan y mueven simultáneamente hacia el molde por un husillo de paso variable. La geometría del husillo y el barril están optimizadas para ayudar a acumular la presión a los niveles correctos y fundir el material.
3. El émbolo avanza y el plástico fundido se inyecta en el molde a través del sistema de corredores, llenando toda la cavidad. A medida que el material se enfría, se re-solidifica y toma la forma del molde.
4. Finalmente, el molde se abre y la pieza sólida es expulsada por los expulsores. El molde se cierra y el proceso se repite.

   Todo el proceso puede repetirse muy rápido: el ciclo dura aproximadamente 30 a 90 segundos dependiendo del tamaño de la pieza.

   Tras la expulsión, la pieza se deposita en una cinta transportadora o contenedor. Generalmente, las piezas moldeadas por inyección están listas para usar inmediatamente y requieren poco o ningún postprocesado.

Fabricación del molde

El molde es como el negativo de una fotografía: su geometría y textura superficial se transfieren directamente a la pieza moldeada por inyección.

Suele constituir la mayor parte de los costes de puesta en marcha en moldeo por inyección: el coste de un molde típico comienza en aproximadamente 2.000‑5.000 $ para geometrías simples y tiradas de producción relativamente pequeñas (1.000 a 10.000 unidades) y puede subir hasta 100.000 $ para moldes optimizados para pedidos de producción a gran escala (100.000 unidades o más).

Esto se debe al alto nivel de experiencia requerido para diseñar y fabricar un molde de alta calidad que pueda producir con precisión miles (o cientos de miles) de piezas.

Los moldes se suelen mecanizar por CNC en aluminio o acero para herramientas y luego se acaban al estándar requerido. Además del negativo de la pieza, también tienen otras características, como el sistema de corredores que facilita el flujo del material al molde, y canales de refrigeración interna que ayudan y aceleran el enfriamiento de la pieza.

Más información sobre mecanizado CNC en la guía de fabricación y diseño →

Avances recientes en materiales de impresión 3D han permitido la fabricación de moldes adecuados para moldeo por inyección de tiradas cortas (100 piezas o menos) a una fracción del coste. Volúmenes tan pequeños eran económicamente inviables en el pasado debido al altísimo coste de la fabricación tradicional de moldes.

*Diseño de molde industrial para producir decenas de miles de piezas plásticas. La cavidad se muestra a la izquierda y el núcleo a la derecha.*

Anatomía del molde

El molde más simple es el molde de extracción directa. Consta de 2 mitades: la cavidad (el lado frontal) y el núcleo (el lado trasero).

En la mayoría de los casos, se prefieren los moldes de extracción directa, ya que son simples de diseñar y fabricar, manteniendo el coste total relativamente bajo. Hay algunas restricciones de diseño: la pieza debe tener una geometría 2D en cada lado y no debe tener voladizos (es decir, áreas no soportadas desde abajo).

Si se requieren geometrías más complejas, se necesitan núcleos laterales retráctiles u otros insertos.

Los núcleos laterales son elementos móviles que entran en el molde desde arriba o abajo y se usan para fabricar piezas con voladizos (por ejemplo, una cavidad o un orificio). Los laterales deben usarse con moderación, ya que el coste aumenta rápidamente.

Dato interesante: Aproximadamente el 50 % del ciclo típico de moldeo por inyección se dedica al enfriamiento y solidificación. Minimizar el espesor de un diseño es clave para acelerar este paso y reducir costes.

Los 2 lados del molde: Lado A y Lado B

Las piezas moldeadas por inyección tienen dos lados: el lado A, que da a la cavidad (mitad frontal del molde) y el lado B, que da al núcleo (mitad trasera del molde). Estos dos lados suelen servir propósitos diferentes:

• El lado A suele tener mejor apariencia visual y a menudo se llama lado cosmético. Las caras del lado A serán lisas o tendrán una textura según sus especificaciones de diseño.

• El lado B suele contener los elementos estructurales ocultos (pero muy importantes) de la pieza (los alojamientos, nervios, encajes a presión, etc.). Por esta razón se llama lado funcional. El lado B a menudo tiene un acabado más rugoso y marcas visibles de los expulsores.

Inyección de material en el molde: El sistema de corredores

El sistema de corredores es el canal que guía el plástico fundido a la cavidad del molde. Controla el flujo y presión con que el plástico líquido se inyecta en la cavidad y se elimina tras la expulsión (se rompe). El sistema de corredores suele constar de 3 secciones principales:

• El canal principal (sprue) es el canal principal por donde fluye inicialmente todo el plástico fundido al entrar en el molde.
• El corredor (runner) distribuye el plástico fundido a lo largo de la cara donde se unen las dos mitades del molde y conecta el canal principal con las entradas. Puede haber uno o más corredores, guiando el material hacia una o varias piezas. El sistema de corredores se separa de la pieza tras la expulsión. Este es el único desperdicio de material en el moldeo por inyección, del cual el 15‑30 % puede reciclarse y reutilizarse.
• La entrada (gate) es el punto de entrada del material en la cavidad del molde. Su geometría y ubicación son importantes, ya que determinan el flujo del plástico.

La vestigio

En el punto donde el sistema de corredores se conectó con la pieza, suele ser visible una pequeña imperfección, llamada vestigio.

Si la presencia del vestigio no es deseable por razones estéticas, también puede «ocultarse» en el lado B funcional de la pieza.

El sistema de cierre y expulsión

En el lado opuesto de una máquina de moldeo por inyección está el sistema de cierre. Tiene un doble propósito: mantiene las 2 partes del molde firmemente cerradas durante la inyección y empuja la pieza fuera del molde tras abrirse.

Tras la expulsión, la pieza cae sobre una cinta transportadora o un cubo para almacenamiento y el ciclo comienza de nuevo.

La alineación de las diferentes partes móviles del molde nunca es perfecta. Esto causa la creación de 2 imperfecciones comunes visibles en casi todas las piezas moldeadas por inyección:

• Líneas de partición visibles en el lateral de una pieza donde se unen las 2 mitades del molde. Son causadas por pequeñas desalineaciones y los bordes ligeramente redondeados del molde.

