Elegir el molde adecuado: Aluminio vs Acero vs Impresión 3D para moldeo por inyección

Publicado el 18 de enero de 2020 | Por Candy, Gerente de Proyectos de WayKen

Como tu proveedor de producción creativa, nos comprometemos a fabricar moldes de inyección de plástico rentables, piezas moldeadas para cada cliente. Además, mejoramos continuamente nuestros procesos de moldes de aluminio para proporcionar una experiencia de alto valor para ti.

Alrededor del 80% de las piezas de plástico se fabrican usando moldeo por inyección de plástico. Durante mucho tiempo, el moldeo por inyección se consideró un proceso exclusivamente de producción en masa. Con la innovación de técnicas industriales, el moldeo por inyección rápido no es la única forma de desarrollo de moldes. Los centros de mecanizado CNC han reducido considerablemente el tiempo de mecanizado de moldes. Los sistemas CAD/CAM/CAE han reducido los tiempos de diseño y verificación. Además, se han creado nuevas variedades de moldes. Los moldes de inyección de aluminio y moldes impresos en 3D compiten con los moldes de acero endurecido por el mercado de fabricación. Pero, ¿cuál es la diferencia entre ellos? ¿Qué molde podrá hacer tu producto más eficiente?

Naturalmente, querrás que tu prototipo se fabrique más rápido, a un precio más barato y que se vea lo mejor posible. Comparemos moldes de inyección de aluminio, acero e impresos en 3D y determinemos cuál es más útil en cada situación.

1. Tiempo de respuesta

El tiempo de respuesta es el intervalo entre el inicio del desarrollo del molde y cuando está listo para producir piezas. Los métodos de diseño y cálculos para los tres tipos de moldes son prácticamente diferentes, pero la etapa de fabricación es donde ocurren los cambios significativos.

Los moldes de inyección de aluminio se fabrican a partir de lingotes de aluminio usando mecanizado CNC y operaciones de acabado. En algunos casos, se requiere mecanizado por descarga eléctrica (EDM) adicional en casos donde las cavidades deben tener esquinas afiladas inalcanzables por fresado. En general, el procesamiento es principalmente mecánico, no se necesita procesamiento térmico y casi no se requiere utillaje especializado. Una cavidad de aluminio promedio se hace en 10-15 días.

Los moldes de acero se hacen de manera similar pero con algunas diferencias. Primero, el material es mucho más duro y tarda mucho más en mecanizar, desgasta las herramientas de corte y requiere utillaje especializado. Segundo, se requieren varias operaciones de procesamiento térmico para aumentar la vida del molde. Todo eso lleva tiempo. Como resultado, los moldes de inyección de acero tardan 2-5 meses en completarse.

Los moldes impresos en 3D se crean usando procesos de fabricación aditiva de sinterización de metal. Una gran cantidad de polvo metálico fino se sinteriza capa por capa para formar la cavidad de un molde de inyección. La principal ventaja de este proceso es que necesita prácticamente ninguna preparación de fabricación y ningún utillaje en absoluto. El tiempo promedio para crear tal molde es de solo 2-3 días.

2. Robustez

La robustez es básicamente el número de piezas que un molde puede producir antes de desgastarse demasiado. Un parámetro importante a considerar si estás fabricando un lote de productos.

Los moldes de inyección de acero se endurecen con tratamiento térmico y están diseñados específicamente para durar. Tienen una cantidad mínima de juntas y están hechos del acero más duradero. Por eso duran millones de piezas.

El utillaje de aluminio está hecho de un material más blando, sin embargo, algunas aleaciones de aluminio tienen una resistencia excepcional. Esto hace que los moldes soporten hasta 5.000 piezas en un lote. El promedio es de 100-2000 piezas.

