Aumente la Resistencia en Piezas Moldeadas por Inyección: 3 Consejos de Diseño Probados

El moldeo por inyección es un proceso de fabricación versátil que generalmente implica inyectar resina plástica fundida en moldes metálicos duraderos, lo que permite la producción de grandes volúmenes de piezas idénticas. Aunque el moldeo por inyección puede ser increíblemente rentable a escala, las piezas plásticas suelen pasar por revisiones de diseño, impresión 3D, simulaciones y pruebas antes de moldear un producto final. Aquí tiene algunos consejos para tener en cuenta mientras diseña piezas plásticas moldeadas por inyección que ayudarán a mejorar la resistencia del producto final.

Selección de material: Fundamental para crear piezas fuertes

Primero, una nota rápida sobre selección de material. Puede parecer obvio, pero los materiales particulares de los que están hechos sus componentes tendrán un impacto significativo en la durabilidad, resistencia y tenacidad de la pieza o ensamblaje final. Una forma simple de mejorar la resistencia de sus piezas y ensamblajes: use termoplásticos más fuertes. Aquí tiene algunos materiales comunes de moldeo por inyección a considerar si busca específicamente mejorar la resistencia de sus piezas moldeadas por inyección.

ABS

El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un termoplástico de ingeniería resistente al impacto que tiene usos tanto domésticos como industriales —desde mandos a distancia y carcasas de electrónica hasta compresores y nebulizadores de fabricación pueden hacerse con esta resina asequible. Sin embargo, el ABS es susceptible a la intemperie y agrietamiento por tensión cuando se expone a ciertos químicos.

Policarbonato

También conocido como PC, este plástico ofrece una increíble resistencia al impacto (incluso más que el ABS) y puede hacerse transparente, convirtiéndolo en una alternativa común al vidrio. Bienes de consumo como gafas protectoras, protectores faciales, señalización interior y exterior, y ventanas se fabrican con esta resina, que también se usa ocasionalmente para proteger exteriores de edificios. Aunque resistente a impactos, el PC es propenso a rayarse y caro de trabajar.

Nailon

Los nailons son una familia versátil de plásticos adecuados para aplicaciones que requieren un bajo coeficiente de fricción combinado con buena resistencia al desgaste, química y térmica. Aunque el nailon sin carga tiende a tener cierto grado de flexibilidad y rigidez, estabilizadores y aditivos pueden incorporarse al material para optimizar propiedades específicas de la pieza. Las fibras de vidrio, por ejemplo, mejoran la resistencia a compresión, rigidez y temperatura de deflexión por calor del material, volviéndolo también frágil. El nailon tiende a absorber humedad del entorno y se daña fácilmente por luz UV sin estabilizadores.

Acetal

El acetal se valora por su rigidez, bajo coeficiente de fricción y resistencia a la abrasión, agua y químicos. El acetal se usa comúnmente para producir electrónica, cremalleras y engranajes, componentes automotrices, piezas para la industria alimentaria y muchas otras aplicaciones. El acetal no es compatible con tecnologías de fabricación aditiva y por tanto tiende a usarse menos para prototipado que el nailon. Tampoco es adecuado para piezas estéticas o que requieran pintura o impresión.

Consejos de diseño para construir piezas más fuertes

Evite secciones gruesas

El tiempo de enfriamiento, típicamente la etapa más larga del proceso de moldeo por inyección, está determinado por las secciones más gruesas de la pieza. Un tiempo de enfriamiento más largo significa un tiempo de ciclo más largo, lo que a su vez aumenta el coste de producción. Las secciones transversales más gruesas también aumentan el riesgo de que diferentes secciones de la pieza se enfríen a diferentes velocidades, lo que puede llevar a defectos como deformación y hundimientos.

El moldeo por inyección como proceso es generalmente estable y consistente cuando se usa para producir piezas con espesores de pared entre 1,016 mm (0,040") y 3,556 mm (0,140"), pero el espesor de pared nominal ideal variará según el material. Piezas con espesor de pared mayor a 3 mm (0,120") son generalmente moldeables pero a menudo requieren atención adicional para asegurar que la cavidad del molde se llene en cada ciclo. Alrededor de 3,8 mm (0,150"), las secciones transversales se vuelven propensas a desarrollar hundimientos, haciendo necesarios procesos o soportes adicionales para mantener la viabilidad de la pieza.

Refuerce paredes o bosses con nervios

Las paredes y los bosses son dos características que a menudo superan las directrices de espesor de pared máximo anteriores, en parte porque deben ser lo suficientemente fuertes para funcionar correctamente. Los nervios añaden resistencia a áreas clave que requieren mayor espesor de pared que el nominal, características en relieve y paredes altas —todo sin afectar el tiempo de ciclo. En algunos casos, incorporar más nervios en el diseño de la pieza puede reducir el uso de material.

Para minimizar el riesgo de hundimientos o vacíos al enfriarse la pieza, el espesor de pared de un boss debe ser del 40-60% del espesor de pared nominal del componente. Los bosses deben fijarse en su lugar con nervios o filetes para minimizar la deformación. Los bosses pueden introducir puntos de tensión adicionales, pero en realidad pueden reforzar puntos de tensión en el diseño de una pieza si se incorporan correctamente.

Use filetes y radios para reforzar esquinas

Las esquinas agudas no son amigas de nadie en la fabricación, especialmente para piezas moldeadas por inyección. La solución para sortear las esquinas: radios de filete y radios redondos. Los dos son similares —los radios de filete siendo el redondeo de una esquina interna y los radios redondos el redondeo de las esquinas externas de una pieza.

Redondear las esquinas internas proporciona varios beneficios, incluyendo mejorar la resistencia a carga de la pieza mientras ayuda a mitigar la concentración de tensiones. Esto también asegura un llenado de cavidad más uniforme durante la producción, lo que ayuda a prevenir que el material de la esquina se expanda y agriete la calidad de la pieza. Los radios de filete pueden añadirse entre bosses y nervios, conectándolos a paredes cercanas para resistencia adicional. Redondear una esquina externa ayuda aún más a aumentar la resistencia a carga, reduce la probabilidad de fracturas y elimina las esquinas difíciles de llenar del diseño de la pieza, facilitando garantizar llenados de molde más consistentes.

Mejore la resistencia de sus piezas moldeadas por inyección con un experto calificado

La durabilidad y tenacidad no son las únicas propiedades de material que buscan los equipos de producto —encontrar el equilibrio adecuado entre resistencia, función, asequibilidad y otras características de material deseadas es vital. De lo contrario, corre el riesgo de terminar con una pieza demasiado flexible o demasiado frágil.

Trabajar con un socio de fabricación experimentado como Fast Radius significa que puede estar tranquilo. Nuestro equipo trabaja duro para ayudar a cada cliente a optimizar sus diseños y proporcionar la información necesaria para asegurar que cada pieza que producimos con usted supere las expectativas en cuanto a resistencia de la pieza, calendario de producción y coste. ¿Listo para empezar? Contáctenos hoy para saber más sobre nuestros servicios de moldeo por inyección.