Elegir moldeo por inyección de bajo volumen para producción rentable

El moldeo por inyección es un método de producción útil que da a los fabricantes la capacidad de crear piezas idénticas en altos volúmenes con calidad y características consistentes. Durante la producción, una boquilla a presión inyecta plástico fundido en un molde metálico duradero diseñado para dejar que la pieza se enfríe y sea eyectada rápidamente. Una vez que la pieza es eyectada, la prensa cierra y la operación se repite. Muchos artículos plásticos cotidianos — desde peines y tapas de botellas hasta piezas de autos y engranajes — se producen a través de moldeo por inyección.

Históricamente, las piezas de moldeo por inyección tenían que fabricarse en grandes cantidades para compensar los altos costos iniciales. Un molde de acero endurecido cuesta decenas de miles de dólares y puede tomar semanas o meses en fabricarse, pero con el tiempo, su durabilidad permite a los fabricantes recuperar su inversión mientras también reducen el costo por pieza.

Sin embargo, a medida que los mercados evolucionan — evidenciado, por ejemplo, por el cambio continuo hacia productos personalizados y de pequeños lotes — los fabricantes están adaptando sus operaciones para aprovechar métodos nuevos y más eficientes. El moldeo por inyección de bajo volumen es uno de esos métodos.

Beneficios clave del moldeo por inyección de bajo volumen

El proceso de moldeo por inyección de bajo volumen prescinde de moldes e insertos de acero endurecido por otros de aluminio más suaves, que son típicamente más fáciles y baratos de hacer. Estos moldes obviamente no son tan duraderos como sus contrapartes de acero endurecido, pero la ventaja para los fabricantes es que a menudo no necesitan serlo cuando producen piezas en bajos volúmenes. Cuando se usan estratégicamente, los moldes blandos pueden reducir en última instancia los costos de herramental y acortar los cronogramas de producción.

Típicamente, el moldeo por inyección de bajo volumen se refiere a fabricar piezas en cantidades de 100 000 o menos. Si bien ese número probablemente parezca alto para un profano, sigue siendo relativamente bajo comparado con números de producción de alto volumen, que pueden alcanzar fácilmente decenas de millones de piezas. Aunque 100 000 no es un corte oficial, sirve como referencia general para el punto en que los moldes de aluminio se vuelven menos rentables que invertir en moldes de acero endurecido.

Al mismo tiempo, el acero endurecido requerido para moldes tradicionales demanda una inversión inicial significativa de tiempo y dinero. Sin embargo, los moldes de aluminio y acero de grado inferior son mucho menos costosos de crear y pueden producirse más rápido. Con estos moldes, los fabricantes pueden prototipar y producir piezas viables sin tener que comprometerse con pedidos mínimos altos, mientras continúan refinando el diseño de la pieza y la producción según sea necesario. Esto permite a los fabricantes comenzar la producción antes y, en muchos casos, acelerar significativamente el tiempo de comercialización, reduciendo así el tiempo que toma ver un retorno de inversión.

Los plazos de entrega más cortos son especialmente beneficiosos para equipos de producto más pequeños con presupuestos ajustados, que ahora pueden producir piezas con pedidos mínimos relativamente bajos mientras aún obtienen ganancias. Además, almacenar y desechar inventario excedente puede volverse costoso rápidamente, pero el moldeo por inyección rápido de bajo volumen ayuda a minimizar el exceso al permitir a los equipos de producción fabricar piezas solo en las cantidades requeridas.

Además de crear oportunidades para fabricar piezas de pequeños lotes o personalizadas, el proceso de moldeo por inyección rápido proporciona un medio eficiente de herramental puente (bridge tooling). Esto permite a las empresas de manufactura comenzar el herramental de moldes de acero endurecido mientras simultáneamente emplean moldes de aluminio para producir piezas mientras tanto.

Otro beneficio significativo de emplear moldes de inyección más suaves es que rara vez tienen un efecto perjudicial en la calidad de la pieza: las piezas plásticas producidas en bajos volúmenes son tan buenas como las creadas vía moldes de acero endurecido cuando se toman en cuenta las consideraciones de diseño adecuadas.

Consideraciones clave de diseño para moldeo por inyección de bajo volumen

Hay algunas consideraciones importantes que deben tenerse en cuenta al diseñar piezas para fabricabilidad a bajos volúmenes, incluyendo complejidad general de la pieza, ángulo de desmoldeo (draft), espesor de pared y acabado superficial.

Típicamente, cuando trabaja con aluminio, no querrá implementar acciones laterales (side actions) o elevadores (lifters) normalmente asociados con construcciones complejas en la herramienta. Aunque esas operaciones típicamente causan desgaste en la herramienta — los aluminios más blandos no pueden soportar tal presión por mucho tiempo — aceros de baja dureza como P20 sirven como materiales de herramental de reemplazo óptimos.

El ángulo de desmoldeo (draft) se refiere a una conicidad incorporada en el diseño que facilita que una pieza sea eyectada de su molde. Considere una bandeja de hornear rectangular — si la bandeja fuera verdaderamente rectangular, resultaría difícil sacar un pastel. Sin embargo, bordes redondeados y lados cónicos incorporados en el diseño de la bandeja permiten que el pastel emerja fácilmente. Este es un principio que se mantiene cierto al remover piezas de moldeo por inyección de sus moldes, también. Todas las caras verticales deben tener al menos 0,5 grados de desmoldeo, aunque más cerca de 2 o 3 grados es preferible si el diseño de la pieza lo permite. Algunas superficies complejas pueden requerir hasta 5 grados de desmoldeo.

El espesor de las paredes de un componente también necesita considerarse, ya que paredes más gruesas no necesariamente equivalen a mayor resistencia o rendimiento — especialmente cuando se trabaja con materiales termoplásticos. Secciones transversales gruesas en realidad aumentan la probabilidad de que las piezas desarrollen deformación (warp) o marcas de hundimiento (sink) durante el proceso de enfriamiento, por lo que los espesores de pared deberían mantenerse típicamente entre 0,040 a 0,140 pulgadas (1 a 3,5 milímetros) a lo largo de la totalidad de la pieza.

Los fabricantes también pueden ahorrar en costos de herramental y tiempo de entrega al prescindir de acabados superficiales innecesarios en sus moldes. Si la aplicación de la pieza no requiere una superficie extremadamente suave — lo que puede involucrar pulir a mano cavidades de molde con pulidores de diamante — probablemente no haya necesidad de tenerlo. Usar el acabado más eficiente en costo compatible con la aplicación de una pieza dada es clave para reducir costos de producción y mejorar tiempos de producción.

Usar el moldeo por inyección de bajo volumen a su favor

El moldeo por inyección es un método de manufactura increíblemente útil a menudo aprovechado para crear grandes números de piezas idénticas. El alto costo de herramental de moldes metálicos endurecidos significa que las piezas deben producirse en altos volúmenes para que el proyecto resulte rentable. Sin embargo, los desarrollos en procesos y tecnología de manufactura ahora permiten a los equipos de producto crear económicamente piezas de moldeo por inyección rápido en cantidades menores y proporcionar soluciones eficientes de herramental puente.

En Fast Radius, siempre nos esforzamos por hacer nuestro trabajo de manera más eficiente. Eso significa trabajar estrechamente con cada uno de nuestros clientes — desde el diseño y prototipado hasta el post-producción y cumplimiento — para asegurar que reciban piezas de alta calidad hechas asequiblemente y entregadas en plazos cortos. Contáctenos hoy para descubrir cómo podemos dar vida a sus diseños.