• Marcas de expulsión (o testigo) visibles en el lado B oculto de la pieza. Se crean porque los expulsores sobresalen ligeramente por encima o están hundidos por debajo de la superficie del molde.

La imagen siguiente muestra el molde usado para fabricar ambos lados de la carcasa de un mando a distancia. Prueba rápida: intente localizar el *núcleo* (lado A), la *cavidad* (lado B), el sistema de corredores, los expulsores, el núcleo lateral y las ventilaciones en este molde.

Beneficios y limitaciones del moldeo por inyección

El moldeo por inyección es una tecnología de fabricación establecida con una larga historia, pero se refina y mejora constantemente con nuevos avances tecnológicos.

A continuación, un resumen rápido de las ventajas y desventajas clave para ayudarle a entender si es la solución adecuada para su aplicación.

Beneficios del moldeo por inyección

Fabricación de plásticos de alto volumen

El moldeo por inyección es la tecnología más competitiva en coste para fabricar altos volúmenes de piezas plásticas idénticas. Una vez creado el molde y configurada la máquina, piezas adicionales pueden fabricarse muy rápido y a muy bajo coste.

El volumen mínimo de producción recomendado para moldeo por inyección es 500 unidades. En este punto las economías de escala empiezan a actuar y los costes iniciales relativamente altos del utillaje tienen un efecto menos prominente en el precio unitario.

Amplia gama de materiales

Casi todos los materiales termoplásticos (y algunos termoestables y siliconas) pueden moldearse por inyección. Esto da una gama muy amplia de materiales disponibles con diversas propiedades físicas para diseñar.

Las piezas producidas con moldeo por inyección tienen muy buenas propiedades físicas. Sus propiedades pueden adaptarse usando aditivos (por ejemplo, fibras de vidrio) o mezclando diferentes gránulos (por ejemplo, mezclas PC/ABS) para lograr el nivel deseado de resistencia, rigidez o resistencia al impacto.

Productividad muy alta

El ciclo típico de moldeo por inyección dura 15 a 60 segundos, dependiendo del tamaño de la pieza y la complejidad del molde. En comparación, el mecanizado CNC o la impresión 3D pueden requerir minutos u horas para producir la misma geometría. Además, un solo molde puede alojar múltiples piezas, aumentando aún más las capacidades de producción de este proceso.

Esto significa que cientos (o incluso miles) de piezas idénticas pueden producirse cada hora.

Gran repetibilidad y tolerancias

El proceso de moldeo por inyección es altamente repetible y las piezas producidas son esencialmente idénticas. Por supuesto, ocurre cierto desgaste en el molde con el tiempo, pero un molde de aluminio de pre-serie típico durará 5.000 a 10.000 ciclos, mientras que moldes de acero para producción a gran escala pueden soportar 100.000+ ciclos.

Típicamente, el moldeo por inyección producirá piezas con tolerancias de ± 0,500 mm (0,020"). Tolerancias más ajustadas hasta ± 0,125 mm (0,005") también son factibles en ciertas circunstancias. Este nivel de precisión es suficiente para la mayoría de aplicaciones y comparable al mecanizado CNC y la impresión 3D.

Excelente apariencia visual

Una fortaleza clave del moldeo por inyección es que puede producir productos terminados que necesitan poco o ningún acabado extra. Las superficies del molde pueden pulirse a un grado muy alto para crear piezas tipo espejo. O pueden granallarse para crear superficies texturizadas. Los estándares SPI dictan el nivel de acabado que puede lograrse.

Obtenga recomendaciones de compatibilidad acabado/material →

Limitaciones del moldeo por inyección

Altos costes de puesta en marcha para utillaje

La principal restricción económica del moldeo por inyección es el alto coste del utillaje. Como se debe fabricar un molde personalizado para cada geometría, los costes de puesta en marcha son muy altos. Estos están relacionados principalmente con el diseño y fabricación del molde, que típicamente cuesta entre 5.000 y 100.000 $. Por esta razón, el moldeo por inyección solo es económicamente viable para producciones superiores a 500 unidades.

Los cambios de diseño son costosos

Una vez fabricado un molde, es muy caro modificarlo. Los cambios de diseño suelen requerir la creación de un molde nuevo desde cero. Por esta razón, diseñar correctamente una pieza para moldeo por inyección es muy importante.

En la Parte 2, enumeramos las consideraciones de diseño más importantes a tener en cuenta al diseñar para moldeo por inyección. En la Parte 5, también veremos cómo puede mitigar el riesgo creando prototipos físicos de sus piezas.

Plazos de entrega más largos que otras tecnologías

El plazo típico para moldeo por inyección varía entre 6‑10 semanas. 4‑6 semanas para fabricar el molde, más 2‑4 semanas adicionales para producción y envío. Si se requieren cambios de diseño (algo bastante común), el plazo aumenta en consecuencia.

En comparación, piezas hechas en una impresora 3D de sobremesa pueden estar listas para entrega de la noche a la mañana, mientras que sistemas industriales de impresión 3D tienen un plazo típico de 3‑5 días. Piezas mecanizadas por CNC se entregan típicamente en 10 días o tan rápido como 5 días.

Ejemplos de productos fabricados con moldeo por inyección

Si mira a su alrededor ahora, verá al menos unos pocos productos fabricados con moldeo por inyección. Probablemente esté mirando uno ahora mismo: la carcasa del dispositivo que usa para leer esta guía.

Para reconocerlos, busque estas 3 cosas: una línea de partición, marcas de testigo en el lado oculto y un espesor de pared relativamente uniforme en toda la pieza.

Hemos recopilado algunos ejemplos de productos fabricados comúnmente con moldeo por inyección para ayudar a entender mejor lo que se puede lograr con este proceso.

Juguetes

Envases

Miniaturas

Automoción

Eléctrico

Sanidad

Ladrillos Lego

Los ladrillos Lego son uno de los ejemplos más reconocibles de piezas moldeadas por inyección. Se fabrican usando moldes, como el de la imagen, que produjo 120 millones de ladrillos Lego (15 millones de ciclos) antes de retirarse.

