¿Puede la Impresión 3D Reemplazar al Moldeo por Inyección? Por Qué No Lo Hará

Si lees las noticias al menos una vez en la última década, puedes estar al tanto de la llamada revolución de la impresión 3D. Aunque la fabricación aditiva se ha utilizado en la industria desde los años 80, no estuvo ampliamente disponible para usuarios aficionados hasta hace poco.

La creación del proyecto RepRap, además de la expiración de varias patentes, permitió una disminución acelerada en el coste de las impresoras 3D de grado hobby.

Ahora que casi todo el mundo puede tener una impresora 3D, mucha gente se pregunta sobre los límites de esta tecnología, y especialmente si eventualmente va a reemplazar los métodos de producción tradicionales como el Moldeo por Inyección.

Aunque la impresión 3D definitivamente tiene su propio lugar en el espacio industrial, no va a reemplazar la producción tradicional por Moldeo por Inyección, al menos en los próximos años. Ambas tecnologías tienen sus ventajas y desventajas y pueden superar a la otra en áreas específicas. Mientras que la impresión 3D es excelente para lotes de producción pequeños y para la creación de prototipos, el Moldeo por Inyección sigue siendo el más rentable para grandes producciones.

Debido al menor coste de los materiales y la eficiencia energética del Moldeo por Inyección, es la tecnología de producción recomendada cuando se producen más de (aproximadamente) cien kilogramos de unidades plásticas del mismo producto.

¿Por qué la impresión 3D es más cara que el Moldeo por Inyección?

Suponiendo que ya tienes un molde para iniciar tu producción, la producción por Moldeo por Inyección es mucho más barata que la impresión 3D en términos de coste por unidad. Esto se debe tanto al coste real del plástico usado en ambas técnicas como a la eficiencia energética de cada tecnología.

Eficiencia energética de la impresión 3D y el moldeo por inyección

El consumo promedio de una impresora 3D funcionando al imprimir a 200 °C con una cama caliente a 60 °C es de aproximadamente 125 W/h. Esto significa que la impresión 3D consume en promedio 9,61 kW por kilogramo de plástico, mientras que solo requeriríamos un promedio de 1,5 kW para producir la misma cantidad de plástico mediante Moldeo por Inyección.

Usando una tarifa promedio de 13 centavos por kW/h (un precio razonable para Estados Unidos), el coste de producir 1 kg de plástico se convierte en $1,25 para la impresión 3D y $0,19 para el Moldeo por Inyección.

Aunque estos números son una aproximación cruda, y el coste exacto de cada tecnología depende de la máquina específica usada y los modelos que se producen, aún podemos concluir que el moldeo por inyección es más eficiente en términos de consumo de energía para aproximadamente la misma salida (por un factor de más de 6).

Las estimaciones de consumo eléctrico usadas para este cálculo se basan en nuestras propias mediciones de una Ender 3 v2 (consulta el artículo de Facundo sobre el tema). Puede que hayas adivinado que ni él ni yo tenemos una máquina de Moldeo por Inyección en casa, así que basé estos cálculos en un promedio de múltiples fuentes reputadas.

Coste del plástico para Impresión 3D y Moldeo por Inyección

El coste por kilogramo de material para impresoras 3D es aproximadamente 20 veces más caro que los gránulos de plástico usados para el Moldeo por Inyección.

Si alguna vez compraste filamento para una impresora 3D, probablemente puedas estar de acuerdo en que no es raro pagar $20 por un carrete de PLA o ABS. Compáralo con el coste promedio de $1 por un kilogramo de gránulos de ABS y ahora definitivamente sabemos por qué la mayoría de nuestros electrodomésticos cotidianos no son impresos en 3D.

¿El moldeo por inyección siempre es más barato que la impresión 3D?

Aunque ya determinamos que el Moldeo por Inyección es mucho más rentable para producir mayores cantidades de un producto dado, las impresoras 3D también tienen su lugar en la industria.

A menudo, solo es necesario producir un lote pequeño a mediano de un producto dado. Este puede ser el caso de un prototipo o un producto que solo sirve a un mercado de nicho y, por lo tanto, tendrá una demanda limitada.

Para cantidades más pequeñas, el coste del propio molde es muy importante. A grandes rasgos, un molde de una sola cavidad (simple) puede costar entre $1.000 y $2.000, mientras que los grandes y complejos pueden costar hasta $75.000.

Preguntar por el precio de un molde es como preguntar por el precio de un coche, en el sentido de que el rango es enorme. La valoración de mi coche probablemente sea menor que el precio de un Ferrari. No obstante, para comparar ambas tecnologías, compararé ambas asumiendo un coste de molde de $10.000.

Como puedes ver en el gráfico a continuación, el moldeo por inyección se vuelve más rentable que la impresión 3D aproximadamente a los 500 kg de artículos producidos.

Este punto de inflexión (500 kg) depende en gran medida del coste del molde en sí. Si realizamos los mismos cálculos de nuevo pero asumimos un precio de molde de solo $2.000 (para un molde simple de una sola cavidad), deberíamos decidir cambiar de impresión 3D a Moldeo por Inyección a aproximadamente 100 kilogramos.