Los moldes impresos en 3D son los peores cuando consideramos su robustez. La cavidad sinterizada tiene muchos problemas. Es porosa y no tan fuerte como la hecha de lingotes sólidos. Ahora mismo, la cavidad impresa en 3D puede soportar de 50 a 200 piezas en un lote.

3. Tiempo de fabricación

Cuando un producto tiene que fabricarse como lote, el tiempo de fabricación por pieza se vuelve un factor importante. Por tiempo de fabricación me refiero al período entre la inyección del polímero líquido y la expulsión de la pieza final. Este factor es diferente dependiendo del material del molde, presión de inyección y temperatura.

Los moldes de acero pueden soportar la presión y temperatura de inyección más altas y por eso el proceso de fabricación puede tomar solo 5-10 segundos.

Los moldes de inyección de aluminio no son tan fuertes, por lo que la presión y temperatura para ellos son un 20-30% menor que para el moldeo de acero. El tiempo de fabricación es de 44-70 segundos, lo cual es considerable cuando empezamos a hablar de miles de piezas.

Los moldes impresos en 3D funcionan aún peor bajo alta temperatura y presión. Así que toman el mayor tiempo para fabricar una pieza, es decir, 150-250 segundos.

4. Precisión de la pieza y acabado superficial

La calidad de la pieza es uno de los factores más importantes. Después de todo, esta pieza servirá como elemento de un mecanismo mayor y puede ser presentada a futuros inversores. La pieza debe verse profesional.

La precisión de los moldes de inyección de acero y aluminio es similar y depende solo de las capacidades de mecanizado y pulido. La precisión del molde impreso en 3D, sin embargo, está determinada por los procesos de fabricación aditiva. AM implica la fusión y enfriamiento del material y la distorsión por calor reduce la precisión considerablemente. Las tecnologías modernas pueden producir cavidades de acero y aluminio con tolerancia hasta IT6 y moldes impresos en 3D con tolerancia hasta IT9.

5. Flexibilidad

La flexibilidad es importante para prototipos de pre-producción cuando solo estás probando cómo se verá y operará tu producto final. Habiendo hecho el prototipo inicial con algunos materiales, querrás probar los materiales que elegiste inicialmente para el producto y querrás probar el programa de fabricación. A menudo, encontrarás algunos problemas, lo que te hará modificar tu diseño. Por ejemplo, durante las pruebas de operación, se encontró algún fallo o el proceso de inyección llevó a una pieza porosa. Ese es el momento en que quieres cambiar el diseño y con él, el molde. Diferentes materiales de molde tienen diferente flexibilidad.

Los moldes de acero se endurecen por tratamiento térmico. Generalmente se hace después de que todas las piezas esenciales han sido mecanizadas y solo queda una pequeña capa de material por rectificar. Si necesitas modificar algunas características, puede ser difícil porque la dureza de la cavidad es muy alta.

Los moldes de aluminio están hechos de un material más blando y su cavidad a menudo se fabrica como una pieza separada instalada en la base del molde. Por eso es mucho más fácil quitar la cavidad y hacer ajustes.

Los moldes impresos en 3D son difíciles de modificar porque implicará mecanizar una parte de la cavidad y el acabado superficial no será uniforme porque el mecanizado proporcionará un mejor acabado superficial. Es más fácil volver a fabricar el molde completamente, lo que no llevará demasiado tiempo pero generará costes adicionales no deseados en prototipado y pruebas de lotes de pre-producción.

Fabricación personalizada de molde de aluminio

En WayKen, tenemos más de 20 años de experiencia construyendo moldes de aluminio, proporcionando servicios integrales desde prototipo hasta producción. Como proveedor de moldes certificado ISO 9001:2005, nos comprometemos a la fabricación de moldes de inyección de plástico rentables, piezas moldeadas, y a seguir mejorando los procesos de utillaje para proporcionar costes más bajos, piezas de alta calidad para nuestros clientes. Trabajando con nosotros, haremos que tus proyectos sean un gran éxito desde el principio hasta el final.