El material usado para los ladrillos Lego es ABS por su alta resistencia al impacto y excelente moldeabilidad. Cada ladrillo ha sido diseñado a la perfección, logrando tolerancias de hasta 10 micrómetros (una décima parte de un cabello humano).

Esto se logra partly usando las mejores prácticas de diseño, que examinaremos en la siguiente sección (espesor de pared uniforme, ángulos de desmoldeo, nervios, texto en relieve, etc.).

Un molde de ladrillo Lego retirado

Tapones de botella

Muchos productos de envasado plástico se moldean por inyección. De hecho, el envasado es el mayor mercado para el moldeo por inyección.

Por ejemplo, los tapones de botella se moldean por inyección de Polipropileno. El Polipropileno (PP) tiene excelente resistencia química y es apto para contacto con alimentos.

En los tapones de botella también se pueden ver todas las imperfecciones inevitables del moldeo por inyección (línea de partición, marcas de expulsión, etc.) y características de diseño comunes (nervios, bajo-cortes de desmoldeo, etc.).

Aviones de modelo

Los aviones de modelo son otro ejemplo común de piezas moldeadas por inyección. El material usado aquí es principalmente Poliestireno (PS), por su bajo coste y facilidad de moldeo.

Lo interesante de los kits de aviones de modelo es que vienen con el sistema de corredores aún adjunto. Así puede ver el camino que siguió el plástico fundido para llenar el molde vacío.

Piezas de coche

Casi todos los componentes plásticos del interior de un coche se moldearon por inyección. Los 3 materiales de moldeo por inyección más usados en automoción son Polipropileno (PP) para piezas no críticas, PVC por su buena resistencia a la intemperie y ABS por su alta resistencia al impacto.

Más de la mitad de las piezas plásticas de un coche están hechas de uno de estos materiales, incluyendo paragolpes, piezas interiores de carrocería y salpicaderos.

Electrónica de consumo

Las carcasas de casi todos los dispositivos electrónicos de consumo de producción en masa se moldearon por inyección. ABS y poliestireno (PS) son preferidos aquí por su excelente resistencia al impacto y buen aislamiento eléctrico.

Dispositivos médicos

Muchos materiales esterilizables y biocompatibles están disponibles para moldeo por inyección.

La silicona de grado médico es uno de los materiales más populares en la industria médica. La silicona es un termoestable, por lo que se requieren maquinaria y control de proceso especiales, aumentando el coste.

Para aplicaciones con requisitos menos estrictos, otros materiales como ABS, polipropileno (PP) y polietileno (PE) son más comunes.

Más información sobre fabricación de dispositivos médicos →

Parte 2

Hay varios factores que pueden afectar la calidad del producto final y la repetibilidad del proceso. Para obtener todos los beneficios del proceso, el diseñador debe seguir ciertas directrices de diseño.

En esta sección, describimos defectos comunes del moldeo por inyección y directrices básicas y avanzadas a seguir al diseñar piezas, incluyendo recomendaciones para mantener los costes al mínimo.

Defectos comunes del moldeo por inyección

La mayoría de defectos en moldeo por inyección están relacionados con el flujo del material fundido o su tasa de enfriamiento no uniforme durante la solidificación.

Aquí hay una lista de defectos a tener en cuenta al diseñar una pieza para moldeo por inyección. En la siguiente sección veremos cómo evitarlos siguiendo buenas prácticas de diseño.

Deformación (Warping)

Cuando ciertas secciones se enfrían (y como resultado se contraen) más rápido que otras, la pieza puede doblarse permanentemente debido a tensiones internas.

Las piezas con espesor de pared no constante son las más propensas a deformarse.

Marcas de hundimiento (Sink marks)

Cuando el interior de una pieza se solidifica antes que su superficie, puede aparecer un pequeño hueco en una superficie plana, llamado marca de hundimiento.

Las piezas con paredes gruesas o nervios mal diseñados son las más propensas a hundimiento.

Marcas de arrastre (Drag marks)

A medida que el plástico se contrae, ejerce presión sobre el molde. Durante la expulsión, las paredes de la pieza deslizarán y rasparán contra el molde, lo que puede resultar en marcas de arrastre.

Las piezas con paredes verticales (y sin ángulo de desmoldeo) son las más propensas a marcas de arrastre.

Líneas de soldadura (Knit lines)

Cuando 2 flujos se encuentran, pueden desarrollarse decoloraciones finas como pelos. Estas líneas de soldadura afectan la estética de la pieza, pero también generalmente disminuyen su resistencia.

Las piezas con cambios bruscos de geometría u orificios son más propensas a líneas de soldadura.

Disparos cortos (Short shots)

El aire atrapado en el molde puede inhibir el flujo del material durante la inyección, resultando en una pieza incompleta. Un buen diseño puede mejorar la fluidez del plástico fundido.

Las piezas con paredes muy finas o nervios mal diseñados son más propensas a disparos cortos.

Manejo de voladizos (undercuts)

El molde más simple (molde de extracción directa) consta de 2 mitades. Características con voladizos (como los dientes de una rosca o el gancho de un encaje a presión) pueden no ser fabricables con un molde de extracción directa. Esto es porque el molde no puede mecanizarse por CNC o porque el material está en el camino de la expulsión de la pieza.

Los voladizos en moldeo por inyección son características de la pieza que no pueden fabricarse con un molde simple de dos partes, porque el material está en el camino mientras el molde se abre o durante la expulsión.

Los dientes de una rosca o el gancho de un encaje a presión son ejemplos de voladizos.

Aquí algunas ideas para ayudarle a lidiar con voladizos:

Evite voladizos usando cierres (shutoffs)

Evitar voladizos por completo podría ser la mejor opción. Los voladizos siempre añaden coste, complejidad y requisitos de mantenimiento al molde. Un rediseño inteligente puede a menudo eliminar voladizos.

Los cierres son un truco útil para lidiar con voladizos en regiones internas de la pieza (para encajes a presión) o en los lados de la pieza (para orificios o asas).

A continuación, algunos ejemplos de cómo las piezas moldeadas por inyección pueden rediseñarse para evitar voladizos: esencialmente, se elimina material en el área bajo el voladizo, eliminando el problema por completo.

Mueva la línea de partición

La forma más simple de lidiar con un voladizo es mover la línea de partición del molde para que intersecte con la característica.

