Dominando el moldeo por inyección de prototipos: Técnicas y producción rápida

Publicado el 1 de junio de 2020 | Por WayKen Rapid Manufacturing

Conocemos muchos productos plásticos producidos en masa. Cubos de plástico, fundas de teléfono, la mayoría de juguetes como LEGO son de plástico. Miles de máquinas de moldeo por inyección trabajan día y noche para producir esas cosas cotidianas globalmente. Pero, ¿qué hacen esas empresas cuando desarrollan un nuevo componente? Todas esas máquinas requieren utillaje muy complejo, entonces, ¿cómo funciona exactamente el moldeo por inyección de prototipos? ¿Existe algo como el moldeo por inyección rápido, similar al prototipado rápido en otras técnicas de fabricación? Encontrarás las respuestas a todas esas preguntas aquí.

¿Qué dictan las necesidades de los prototipos de moldeo por inyección?

El progreso nunca deja de mantenernos en una carrera de desarrollo. La empresa que crea más nuevas características y produce más nuevos productos en un período de tiempo más corto sobrevivirá a la estricta competitividad del mercado global. Por eso el desarrollo de productos es una de las partes más caras de la fabricación. El moldeo por inyección es un proceso generalmente asociado con la producción en masa. Los moldes complejos endurecidos con canales de refrigeración y procesos automatizados producen piezas idénticas a un ritmo alucinante. Pero cuando necesitamos hacer algo nuevo, producir una pieza no probada, nos encontramos con un problema. ¿Cómo transformar la técnica lenta de producción en masa en un método flexible de moldeo por inyección de prototipos? La respuesta es el moldeo por inyección rápido.

RIM es una rama considerablemente nueva del moldeo por inyección que ofrece buenas perspectivas de flexibilidad. Diría que esta técnica es como una versión ligera de un software que descomprimes en tu PC y usas en un par de minutos en lugar de instalarlo completo durante horas. No podrás usar moldes rápidos permanentemente, pero sacar un lote de prototipos de moldeo de ellos es una buena ganga.

Pero antes de eso, veamos cómo puedes acelerar el proceso de fabricación de piezas moldeadas por inyección sin entrar en técnicas especializadas.

Diseño para moldeo por inyección de prototipos

Muchas startups e ingenieros de diseño no prestan mucha atención al método de fabricación cuando diseñan un producto. Esto es lo que ahoga muchas buenas ideas. Cuando haces piezas de moldeo por inyección personalizadas, tienes que considerar muchos parámetros. Uno de los principales es el espesor de pared. Una pieza moldeada ideal tiene un espesor de pared constante en todas partes. Cuanto más delgadas sean las paredes, más rápido se puede producir la pieza. En la realidad, eso no es a menudo posible, así que nos quedamos con cambios graduales en el espesor de la pared. Añadir ángulos y radios es una consideración importante también porque permite expulsar la pieza fácilmente. Antes de confirmar el diseño, siempre verifica que se pueda expulsar de la cavidad.

Diseño de utillaje

El utillaje incluye las mitades del molde de inyección y los expulsores. El utillaje de molde de inyección rápido es aún más complejo pero puede fabricarse más rápido. La principal diferencia es la flexibilidad. Un molde de prototipo debe dar la oportunidad de modificarse considerablemente rápido. Por eso los fabricantes de moldes de prototipo tienden a dividir los moldes en más elementos en comparación con los moldes convencionales. De esta forma, si quieres cambiar la cavidad, la quitas del utillaje y solo aplicas cambios a ella; si necesitas modificar la cavidad, los canales de refrigeración y los expulsores, puedes quitarlos todos y volver a fabricarlos simultáneamente. Sí, y fabricar desde cero también. Cuando haces todas las piezas al mismo tiempo, completarás el objeto completo más rápido.

Otra consideración importante de diseño (además del flujo de líquido estándar, espesor de pared y canales de refrigeración) es la longevidad del molde. Un molde convencional está diseñado para la máxima vida útil. Por eso usan acero endurecido y tardan mucho en mecanizar. El moldeo por inyección de prototipos y el utillaje personalizado de moldeo por inyección solo deben durar un corto tiempo. Por eso podemos prescindir de aceros duros y quedarnos con aleaciones de aluminio más duras. Esas son mucho más fáciles de procesar pero pueden hacer que el molde dure las etapas de prototipado y verificación.

Por qué los ingenieros experimentados son necesarios para producir buenos moldes

Una vez que se diseña el molde de prototipo, es una buena idea verificar el proceso de fabricación antes de producir el molde de prototipo. Hace solo unos años esto no era posible. Sin embargo, los métodos modernos de análisis de ingeniería han avanzado mucho. Un ingeniero de fabricación experimentado puede emplear herramientas avanzadas de análisis de elementos finitos para replicar cómo un polímero licuado llenaría el molde y cómo se enfriaría. La experiencia en el área de fabricación hace que los ingenieros puedan replicar procesos de flujo de molde con buena precisión. Pueden encontrar fallos de diseño temprano y evitar remakes innecesarios del molde de prototipo.

Moldeo por inyección de prototipos

El mecanizado de moldes es un proceso complejo en sí mismo porque las superficies principales a menudo están situadas en espacios cerrados, pero cambiar el material a uno más blando y añadir más separaciones hará mucho para reducir el tiempo de fabricación del molde de prototipo. Las cosas principales comienzan una vez que el molde está completo.

Luego, finalmente tienes que usar el molde y obtener tus piezas moldeadas por inyección. No te preocupes, es seguro que algo saldrá mal en la primera pieza. El proceso de moldeo es bastante complejo, usa una serie de diferentes propiedades de materiales, por lo que no siempre es posible contabilizar con precisión cada problema en el diseño. Con el moldeo por inyección de prototipos, inicias el sistema, obtienes la primera pieza de prototipo y rehaces el molde.

Depuración de utillaje

Rehacer el molde para que se adapte mejor a tus piezas se llama depuración de utillaje. ¿Qué tipo de problemas pueden surgir con tus moldes de inyección? En primer lugar, puede haber defectos donde el espesor de pared no es óptimo para el proceso. Verás pequeños abolladuras en la pieza donde el material se solidificó de manera desigual y puedes encontrar áreas donde el material no pudo llegar en absoluto. Por eso es importante comprobar el flujo del molde del polímero con el método FEA.

Otro problema generalizado son los fallos de refrigeración. Algunas áreas pueden tardar demasiado en enfriarse y si expulsas la pieza demasiado pronto, podrías arruinarla. Asegurar el ciclo de refrigeración correcto es uno de los problemas más complejos en la fabricación de moldes de inyección.

Una vez que tu utillaje ha sido depurado, felicitaciones, has fabricado exitosamente un prototipo moldeado por inyección. Sin embargo, debes entender que la optimización del diseño no está completa aún y el diseñador puede volver a cualquier paso anterior para mejorar el prototipo.

Por qué elegir WayKen para prototipos de moldeo por inyección

¿Necesitas una forma más rentable y rápida de fabricar piezas? Con más de 10 años de experiencia en prototipos de moldeo por inyección, podemos producir piezas moldeadas por inyección reales para pruebas funcionales, reduciendo así la brecha de fabricación para el utillaje de producción. Además, los clientes también pueden obtener moldes de aluminio asequibles y de alta calidad aquí y los tiempos de respuesta rápidos ayudan a reducir los riesgos de diseño, así como a reducir los costes de producción. ¿Quieres saber más sobre nuestra capacidad para producir prototipos de moldeo por inyección? No dudes en contactar a nuestro equipo.