Prepare sus diseños de moldeo por inyección para producción: Lista de verificación completa

El moldeo por inyección permite la producción de alto volumen de piezas idénticas a un bajo precio por pieza. El proceso implica inyectar material fundido en moldes metálicos duraderos a través de una boquilla a presión, expulsar la pieza una vez que el material se ha solidificado y repetir. Una amplia gama de artículos cotidianos, incluyendo botellas de agua, juguetes de plástico y carcasas de electrónica, se fabrican con moldeo por inyección. Si bien los termoplásticos y termoestables son los materiales más comunes usados en moldeo por inyección, el metal también puede moldearse por inyección.

Cuando fabrica una pieza con moldeo por inyección, necesita considerar una serie de variables que afectan la calidad y funcionalidad del producto final. Hay muchas formas en que una pieza moldeada por inyección puede fallar —incluyendo líneas de flujo, marcas de hundimiento y deformación— pero puede evitar la mayoría de los problemas siguiendo algunos principios clave de diseño.

Aquí en Fast Radius, trabajamos con clientes en sus piezas moldeadas por inyección todos los días. Los ingenieros a menudo vienen a nosotros con grandes diseños de piezas que necesitan ajustes antes de poder fabricarse eficazmente. Nuestros expertos en diseño para fabricación (DFM) han evaluado y ajustado miles de diseños de piezas, e identificaron y compilaron los problemas más comunes que ven. Corregir estos errores comunes en su diseño puede prevenir errores costosos y ahorrar mucho tiempo en revisiones de diseño.

Antes de enviar su diseño de pieza para moldeo por inyección, verifíquelo contra esta lista de reglas de diseño:

Use ángulos de despiece apropiados

1,5–2 grados de despiece es típicamente un mínimo seguro para la mayoría de las piezas.

Los ángulos de despiece se refieren a la conicidad suave añadida a las superficies de una pieza moldeada por inyección que se alinean con la dirección de extracción, permitiendo que la pieza sea removida del molde sin ser dañada por fricción o succión.

El ángulo de despiece requerido para una pieza depende de algunos factores, incluyendo el espesor de pared, la tasa de contracción del material de la pieza, la profundidad de extracción y si la pieza requerirá acabado superficial o texturizado durante la post-producción. Mientras que el despiece promedio debería aumentar en 1 grado por cada pulgada adicional de profundidad de la pieza, 1,5–2 grados de despiece es típicamente un mínimo seguro para la mayoría de las piezas.

Mantenga espesor de pared uniforme, si es posible

Si es posible, los componentes moldeados por inyección deberían tener un espesor de pared uniforme a lo largo de toda la pieza. Las variaciones en el espesor de pared pueden causar que el material inyectado se enfríe a diferentes tasas, lo que puede llevar a marcas de hundimiento, vacíos y deformación.

Generalmente, los espesores de pared entre 1,2 mm y 3 mm son ideales (aunque se puede esperar alguna variación dependiendo del material). El espesor de pared casi siempre debe mantenerse por debajo de 5 mm porque paredes más gruesas aumentan los tiempos de ciclo de producción y también pueden afectar negativamente las propiedades mecánicas de la pieza.

Si una pieza requiere variaciones en el espesor de pared, entonces debería hacer la transición entre secciones lo más gradual posible. Puede hacer esto incorporando chaflanes (esquinas o bordes inclinados) o filetes (esquinas o bordes redondeados) en el diseño de la pieza, lo que ayuda a asegurar que el disparo de plástico fundido llene completamente el molde, se enfríe completa y uniformemente, y prevenga la deformación o contracción no uniforme.

Como regla general, la longitud de la transición entre secciones con diferente espesor de pared debería ser 3x el cambio en el espesor de pared (ej., si el espesor de pared disminuye en 1 mm, la transición debería ocurrir a lo largo de 3 mm).

Evite socavados

Los socavados son superficies o características hundidas o voladizas —como roscas, ranuras o encajes a presión— que impiden que una pieza sea expulsada del molde con una sola tracción unidireccional sin daño. Es posible evitar socavados ya sea orientando características paralelas a la línea de extracción o incorporando acciones en su diseño de molde.

Redondee bordes y esquinas afiladas

Siempre que sea posible, los diseñadores e ingenieros deberían optar por características redondeadas en lugar de bordes y esquinas afiladas. Los bordes requieren presión adicional para llenar, lo que hace más difícil que un disparo fluya eficiente y uniformemente en el molde. Los bordes afilados también tienden a aferrarse al molde durante la expulsión, aumentando el riesgo de daño y defectos en la pieza. Puede evitar ambos problemas con esquinas internas y externas redondeadas.