Esta solución es adecuada para muchos diseños con voladizos en una superficie externa. No olvide ajustar los ángulos de desmoldeo en consecuencia.

Use un voladizo de desmoldeo (bumpoffs)

Los voladizos de desmoldeo (también conocidos como bumpoffs) pueden usarse cuando la característica es lo suficientemente flexible para deformarse sobre el molde durante la expulsión. Los voladizos de desmoldeo se usan para fabricar las roscas en tapones de botella.

Los voladizos solo pueden usarse bajo las siguientes condiciones:

• El voladizo de desmoldeo debe estar alejado de características de refuerzo, como esquinas y nervios.
• El voladizo debe tener un ángulo de ataque de 30° a 45°.
• La pieza moldeada debe tener espacio y ser flexible suficiente para expandirse y deformarse.

Se recomienda evitar voladizos de desmoldeo en piezas hechas de plásticos reforzados con fibra. Típicamente, plásticos flexibles como PP, HDPE o Nylon (PA) pueden tolerar voladizos de hasta 5 % de su diámetro.

*Pieza de ejemplo con voladizos de desmoldeo. La pieza se deforma al ser empujada fuera del molde.*

Acciones laterales deslizantes y núcleos

Las acciones laterales deslizantes y núcleos se usan cuando no es posible rediseñar la pieza moldeada por inyección para evitar voladizos.

Los núcleos de acción lateral son insertos que se deslizan al cerrar el molde y se deslizan fuera antes de abrirse. Tenga en cuenta que estos mecanismos añaden coste y complejidad al molde.

Siga estas directrices al diseñar una acción lateral:

• Debe haber espacio para que el núcleo entre y salga. Esto significa que la característica debe estar en el otro lado de la pieza.
• Las acciones laterales deben moverse perpendicularmente. Moverse en un ángulo distinto a 90° es más complicado, aumentando coste y plazos.
• No olvide añadir ángulos de desmoldeo a su diseño como de costumbre, considerando el movimiento del núcleo de acción lateral.

Características de diseño comunes

Aprenda a diseñar las características más comunes en piezas moldeadas por inyección con estas directrices prácticas. Úselas para mejorar la funcionalidad de sus diseños, cumpliendo aún las reglas básicas de diseño.

Elementos de fijación roscados (alojamientos e insertos)

Hay 3 formas de añadir elementos de fijación a una pieza moldeada por inyección: diseñando una rosca directamente en la pieza, añadiendo un alojamiento donde se atornille el tornillo, o incluyendo un inserto roscado.

Modelar una rosca directamente en la pieza es posible, pero no recomendado, ya que los dientes de la rosca son esencialmente voladizos, aumentando drásticamente la complejidad y coste del molde (veremos más sobre voladizos en una sección posterior). Un ejemplo de pieza moldeada con rosca son los tapones de botella.

Alojamientos (Bosses)

Los alojamientos son muy comunes en piezas moldeadas por inyección y se usan como puntos de fijación o ensamblaje. Consisten en proyecciones cilíndricas con orificios diseñados para recibir tornillos, insertos roscados u otros herrajes de fijación y ensamblaje. Una buena forma de pensar en un alojamiento es como un nervio que se cierra sobre sí mismo en un círculo.

Los alojamientos se usan como puntos de fijación o sujeción (junto con tornillos autorroscantes o insertos roscados).

*Diseño recomendado de un alojamiento*

Cuando los alojamientos se usan como puntos de fijación, el diámetro exterior del alojamiento debe ser 2x el diámetro nominal del tornillo o inserto y su diámetro interior igual al diámetro del núcleo del tornillo. El orificio del alojamiento debe extenderse hasta el nivel de la pared base, incluso si no se necesita la profundidad total para el ensamblaje, para mantener un espesor de pared uniforme en toda la característica. Añada un chaflán para facilitar la inserción del tornillo o inserto.

Para mejores resultados:

Evite diseñar alojamientos que se fusionen con paredes principales

Soporte alojamientos con nervios o conéctelos a una pared principal

Para alojamientos con insertos, use diámetro exterior igual a 2× el tamaño nominal del inserto

Roscas

Los insertos roscados metálicos pueden añadirse a piezas plásticas moldeadas por inyección para proporcionar un orificio roscado duradero para elementos de fijación como tornillos métricos. La ventaja de usar insertos es que permiten muchos ciclos de ensamblaje y desensamblaje.

Los insertos se instalan en piezas moldeadas por inyección mediante inserción térmica, ultrasónica o en molde. Para diseñar un alojamiento que reciba un inserto roscado, use directrices similares a las anteriores, usando el diámetro del inserto como dimensión guía.

*Un inserto roscado colocado en un alojamiento*

Para mejores resultados:

Evite añadir roscas directamente en su pieza moldeada por inyección

Diseñe alojamientos con diámetro exterior igual a 2x el diámetro nominal del tornillo o inserto

Añada un alivio de 0,8 mm en los bordes de la rosca

Use una rosca con paso mayor a 0,8 mm (32 hilos por pulgada)

Use una rosca trapezoidal o de sierra

Mejor forma de lidiar con los voladizos creados:

Use una rosca con paso mayor a 0,8 mm (32 hilos por pulgada)

Para roscas externas, colóquelas a lo largo de la línea de partición

Nervios (Ribs)

Cuando incluso el espesor de pared máximo recomendado no basta para cumplir los requisitos funcionales de una pieza, los nervios pueden usarse para mejorar su rigidez.

Al diseñar nervios:

● Use un espesor igual a 0,5 × espesor de pared principal

● Defina una altura menor a 3 × espesor del nervio

● Use un radio de filete en base mayor a ¼ × espesor del nervio

● Añada un ángulo de desmoldeo de al menos 0,25°‑0,5°

● Añada una distancia mínima entre nervios y paredes de 4 × espesor del nervio

Encajes a presión (Snap-fit joints)

Los encajes a presión son una forma muy simple, económica y rápida de unir dos piezas sin elementos de fijación ni herramientas. Existe una amplia gama de posibilidades de diseño para encajes a presión.