¿Cuándo debo usar una impresora 3D en lugar del moldeo por inyección?

La fabricación aditiva es más conveniente en casos donde la producción requerida es de solo unas pocas docenas de kilogramos. También se recomienda para prototipar rápidamente nuevos modelos, debido al hecho de que permite a los diseñadores iterar y optimizar sus modelos sin incurrir en costes significativos.

La tecnología de impresión 3D también permite a los diseñadores diseñar formas que no podrían producirse con métodos de fabricación tradicionales. La siguiente Torre Eiffel que imprimí con mi Ender 3 v2 es imposible de producir con moldeo por inyección.

¿La impresión 3D es más lenta que el moldeo por inyección?

Una impresora 3D es definitivamente más lenta que una máquina de moldeo por inyección. Por ejemplo, no es raro que tales máquinas produzcan hasta 3.000 tapones de botella por hora. Una impresora 3D produciría una unidad del mismo artículo en aproximadamente 15 minutos, lo que significa que necesitaríamos 750 impresoras para igualar la misma tasa de producción. Por el contrario, también podríamos esperar 750 horas para imprimir la misma cantidad de unidades.

Dicho esto, una impresora 3D es definitivamente más rápida y conveniente cuando se trata de iteraciones rápidas y producciones de lotes pequeños. También es muy conveniente durante el proceso de prototipado. Mediante la tecnología de fabricación aditiva, podemos hacer sprints de diseño secuenciales y optimizar y mejorar rápidamente nuestros modelos, algo que no podríamos hacer si eligiéramos usar Moldeo por Inyección.

Lo más importante, la fabricación de un molde puede tardar hasta 10 semanas, lo que significa que tendríamos que esperar al menos ese tiempo para ver nuestra primera unidad producida. Por otro lado, si ya tenemos el G-Code de nuestro diseño cargado en una memoria USB, podemos esperar tener nuestro primer artículo el mismo día.

¿El plástico de impresión 3D es el mismo que el del Moldeo por Inyección?

Las máquinas de impresión 3D usan carretes de filamento para producir las unidades deseadas, mientras que la fabricación por Moldeo por Inyección generalmente usa plásticos en forma de pequeños gránulos. Dicho esto, algunos tipos de termoplásticos se usan en ambas tecnologías.

El Poliestireno (HIPS), ABS y Nylon son materiales populares usados tanto en impresión 3D como en moldeo por inyección. El PLA es la opción más popular de plástico usada en la comunidad de impresión 3D, pero tiene casi ningún caso de uso en moldeo por inyección.

Otros plásticos comunes usados en moldeo por inyección son Acrílico, Polipropileno y Polietileno, entre otros. Estos no son compatibles con impresoras de escritorio para aficionados, principalmente debido a las altas temperaturas requeridas para extruirlos.

Las impresoras 3D de grado industrial, como las que puedes comprar de Stratasys o 3D Systems, son compatibles con la mayoría de termoplásticos. Hay una pequeña advertencia: te costarán unos cientos de miles de dólares.

Ventajas y desventajas de la impresión 3D y el moldeo por inyección

Ambas tecnologías tienen sus aplicaciones donde superan a la otra, por lo que es seguro decir que ambas técnicas se usarán en los años (o décadas) venideros.

Aunque ya repasamos la mayoría de las ventajas y desventajas de cada tecnología, resumámoslas rápidamente.

Ventajas de la Impresión 3D sobre el Moldeo por Inyección

• Permite iteraciones rápidas y mejoras de diseño
• Perfectamente adecuada para lotes pequeños a medianos
• Permite artículos personalizados únicos
• Permite formas y diseños imposibles de producir con otras tecnologías
• No requiere costes iniciales (es decir, un molde)
• Adecuada tanto para aficionados como para prosumidores

Ventajas del Moldeo por Inyección sobre la Impresión 3D

• Muy rentable para grandes cantidades
• Consume menos electricidad por kilogramo de plástico
• Produce productos de alta calidad con detalles finos
• Grandes cantidades de unidades producidas por hora
• Compatible con una amplia gama de termoplásticos
• Piezas más fuertes y resistentes

Conclusión

En resumen, es seguro decir que la impresión 3D no reemplazará las técnicas tradicionales de Moldeo por Inyección. El hecho de que las impresoras 3D de hoy no puedan lograr la misma calidad y robustez que se puede esperar de las piezas inyectadas supone una gran desventaja para la fabricación aditiva. Además, la tecnología en sí no permite las increíbles tasas de producción que son alcanzables con los métodos de fabricación tradicionales.

Consulte nuestra sección de productos recomendados

Hemos creado una sección de productos recomendados que le permitirá eliminar las conjeturas y reducir el tiempo dedicado a investigar qué impresora, filamento o actualizaciones obtener, ya que sabemos que esto puede ser una tarea muy abrumadora y que generalmente conduce a mucha confusión.

Hemos seleccionado solo un puñado de impresoras 3D que consideramos buenas para principiantes, intermedios e incluso expertos, facilitando la decisión, y los filamentos, así como las actualizaciones listadas, fueron todos probados por nosotros y cuidadosamente seleccionados, por lo que sabe que cualquiera que elija funcionará según lo previsto.