Dominar el Utillaje y Diseño de Moldes: Guía Esencial de Fabricación

¿Qué es el utillaje?

El utillaje, también conocido como molde, se refiere a la cavidad negativa donde se inyecta resina plástica fundida para crear una pieza. Las piezas de alta cantidad y calidad requieren un utillaje adecuado. Dado que el diseño y construcción de utillajes son complejos, la fabricación requiere una inversión significativa de capital y suficiente tiempo de entrega para crear una herramienta efectiva.

Utillaje de prototipo y herramientas de prototipo

El proceso de diseño de utillaje comienza en la fase de desarrollo de prototipos. Aquí, la impresión 3D, el uretano fundido y las técnicas de mecanizado crean herramientas de prototipo. Estos prototipos de bajo volumen solucionan problemas, desarrollan y validan el diseño del utillaje durante la producción piloto. Aunque este paso pueda parecer innecesario, reducir errores en el proceso de fabricación y ensamblaje tempranamente puede disminuir significativamente tiempo y coste después.

Consideraciones al diseñar una herramienta

El diseño y las elecciones de utillaje adecuadas deben adaptarse a la complejidad, vida útil, aplicación y volumen de producción potencial de la herramienta. Elegir en qué utillaje invertir es la parte más difícil del proceso. Si la pieza va directamente a fabricación por contrato de alto volumen, será más rentable invertir directamente en utillaje de producción costoso a largo plazo. En otros casos, como fabricación de bajo volumen, usar una herramienta de prototipo puede ser más beneficioso hasta que la producción aumente significativamente.

Los fabricantes de moldes proporcionan la asistencia necesaria en el proceso de diseño porque están bien versados en técnicas de fabricación y diseño de utillaje. Pueden realizar análisis de flujo de molde para optimizar el diseño del utillaje y elegir las mejores ubicaciones para líneas de partición, punto de inyección y ubicaciones de expulsión. Un ingeniero de diseño de prototipos de calidad trabajará estrechamente con los fabricantes de moldes para asegurar la fabricación de la herramienta óptima para su aplicación.

Cómo diseñar y fabricar una herramienta

Tras colaborar con los fabricantes de moldes en el diseño, la pieza está lista y aprobada para la etapa de muestreo T1. Construirán la primera herramienta con un plazo de 2 a 16 semanas dependiendo de consideraciones de diseño. El muestreo T1 demuestra que el utillaje funciona correctamente y produce piezas ideales. Tras la aceptación del muestreo T1, pueden comenzar las modificaciones necesarias y el texturizado estético del molde. Estas modificaciones adicionales pueden tardar 1-2 semanas en completarse. Los moldes modificados, denominados muestras T2, se envían para aprobación de textura y apariencia. Una vez aprobadas las muestras T2, el fabricante de moldes las libera al fabricante por contrato.

Ya con el fabricante, las muestras T2 se colocan en la línea de producción para desarrollo de proceso y calificación de piezas. El utillaje se somete a una serie de estudios de moldeo que ayudan a delinear las condiciones y características óptimas para crear piezas usando esa herramienta. El fabricante realiza ensayos experimentales para aislar las entradas del proceso y los impactos correspondientes en las características de la pieza. Esta prueba inicial ayuda al moldeador a validar una ventana de procesamiento ideal que produce piezas dentro de especificación.

Tras el desarrollo inicial del proceso, calificaciones y validaciones, la herramienta entra en un programa regular de mantenimiento de producción. Aquí la herramienta se monitoriza regularmente para detectar desgaste y otros problemas potenciales que afecten la calidad de la pieza o la vida útil del utillaje.

Características básicas de una herramienta

• Semimolde fijo (cavity half) – El lado de la herramienta que no se mueve. Generalmente está unido al lado de la máquina de moldeo.
• Semimolde móvil (core half) – El lado de la herramienta que se abre y cierra con la máquina de moldeo contra el semimolde fijo. Se abre al extraer la pieza de la herramienta.
• Canales de refrigeración – Canales que permiten el flujo de refrigerante a través de la herramienta y controlan el enfriamiento de la pieza plástica.
• Sistema de expulsión – Pines en el semimolde móvil que ayudan a empujar la pieza enfriada hacia afuera tras el moldeo.
• Canal de alimentación (runner) – Camino de flujo para la resina plástica permitiendo a la prensa inyectar material directamente en la cavidad de la pieza.
• Acciones laterales (side actions) – Piezas móviles dentro de la cavidad de la pieza añadidas para permitir rebajes (undercuts).

El proceso completo desde prototipo a producción puede llevar meses y una inversión significativa para completarse adecuadamente. Por tanto, es vital diseñar sus piezas para fabricación durante todo el desarrollo del producto. Un prototipo de producto desarrollado mediante mecanizado o impresión 3D puede no traducirse fácilmente a un diseño de utillaje para producción de alto volumen. Recomendamos asociarse con una empresa de desarrollo de productos íntimamente familiarizada con el diseño de utillaje y el proceso de fabricación que incorporará inicialmente ese conocimiento en el diseño de su producto. Si no sabe cómo empezar o desea asesoramiento experto sobre el diseño de sus herramientas, contáctenos y estaremos encantados de ayudarle.