Como regla general, la deflexión de un encaje a presión depende principalmente de su longitud y la fuerza permisible que puede aplicarse en su anchura (ya que su espesor está más o menos definido por el espesor de pared de la pieza). Además, los encajes a presión son otro ejemplo de voladizos.

*Ejemplo de ensamblaje con encajes a presión*

En el ejemplo anterior se muestra el diseño de encaje a presión más común (conocido como encaje a presión en voladizo). Como con los nervios, añada un ángulo de desmoldeo a sus encajes a presión y use un espesor mínimo de 0,5x el espesor de pared.

Directrices específicas sobre diseño de encajes a presión es un tema amplio que va más allá del alcance de este artículo. Para información más detallada, consulte este artículo del MIT.

Para mejores resultados:

Añada un ángulo de desmoldeo a las paredes verticales de sus encajes a presión

Diseñe encajes con espesor mayor a 0,5x el espesor de pared

Ajuste su anchura y longitud para controlar su deflexión y fuerza permisible

Bisagras vivas (Living hinges)

Las bisagras vivas son secciones delgadas de plástico que conectan 2 segmentos de una pieza y le permiten flexionar y doblarse. Típicamente estas bisagras se incorporan en envases de producción en masa, como botellas plásticas. Una bisagra viva bien diseñada puede durar hasta un millón de ciclos sin fallo.

El material usado para moldear una bisagra viva debe ser flexible. Polipropileno (PP) y Polietileno (PE) son buenas opciones para aplicaciones de consumo y Nylon (PA) para usos de ingeniería.

Una bisagra bien diseñada se muestra a continuación. El espesor mínimo recomendado de la bisagra oscila entre 0,20 y 0,35 mm, con espesores mayores resultando en piezas más duraderas pero más rígidas.

{{img}}

*Ejemplo de bisagra viva (izquierda) y dimensiones de diseño recomendadas para PP o PE (derecha)*

Antes de ir a producción a gran escala, prototipe sus bisagras vivas usando mecanizado CNC o impresión 3D para determinar la geometría y rigidez que mejor se adapte a su aplicación. Añada filetes generosos y diseñe hombros con espesor de pared uniforme al cuerpo principal de la pieza para mejorar el flujo de material en el molde y minimizar tensiones. Divida bisagras mayores de 150 mm en dos (o más) para mejorar la vida útil.

Para directrices detalladas, consulte esta guía del MIT.

Para mejores resultados:

• Diseñe bisagras con espesor entre 0,20 y 0,35 mm

• Seleccione un material flexible (PP, PE o PA) para piezas con bisagras vivas

• Use hombros con espesor igual al de la pared principal

• Añada filetes lo más grandes posible

Nervios de compresión (Crush ribs)

Los nervios de compresión son pequeñas características salientes que se deforman para crear fricción cuando diferentes componentes se empujan juntos, asegurando su posición.

Los nervios de compresión pueden ser una alternativa económica para fabricar orificios de alta tolerancia para ajustes ceñidos. Se usan comúnmente para alojar rodamientos o ejes y otras aplicaciones de ajuste por interferencia.

*Ejemplo de nervio de compresión (izquierda) y dimensiones de diseño recomendadas (derecha)*

Se recomienda usar tres nervios de compresión para asegurar buena alineación. La altura/radio recomendada para cada nervio es 2 mm. Añada una interferencia mínima de 0,25 mm entre el nervio de compresión y la pieza ajustada. Debido a la pequeña superficie de contacto con el molde, los nervios de compresión pueden diseñarse sin ángulo de desmoldeo.

Para mejores resultados:

Añada una interferencia mínima de 0,25 mm entre nervio de compresión y el componente

No añada ángulo de desmoldeo en las paredes verticales de un nervio de compresión

Textos y símbolos

El texto es una característica muy común que puede ser útil para logotipos, etiquetas, advertencias, diagramas e instrucciones, ahorrando el gasto de etiquetas adhesivas o pintadas.

Al añadir texto, elija texto en relieve sobre texto grabado, ya que es más fácil de mecanizar por CNC en el molde y por tanto más económico.

También eleve el texto 0,5 mm sobre la superficie de la pieza asegurará que las letras sean fáciles de leer. Recomendamos seleccionar un estilo de fuente negrita y redondeada con grosor de línea uniforme, con tamaño de 20 puntos o mayor. Algunos ejemplos de fuentes: Century Gothic Bold, Arial y Verdana.

Use texto en relieve (altura 0,5 mm) en lugar de texto grabado

Use fuente con grosor uniforme y tamaño mínimo de 20 puntos

Alinee el texto perpendicular a la línea de partición

Use altura (o profundidad) mayor a 0,5 mm

Tolerancias

El moldeo por inyección típicamente produce piezas con tolerancias de ± 0,250 mm (0,010").

Tolerancias más ajustadas son factibles en ciertas circunstancias (hasta ± 0,125 mm e incluso ± 0,025 mm), pero aumentan el coste drásticamente.

Para tiradas de producción pequeñas (< 10.000 unidades), considere usar una operación secundaria (como taladrado) para mejorar la precisión. Esto asegura la interferencia correcta de la pieza con otros componentes o insertos (por ejemplo, al usar ajustes por interferencia).

Reglas de diseño para moldeo por inyección

Uno de los mayores beneficios del moldeo por inyección es lo fácil que se pueden formar geometrías complejas, permitiendo que una sola pieza sirva múltiples funciones.

Una vez fabricado el molde, estas piezas complejas pueden reproducirse a muy bajo coste. Pero los cambios en el diseño del molde en etapas posteriores del desarrollo pueden ser muy caros, por lo que lograr los mejores resultados a la primera es esencial. Siga las directrices siguientes para evitar los defectos más comunes en moldeo por inyección.

Use un espesor de pared constante

Use un espesor de pared uniforme en toda la pieza (si es posible) y evite secciones gruesas. Esto es esencial ya que paredes no uniformes pueden llevar a deformación de la pieza al enfriarse el material fundido.

Si se requieren secciones de diferente espesor, haga la transición lo más suave posible usando un chaflán o filete. Así el material fluirá más uniformemente dentro de la cavidad, asegurando que todo el molde se llene completamente.

