Utillaje de aluminio vs. acero: elección del material adecuado para tu producción

El utillaje, o utillaje de máquina, se refiere al proceso de construir los diferentes tipos de componentes y maquinaria necesarios para la fabricación. El utillaje se puede dividir en dos categorías amplias: blando y duro.

El utillaje blando es un enfoque rentable para el utillaje que es ideal para tiradas de producción de bajo volumen. Muchos fabricantes usan utillaje blando para prototipado y creación de unidades de prueba porque este proceso presume de plazos de entrega cortos y entregas rápidas. Además, es compatible con una amplia variedad de materiales. Sin embargo, las herramientas blandas tienden a desgastarse rápidamente, por lo que no tienen sentido para producciones de mayor volumen.

El utillaje duro, por otro lado, es el método de utillaje preferido para tiradas de producción de alto volumen. Las herramientas duras son más caras que las blandas, pero están construidas para durar y se amortizan con el tiempo. El metal del que están fabricadas es literalmente más duro, produciendo un molde más robusto y resistente que puede hacer millones de piezas con alta precisión y exactitud. El aluminio y el acero son los materiales más utilizados para utillaje blando y duro, respectivamente, y ambos aportan beneficios únicos al proceso de moldeo por inyección.

Aquí están las diferencias clave entre el utillaje de aluminio y acero, además de cuándo usar uno sobre el otro.

Por qué la elección del material importa

Para ingenieros y equipos de producto, elegir el material adecuado para sus herramientas es tan importante como elegir el material adecuado para el proyecto en general. Una herramienta bien hecha con el material adecuado permite un proceso de fabricación fluido.

Los ingenieros deben considerar primero el tamaño de producción y la velocidad de producción porque estos factores son consideraciones clave para determinar los materiales de utillaje apropiados. Después, los ingenieros pueden comenzar a pensar en cualidades específicas que quieren en su herramienta, como resistencia al desgaste o la capacidad de acomodar diseños complejos. Una vez que las opciones de material se han reducido, los ingenieros deben elegir el material que satisfaga el máximo número de criterios al menor coste posible.

El caso del utillaje de acero

Cuando se trata de durabilidad, el utillaje de acero supera al de aluminio por un amplio margen. El acero ofrece una resistencia superior y puede soportar años de uso repetido, lo que lo convierte en la mejor opción para tiradas de producción de alto volumen. Una herramienta de acero bien diseñada y mantenida puede producir millones de piezas sin fallar. Como tal, el coste por pieza disminuye a medida que aumenta la cantidad.

La resistencia del acero también permite a los diseñadores explorar una gama más amplia de aplicaciones y ser creativos. Cuando una pieza requiere características complejas, extremadamente pequeñas o precisas, características como paredes no uniformes o cavidades de molde estrechas que normalmente superarían los límites de las mejores prácticas de diseño de moldeo por inyección, los moldes de acero producen mejores resultados. Este material es mejor capaz de retener su forma en presencia de geometrías complejas.

Además, el acero se puede usar con resinas avanzadas reforzadas con vidrio, fibra u otros aditivos. Los metales más blandos como el aluminio son más susceptibles a arañazos y erosión por los aditivos, lo que puede afectar negativamente el acabado superficial de la herramienta.

El inconveniente más significativo del utillaje de acero es el coste: los moldes de acero generalmente requieren altos costes iniciales. Además, los moldes de acero tardan hasta siete veces más en calentarse y enfriarse que los moldes de aluminio, lo que alarga los tiempos de ciclo.

El caso del utillaje de aluminio

El acero es duradero, pero el aluminio ofrece otras ventajas valiosas. El utillaje de aluminio es más rentable que el de acero por muchas razones. En primer lugar, los costes de inversión inicial son más bajos: los moldes de aluminio suelen costar alrededor de 1.500 dólares, y los ingenieros obtendrán mejor valor para tiradas de producción de bajo volumen. Además, dado que este material es ideal para diseños de molde simples, los ingenieros también pueden ahorrar en tiempo y costes de fabricación. En 15 días o menos, los ingenieros pueden construir el molde de aluminio y completar su tirada de producción.

El utillaje de aluminio también da a los ingenieros más opciones que el acero en cuanto a fabricación. Los moldes de acero son notoriamente difíciles de modificar o reparar porque el material es tan fuerte, y, para cambios de diseño mayores, los ingenieros a menudo tienen que empezar de cero con un molde completamente nuevo si han ocurrido errores de producción. El aluminio es más blando y fácil de reparar, además de que su superior disipación de calor reduce el número de piezas rechazadas por retracción, deformación y marcas de hundimiento.

El utillaje de aluminio tiene sus limitaciones, sin embargo. El aluminio no es tan duradero como el acero y los moldes tienden a desgastarse después de unos pocos miles de ciclos de producción. Esto puede causar no conformidades en la pieza que deben re-utillarse, lo que aumenta los costes. Otro punto a tener en cuenta es que, al utillar con aluminio, la selección de texturas es bastante limitada debido a la baja densidad del material.

Aborda el utillaje con Fast Radius

Los ingenieros deberían considerar el utillaje de acero si necesitan fabricar al menos 50.000 piezas altamente detalladas y tienen los fondos para invertir en moldes costosos que usarán en el futuro previsible. El utillaje de aluminio vale la pena considerar para producción de bajo volumen y para quienes buscan una alternativa más rápida y rentable al acero. Como siempre, los equipos de producto deberían dedicar algo de tiempo a investigar materiales de utillaje para asegurarse de que están tomando la mejor decisión para su proyecto.

Un socio de fabricación experimentado como Fast Radius puede ayudar a ingenieros y equipos de producto a sopesar sus opciones y elegir el mejor método de utillaje para su tirada de producción. Nuestro equipo de tecnólogos, ingenieros y diseñadores expertos está preparado para agilizar el proceso de desarrollo del producto, desde la ideación y prototipado hasta la post-producción y cumplimiento, más rápido de lo que pensabas posible. Contáctanos hoy para un presupuesto.

Para aprender cómo elegir los mejores materiales para fabricación aditiva, moldeo por inyección de plástico y más, consulta nuestras otras guías de materiales en el centro de recursos de Fast Radius.

¿Listo para fabricar tus piezas con Fast Radius?

Solicita tu presupuesto