Las esquinas internas, o aquellas donde las paredes de la pieza se encuentran con el fondo, deberían tener un radio de al menos el 50% del espesor de pared adyacente. Las esquinas externas, o aquellas en la parte superior de las paredes de la pieza, deberían tener un radio del 150% de la pared adyacente para permitir que el plástico fluya más eficiente y eficazmente. Esto también ayuda a minimizar el estrés residual y el agrietamiento.

La base de todas las características verticales dentro de una pieza (como bosses, nervios o encajes a presión) también debe ser redondeada. Los radios de los bosses deberían ser el 25% de la pared adyacente, con un radio mínimo de 0,015" (o 0,381 mm).

Sitúe las líneas de partición estratégicamente

Una marca física, conocida como línea de partición, aparecerá donde las dos mitades de un molde se encuentran. En muchos casos, las líneas de partición pueden verse y sentirse fácilmente, pero es más que un problema estético. La colocación de la línea de partición dicta cómo se abre el molde (y por tanto la dirección en la que necesita agregar despiece a las características de la pieza), y puede influir tanto en el coste del utillaje de molde como en cualquier post-procesado requerido.

A menudo puede mejorar la apariencia y funcionalidad de una pieza colocando la línea de partición a lo largo de un borde en lugar de en una superficie plana. Esto ayuda a ocultar la costura y también reduce las posibilidades de rebaba (material excesivo alrededor de donde el molde se une).

Considere la colocación de pines expulsores

Para funcionar correctamente, los pines expulsores requieren superficies planas, o almohadillas, colocadas perpendiculares a la dirección del movimiento del pin. La colocación y número de pines debe informarse por la forma de la pieza, ángulos de despiece, textura de la pared lateral y profundidad de la pared —todos los cuales influyen en cómo una pieza se aferrará a las paredes del molde.

La elección de material también debe considerarse en la colocación o tamaño de los pines. Las resinas más pegajosas, por ejemplo, tienden a requerir más fuerza para expulsar. Del mismo modo, los plásticos más blandos probablemente necesitarán un mayor número de pines o pines más anchos para distribuir eficazmente la fuerza de expulsión y evitar dañar la pieza.

Optimice el tamaño de los nervios de soporte

Los nervios a menudo se usan para fortalecer las paredes de la pieza en situaciones donde dos paredes de la pieza se encuentran en un ángulo de 90 grados, o donde la longitud de una sección particular se debilita por el espesor de pared de la sección.

Es importante notar que nervios más gruesos no necesariamente significan mayor soporte —de hecho, los nervios que son demasiado gruesos a menudo llevan a marcas de hundimiento. El espesor de base de los nervios de soporte debería ser un máximo de dos tercios del espesor de la pared adyacente.

Tenga en cuenta el espesor de pared del molde

El espesor de las paredes del molde es otra consideración importante —y una que será determinada principalmente por el espacio entre las características de la pieza. Asegúrese de que características verticales como nervios y bosses no estén demasiado cerca entre sí, de las paredes de la pieza o de áreas delgadas, ya que esto complica el proceso de enfriamiento.

El espesor de pared del molde también puede afectar los costes de utillaje. La mayoría de los moldes de inyección se crean mediante mecanizado CNC y las paredes más delgadas de metal en el molde son más difíciles de utillar correctamente. Las paredes más delgadas también resultan en ciclos de vida del molde más cortos.

Si bien el espesor mínimo permitido de pared del molde está dictado por las cualidades físicas y mecánicas del material de la pieza, una holgura de 3 mm entre características de la pieza es generalmente aceptable.

Diseñe piezas moldeadas por inyección de manera eficiente y efectiva

Los errores de diseño son caros. Re-mecanizar una herramienta para corregir un error de diseño podría retrasar a los equipos de producto semanas y costar miles de dólares. Un buen socio de fabricación le ayudará a evitar revisiones costosas con DFM, pero ese proceso también se suma a su cronograma. Verificar su diseño para los problemas en esta guía antes de enviarlo a un socio de fabricación le ayudará a obtener mejores piezas más rápido.

Hay muchas cosas que pueden salir mal en el moldeo por inyección, así que necesita encontrar un socio en quien pueda confiar para hacer bien sus piezas. Aquí en Fast Radius, estamos aquí para hacer las cosas más fáciles para usted, y estamos invertidos en el éxito de su proyecto. Contáctenos hoy para comenzar su próximo proyecto de moldeo por inyección.

Para obtener más información sobre moldeo por inyección —desde la selección de materiales hasta las diferencias entre moldes de cavidad única y multi-cavidad hasta cómo aprovechamos el proceso para fabricar mascarillas que combaten la propagación del COVID-19— visite el centro de aprendizaje de Fast Radius.

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