Para mejores resultados:

Use espesor de pared uniforme dentro de los valores recomendados

Cuando se requieran diferentes espesores, suavice la transición usando chaflán o filete con longitud 3x la diferencia de espesor

Ahueque secciones gruesas

Las secciones gruesas pueden llevar a varios defectos, incluyendo deformación y hundimiento. Limitar el espesor máximo de cualquier sección de su diseño a los valores recomendados ahuecándolas es esencial.

Para mejorar la resistencia de secciones ahuecadas, use nervios para diseñar estructuras de igual resistencia y rigidez pero menor espesor de pared. Una pieza bien diseñada con secciones ahuecadas se muestra a continuación:

*Ahueque secciones gruesas y añada nervios para mejorar la rigidez*

Los nervios también pueden usarse para mejorar la rigidez de secciones horizontales sin aumentar su espesor. Recuerde que las limitaciones de espesor de pared siguen aplicando. Exceder el espesor de nervio recomendado (ver abajo) puede resultar en marcas de hundimiento.

*Las limitaciones de espesor de pared siguen aplicando para nervios*

Para mejores resultados:

Ahueque secciones gruesas y use nervios para mejorar la resistencia y rigidez de la pieza

Diseñe nervios con espesor máx. igual a 0,5x el espesor de pared

Diseñe nervios con altura máx. igual a 3x el espesor de pared

Añada transiciones suaves

Recomendado: 3 × diferencia de espesor de pared

A veces no se pueden evitar secciones con diferentes espesores de pared. En estos casos, use chaflán o filete para hacer la transición lo más suave posible.

De igual forma, la base de características verticales (como nervios, alojamientos, encajes) debe ser siempre redondeada.

Redondee todos los bordes

La limitación de espesor de pared uniforme también aplica a bordes y esquinas: la transición debe ser lo más suave posible para asegurar buen flujo de material.

Para bordes interiores, use un radio de al menos 0,5 x el espesor de pared. Para bordes exteriores, añada un radio igual al radio interior más el espesor de pared. Así asegura que el espesor de las paredes es constante en todas partes (incluso en esquinas).

Además, las esquinas agudas resultan en concentraciones de tensión que pueden resultar en piezas más débiles.

*Añada radios amplios a todos los bordes para mantener espesor de pared uniforme y evitar defectos*

Para mejores resultados:

Añada filete igual a 0,5x el espesor de pared en esquinas internas

Añada filete igual a 1,5x el espesor de pared en esquinas externas

Añada ángulos de desmoldeo

Para facilitar la expulsión de la pieza del molde, se debe añadir un ángulo de desmoldeo a todas las paredes verticales. Paredes sin ángulo de desmoldeo tendrán marcas de arrastre en su superficie, debido a la alta fricción con el molde durante la expulsión.

Se recomienda un ángulo de desmoldeo mínimo de 2°. Ángulos mayores (hasta 5°) deben usarse en características más altas.

Más información sobre la importancia de los ángulos de desmoldeo en este artículo →

Una buena regla general es aumentar el ángulo de desmoldeo en un grado por cada 25 mm. Por ejemplo, añada un ángulo de desmoldeo de 3° a una característica de 75 mm de altura. Ángulos mayores deben usarse si la pieza tiene acabado superficial texturizado. Como regla general, añada 1‑2° extra a los resultados de los cálculos anteriores.

Recuerde que los ángulos de desmoldeo también son necesarios para nervios. Tenga en cuenta que añadir un ángulo reducirá el espesor de la parte superior del nervio, así que asegúrese de que su diseño cumple con el espesor mínimo de pared recomendado.

*Añada ángulo de desmoldeo (mínimo 2°) a todas las paredes verticales*

Para mejores resultados:

Añada ángulo de desmoldeo mínimo de 2° a todas las paredes verticales

Para características mayores de 50 mm, aumente el ángulo de desmoldeo en un grado cada 25 mm

Para piezas con acabado superficial texturizado, aumente el ángulo de desmoldeo en 1‑2° extra

Parte 3

Materiales para moldeo por inyección

El moldeo por inyección es compatible con una amplia gama de plásticos. En esta sección aprenderá más sobre las características clave de los materiales más populares. También discutiremos los acabados superficiales estándar que pueden aplicarse a piezas moldeadas por inyección.

Materiales usados para moldeo por inyección

Todos los termoplásticos pueden moldearse por inyección. Algunos termoestables y siliconas líquidas también son compatibles.

También pueden reforzarse con fibras, partículas de caucho, minerales o agentes retardantes de llama para modificar sus propiedades físicas. Por ejemplo, la fibra de vidrio puede mezclarse con los gránulos en proporciones de 10 %, 15 % o 30 %, resultando en piezas con mayor rigidez.

Polipropileno (PP)

El plástico de moldeo por inyección más común. Excelente resistencia química. Grados aptos para alimentos disponibles. No apto para aplicaciones mecánicas.

ABS

Termoplástico común con alta resistencia al impacto, bajo coste y baja densidad. Vulnerable a disolventes.

Polietileno (PE)

Termoplástico ligero con buena resistencia al impacto y a la intemperie. Apto para aplicaciones exteriores.

Poliestireno (PS)

El plástico de moldeo por inyección con menor coste. Grados aptos para alimentos disponibles. No apto para aplicaciones mecánicas.

Poliuretano (PU)

Termoplástico con alta resistencia al impacto y buenas propiedades mecánicas y dureza. Apto para moldear piezas con paredes gruesas.

Nylon (PA 6)

Termoplástico de ingeniería con excelentes propiedades mecánicas y alta resistencia química y a la abrasión. Susceptible a la humedad.

Policarbonato (PC)

El plástico con mayor resistencia al impacto. Alta resistencia térmica, a la intemperie y tenacidad. Puede ser coloreado o transparente.

PC/ABS

Mezcla de dos termoplásticos resultando en alta resistencia al impacto, excelente estabilidad térmica y alta rigidez. Vulnerable a disolventes.

POM (Acetal/Delrin)

Termoplástico de ingeniería con alta resistencia, rigidez, resistencia a la humedad y propiedades auto-lubricantes. Relativamente propenso a deformación.

PEEK

Termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con excelente resistencia y resistencia térmica y química. Usado para reemplazar piezas metálicas.

Caucho de silicona

Termoestable con excelente resistencia al calor y química y dureza Shore personalizable. Grados aptos para alimentos y médico disponibles.

Un aditivo comúnmente usado para mejorar la rigidez de piezas moldeadas por inyección es la fibra de vidrio. Las fibras de vidrio pueden mezclarse con los gránulos en proporciones de 10 %, 15 % o 30 %, resultando en diferentes propiedades mecánicas.

Colorante puede añadirse a la mezcla (en proporción ~3 %) para crear gran variedad de piezas coloreadas. Colores estándar incluyen rojo, verde, amarillo, azul, negro y blanco y pueden mezclarse para crear diferentes tonos.

Acabados superficiales y estándares SPI

Los acabados superficiales pueden usarse para dar a una pieza moldeada por inyección cierta apariencia o tacto. Además de propósitos cosméticos, los acabados superficiales también pueden servir necesidades técnicas. Por ejemplo, la rugosidad media superficial (Ra) puede influir drásticamente en la vida útil de piezas deslizantes como cojinetes lisos.

Las piezas moldeadas por inyección no suelen post-procesarse, pero el molde sí puede acabarse en varios grados.

Tenga en cuenta que superficies rugosas aumentan la fricción entre la pieza y el molde durante la expulsión, por lo que se requiere un ángulo de desmoldeo mayor.

La Sociedad de la Industria del Plástico (SPI) explica varios procedimientos de acabado estándar que resultan en diferentes acabados superficiales de la pieza.

Acabado	Descripción	Estándares SPI*	Aplicaciones
Acabado brillante	El molde se alisa y luego se pule con pulidor de diamante, resultando en acabado tipo espejo.	A-1 A-2 A-3	Apto para piezas que requieren el acabado superficial más liso para propósitos cosméticos o funcionales (Ra < 0,10 μm). El acabado A-1 es apto para piezas con acabado espejo y lentes.
Acabado semibrillante	El molde se alisa con papel de lija de grano fino, resultando en acabado superficial fino.	B-1 B-2 B-3	Apto para piezas que requieren buena apariencia visual, pero no un aspecto muy brillante.
Acabado mate	El molde se alisa usando polvo de piedra fina, eliminando todas las marcas de mecanizado.	C-1 C-2 C-3	Apto para piezas con bajos requisitos de apariencia visual, pero marcas de mecanizado no aceptables.
Acabado texturizado	El molde se alisa primero con polvo de piedra fina y luego se granalla, resultando en superficie texturizada.	D-1 D-2 D-3	Apto para piezas que requieren acabado superficial satén o mate texturizado.
Acabado tal cual mecanizado	El molde se acaba a criterio del mecanizador. Marcas de herramienta visibles.	-	Apto para piezas no cosméticas, como componentes industriales u ocultos.

Al seleccionar un acabado superficial brillante, recuerde estos consejos útiles:

• Un acabado de molde muy brillante no equivale a un producto final muy brillante. Está significativamente sujeto a otros factores como la resina plástica usada, condiciones de moldeo y diseño del molde. Por ejemplo, el ABS producirá piezas con acabado superficial más brillante que el PP. Para encontrar la combinación recomendada de material y acabado superficial visite el apéndice.
• Acabados superficiales más finos requieren un material de mayor grado para el molde. Para lograr un pulido muy fino, se requieren aceros para herramientas con mayor dureza. Esto impacta en el coste global (coste de material, tiempo de mecanizado y postprocesado).

Parte 4

Consejos para reducción de costes

Aprenda más sobre los principales impulsores de coste en moldeo por inyección y consejos de diseño accionables que le ayudarán a reducir los costes de su proyecto.

Impulsores de coste en moldeo por inyección

Los mayores costes en moldeo por inyección son:

• Costes de utillaje determinados por el coste total de diseño y mecanizado del molde
• Costes de material determinados por el volumen de material usado y su precio por kilogramo
• Costes de producción determinados por el tiempo total que se usa la máquina de moldeo por inyección

Los costes de utillaje son constantes (empezando en 3.000 $ hasta 5.000 $). Este coste es independiente del número total de piezas fabricadas, mientras que los costes de material y producción dependen del volumen de producción.

Para producciones pequeñas (1.000 a 10.000 unidades), el coste de utillaje tiene el mayor impacto en el coste global (aprox. 50‑70 %). Por tanto, vale la pena alterar su diseño para simplificar la fabricación del molde (y su coste).

Para volúmenes mayores hasta producción a gran escala (10.000 a 100.000+ unidades), la contribución de los costes de utillaje al coste global queda eclipsada por los costes de material y producción. Así, sus principales esfuerzos de diseño deben centrarse en minimizar tanto el volumen de la pieza como el tiempo del ciclo de moldeo.

Aquí hemos recopilado algunos consejos para ayudar a minimizar el coste de su proyecto de moldeo por inyección.

Consejo #1: Cíñase al molde de extracción directa

Los núcleos de acción lateral y otros mecanismos en molde pueden aumentar el coste de utillaje en 15 %‑30 %. Esto se traduce en un coste adicional mínimo de utillaje de aproximadamente 1.000‑1.500 $.

En una sección anterior examinamos formas de lidiar con voladizos. Para mantener su producción dentro del presupuesto, evite usar núcleos de acción lateral y otros mecanismos a menos que sean absolutamente necesarios.

Consejo #2: Rediseñe la pieza para evitar voladizos

Los voladizos siempre añaden coste, complejidad y mantenimiento al molde. Un rediseño inteligente puede a menudo eliminar voladizos.

Consejo #3: Haga la pieza más pequeña

Piezas más pequeñas pueden moldearse más rápido resultando en mayor producción, reduciendo el coste por pieza. Piezas más pequeñas también resultan en menores costes de material y reducen el precio del molde.

Consejo #4: Ajuste múltiples piezas en un molde

Como vimos en una sección anterior, ajustar múltiples piezas en el mismo molde es práctica común. Usualmente, 6 a 8 piezas pequeñas idénticas caben en el mismo molde, reduciendo esencialmente el tiempo total de producción en ~80 %.

Piezas con geometrías diferentes también pueden caber en el mismo molde (recuerde el ejemplo del avión de modelo). Es una gran solución para reducir el coste global de ensamblaje.

Aquí una técnica avanzada:

En algunos casos, el cuerpo principal de 2 piezas de un ensamblaje es el mismo. Con diseño creativo, puede crear puntos de encaje o bisagras en ubicaciones simétricas, esencialmente espejando la pieza. Así el mismo molde puede usarse para fabricar ambas mitades, reduciendo a la mitad los costes de utillaje.

Consejo #5: Evite detalles pequeños

Fabricar un molde con detalles pequeños requiere tiempos de mecanizado y acabado más largos. El texto es un ejemplo y podría incluso requerir técnicas de mecanizado especializadas como electroerosión (EDM) resultando en costes mayores.

Consejo #6: Use acabados de menor grado

Los acabados se aplican usualmente al molde a mano, lo que puede ser caro, especialmente para acabados de alto grado. Si su pieza no es para uso cosmético, no aplique un acabado de alto grado costoso.

Consejo #7: Minimice el volumen de la pieza reduciendo el espesor de pared

Reducir el espesor de pared de su pieza es la mejor forma de minimizar el volumen. No solo significa que se usa menos material, sino que el ciclo de moldeo por inyección se acelera enormemente.

Por ejemplo, reducir el espesor de pared de 3 mm a 2 mm puede reducir el tiempo de ciclo en 50‑75 %.

Paredes más finas significan que el molde puede llenarse más rápido. Más importante, las piezas más finas se enfrían y solidifican mucho más rápido. Recuerde que aproximadamente la mitad del ciclo de moldeo por inyección se gasta en la solidificación de la pieza mientras la máquina está inactiva.

Debe tenerse cuidado de no reducir excesivamente la rigidez de la pieza, lo que degradaría su rendimiento mecánico. Nervios en ubicaciones clave pueden usarse para aumentar la rigidez.

Consejo #8: Considere operaciones secundarias

Para producciones de menor volumen (menos de 1000 piezas), puede ser más rentable usar una operación secundaria para completar sus piezas moldeadas por inyección. Por ejemplo, podría taladrar un orificio tras el moldeo en lugar de usar un molde caro con núcleos de acción lateral.

Parte 5

Inicie el moldeo por inyección

Una vez que su diseño esté listo y optimizado para moldeo por inyección, ¿qué sigue? En esta sección le guiaremos por los pasos necesarios para empezar a fabricar con moldeo por inyección.

Paso 1: Empiece pequeño y prototipe rápido

Antes de comprometerse con utillaje caro de moldeo por inyección, primero cree y pruebe un prototipo funcional de su diseño.

Este paso es esencial para lanzar un producto exitoso. Así los errores de diseño pueden identificarse temprano, mientras el coste de cambio sigue siendo bajo.

Hay 3 soluciones para prototipar:

1. Impresión 3D (con SLS, SLA o Material Jetting)
2. Mecanizado CNC en plástico
3. Moldeo por inyección de tiradas cortas con moldes impresos en 3D. Estos procesos pueden crear prototipos realistas para forma y función que se asemejan mucho a la apariencia del producto final de moldeo por inyección.

Use la información siguiente como guía rápida de comparación para decidir qué solución es mejor para su aplicación.

Prototipado con impresión 3D

Diseños optimizados para moldeo por inyección pueden imprimirse fácilmente en 3D

La solución de prototipado con menor coste y plazo más rápido

No todos los materiales de moldeo por inyección están disponibles para impresión 3D

Las piezas impresas en 3D son 30‑50 % más débiles que las moldeadas por inyección

Prototipado con mecanizado CNC

Propiedades de material idénticas a las piezas moldeadas por inyección

Excelente precisión y acabado

Pueden necesitarse modificaciones de diseño, ya que aplican distintas restricciones

Más caro que impresión 3D con plazo mayor

Prototipado con moldeo por inyección de tiradas cortas

Los prototipos más realistas con propiedades de material precisas

Se simula el proceso real y diseño del molde

La solución de prototipado con mayor coste

Menor disponibilidad que CNC o impresión 3D

Paso 2: Haga una "pre-serie" (500‑10.000 piezas)

Con el diseño finalizado, es hora de empezar con moldeo por inyección con una pre-serie pequeña.

El volumen mínimo de pedido para moldeo por inyección es 500 unidades. Para estas cantidades, los moldes suelen mecanizarse por CNC en aluminio. Los moldes de aluminio son relativamente fáciles de fabricar y bajos en coste (empezando en ~3.000‑5.000 $) pero pueden soportar 5.000‑10.000 ciclos de inyección.

En esta etapa, el coste típico por pieza varía entre 1 y 5 $, dependiendo de la geometría de su diseño y el material seleccionado. El plazo típico para tales pedidos es 6‑8 semanas.

No se confunda con el término "pre-serie". Si solo requiere unos miles de piezas, esta sería su paso final de producción.

Las piezas fabricadas con moldes de aluminio "pre-serie" tienen propiedades físicas y precisión idénticas a las fabricadas con moldes de acero para "producción a gran escala".

Paso 3: Escale la producción (100.000+ piezas)

Al producir piezas en cantidades masivas de piezas idénticas (de 10.000 a 100.000+ unidades) se requiere utillaje especial de moldeo por inyección.

Para estos volúmenes, los moldes se mecanizan por CNC en acero para herramientas y pueden soportar millones de ciclos de moldeo por inyección. También están equipados con características avanzadas para maximizar velocidades de producción, como entradas de punta caliente y canales de refrigeración intrincados.

El coste unitario típico en esta etapa varía entre unos céntimos a 1 $ y el plazo típico es 4‑6 meses, debido a la complejidad de diseñar y fabricar el molde.

Parte 6

Recursos útiles

En esta guía tocamos todo lo que necesita para empezar con moldeo por inyección, pero hay mucho más que aprender.

Aquí están los recursos más útiles sobre moldeo por inyección y otras tecnologías de fabricación digital si quiere profundizar.

Otras guías

¿Quiere aprender más sobre fabricación digital? Hay más tecnologías para explorar: