Moldeo por inyección de ABS: Resumen del proceso y consideraciones clave

El moldeo por inyección es un proceso de fabricación común con diferentes variantes dependiendo de la materia prima usada. Una de esas variantes del proceso es el proceso de moldeo por inyección de ABS. Como su nombre indica, la materia prima para esta variante de moldeo por inyección es plástico ABS.

¿Qué es el plástico ABS?

ABS significa Acrilonitrilo Butadieno Estireno. Este material plástico comprende tres monómeros que componen su nombre. Cada uno de estos monómeros contribuye con sus propiedades al plástico polímero para darle una amplia gama de propiedades.

Las propiedades que posee el plástico incluyen resistencia química, dureza y resistencia al calor contribuidas por acrilonitrilo. Otras propiedades incluyen resistencia al impacto y tenacidad (otorgadas por butadieno) y resistencia y brillo contribuidas por estireno. A pesar de su amplia gama de características, es relativamente uno de los plásticos más baratos de comprar. También es uno de los plásticos más fáciles de usar en moldeo por inyección debido a su facilidad de procesabilidad.

A pesar de su aclamada resistencia y tenacidad, este plástico fuerte no es tan impermeable a la luz UV. Por lo tanto, tiene uso limitado en exteriores. Sin embargo, los fabricantes de piezas han encontrado formas de manipular las propiedades de este plástico para resistir la luz UV usando varios aditivos y rellenos como acrílico, vidrio y fibras de acero inoxidable. Estos aditivos alteran las propiedades del plástico y mejoran aún más sus usos para diversas aplicaciones.

Estas propiedades y potencial de manipulación hacen del ABS el polímero más ampliamente usado en el proceso de moldeo por inyección. ¿Quieres averiguar cómo se usa este plástico para fabricar varios productos terminados? Entonces, la siguiente sección es una lectura obligada.

Proceso de moldeo por inyección de ABS

Esta sección destaca los diversos pasos que los fabricantes deben seguir durante el proceso de moldeo de plástico ABS. Incluyen:

Pre-tratamiento del material

Antes de usar una pieza de plástico ABS para fabricación, necesita secado adecuado. La temperatura de secado usada está en el rango de 80 – 85°C hecho por 2 – 4 horas. Otro método de secado implica usar una tolva de secado con temperatura de 80°C. Sin embargo, este último proceso solo dura 1 – 2 horas.

Calibración de la máquina de moldeo por inyección

Después de tratar el material, el siguiente paso es preparar la máquina de moldeo ABS para el trabajo. Esto implicará establecer parámetros como la relación de compresión, fuerza de sujeción y presión de moldeo por inyección. Los valores típicos para estos parámetros incluyen una relación de compresión mayor a 2, una fuerza de sujeción que varía de 4700 a 62000 toneladas por metro cuadrado (t/m²), y una presión de moldeo por inyección mayor a 1500 bar.

Diseño de molde y entrada

El molde es bastante vital para determinar cómo saldrá el producto ABS terminado. Por lo tanto, el diseño del molde y su entrada es bastante importante en el proceso. El espesor del molde ABS varía entre 0.025 – 0.05mm, mientras que la longitud de la entrada se establece en menos de 1mm. Además, el diámetro del canal por donde fluye el ABS fundido se establece en 3mm, mientras que el ancho del orificio de ventilación varía de 4 – 6mm. Finalmente, la temperatura del molde usada siempre está alrededor de un rango de 60 – 65°C.

Temperatura de moldeo por inyección

La temperatura de moldeo por inyección usada para un proceso particular de moldeo por inyección de ABS depende de la calidad/grado de ABS usado. A continuación se muestran ejemplos de algunos grados de plástico ABS comúnmente usados en moldeo de plástico ABS y la temperatura óptima de moldeo por inyección usada:

• Grado resistente a llama: 200 – 240 °C, la temperatura óptima dentro de 220°C – 230°C.
• Grado para electroplateado: 250 – 275°C, con la temperatura óptima a 270°C.
• Grado reforzado con fibra de vidrio: 230°C – 270°C.
• Grado de alto impacto: 220°C – 260°C, temperatura óptima a 250°C.
• Grado resistente al calor: 240°C – 280°C, temperatura óptima a 265°C – 270°C.

Velocidad de moldeo por inyección

La velocidad de moldeo por inyección depende del grado del plástico ABS y los requisitos del producto terminado. Por ejemplo, los plásticos ABS resistentes a llama solo pueden usar velocidades de moldeo por inyección lentas. Además, los productos que requieren acabado superficial de precisión podrían requerir velocidades de moldeo por inyección multi-etapa, altas.

Tiempo de residencia

El tiempo de residencia es el tiempo que tarda un gránulo de plástico en moverse desde el cilindro de moldeo por inyección al molde de inyección. Para plásticos ABS, el tiempo de residencia suele ser entre 5 – 6 minutos a una temperatura menor a 265°C. Sin embargo, para plástico ABS grado retardante de llama, el tiempo de residencia es más corto y la temperatura es mucho más baja.

Presión de retroceso

Es aconsejable mantener la presión de retroceso del proceso de moldeo por inyección de ABS lo más baja posible para prevenir desgaste. La presión aceptable suele ser alrededor de 5 bar.

Otras operaciones

Otras actividades realizadas durante los procesos de moldeo ABS incluyen moldeos decorados usando marcado láser o estampado en caliente, soldadura ultrasónica, etc.

Limpieza

Algunos grados de ABS tienden a pegarse al tornillo del molde después de remover la pieza. Así que la mejor forma de limpiar esto es esperar un poco a que el residuo se desgaste, luego limpiar los compartimentos de la máquina de moldeo por inyección a fondo usando poliestireno.

Ventajas del moldeo por inyección de ABS

Hay muchas razones por las que el moldeo por inyección de ABS es una de las formas más populares de moldeo de plástico. Algunas de las ventajas incluyen:

Reproducibilidad precisa

Debido a la procesabilidad del ABS, es el material más adecuado para usar en la fabricación de piezas complejas. Su procesabilidad hace fácil reproducir piezas complejas y funcionales usando el plástico. Aparte de que las piezas se producen con precisión, aún mantienen la integridad funcional incluso cuando se usan en condiciones extremas, gracias a la dureza del plástico.

Alta resistencia a la tracción

Las piezas moldeadas de ABS son adecuadas para uso en aplicaciones que requieren soportar cargas pesadas debido a su alta resistencia a la tracción. Su capacidad para soportar impactos mecánicos pesados hace de este plástico una buena opción económica para aplicaciones de alta tensión.

Reciclabilidad

La reciclabilidad del ABS lo hace un material perfecto para uso en aplicaciones reutilizables. Las plantas de reciclaje pueden triturar fácilmente las piezas de plástico y mezclarlas con ABS fresco para usar en nueva producción de piezas.

Desventajas del moldeo por inyección de ABS

A pesar de sus numerosas ventajas, el ABS tiene sus deficiencias también. Algunas de estas desventajas incluyen:

Mala resistencia a la fatiga

Mientras que las piezas de ABS usualmente tienen alta resistencia a la tracción, no pueden soportar cargas pesadas por largos períodos debido a su mala resistencia a la fatiga. La pieza de plástico ABS podría degradarse fácilmente si se expone constantemente a entornos de alto estrés.

Resistencia UV deficiente

Uno de los principales defectos del plástico ABS es su mal rendimiento bajo la luz solar. El material tiende a degradarse con la exposición constante a la luz solar. Sin embargo, los fabricantes de piezas mejoran su rendimiento bajo la luz solar añadiendo aditivos al plástico ABS durante el moldeo.

Factores a considerar durante el moldeo por inyección de ABS

Al intentar iniciar un lote de moldeo por inyección de ABS, algunos factores deben estar en su lugar. Estos factores son vitales para tener piezas moldeadas exitosamente. Incluyen:

Humedad en el material antes del moldeo

El plástico ABS tiene algunas propiedades higroscópicas (puede absorber humedad del aire) y también absorbe agua a su alrededor. Sin embargo, la presencia de agua en cualquier plástico ABS moldeado podría causar defectos estructurales en el plástico. Por lo tanto, asegurar que el plástico ABS usado esté debidamente secado es esencial. Hay dos tipos de parámetros para secar el plástico: secar a 80 – 95°C por 3 – 4 horas o usar una tolva seca a 80°C por 1 – 2 horas.

Control de temperatura

Controlar la temperatura es crucial durante el moldeo por inyección de ABS ya que el sobrecalentamiento del plástico podría llevar a degradación térmica. Esta degradación térmica es debido a los enlaces químicos en el plástico rompiéndose, lo que podría causar gránulos marrones en la pieza terminada.

Trabajar con una máquina de moldeo por inyección con buen control de temperatura es esencial ya que este proceso aún requiere mucho calor. Por ejemplo, cuando las piezas ABS en producción contienen un alto nivel de brillo, la temperatura usada en producción es más alta que la normal. Sin embargo, es importante notar que cuanto más alta la temperatura usada para el proceso de inyección, más corto debe ser el tiempo de exposición.

Diseño de pieza y molde

Diseñar las piezas antes del proceso de moldeo por inyección hace posible determinar si producir la pieza es realmente posible. Aquí hay algunos principios generales que funcionan con el diseño de piezas ABS:

• El espesor de las paredes de la pieza debe ser uniforme. Si hubiera alguna variación, no debería ser más del 25% entre sí. Esto es importante porque las paredes uniformes ayudan a prevenir estrés en la pared deficiente.
• Además, el espesor de la pared debe determinar el tamaño del radio. La relación del radio al espesor de la pared no debe ser menor a 0.3. La regla de oro aquí es que cuanto mayor el radio, menor el estrés. Sin embargo, el radio debe mantenerse dentro de límites razonables ya que un radio grande causa marcas de hundimiento en la pieza.
• Para el molde, el espesor debe variar de 0.025 a 0.05mm. Además, la longitud de la entrada debe ser alrededor de 1mm, el diámetro del canal de flujo alrededor de 3mm, y el ancho del orificio de ventilación debe variar de 4 a 6mm.

Finalmente, el proceso de enfriamiento del molde de inyección necesita un diseño óptimo para prevenir problemas con la contracción.

Aplicaciones del moldeo por inyección de ABS

El plástico ABS tiene usos en diferentes industrias por varias razones. Debido a su facilidad de moldeo, el bajo coste de producción y resistencia a cambios físicos y químicos, este polímero se ha convertido en el favorito de los fabricantes. Aquí hay algunos ejemplos de industrias donde las piezas de plástico ABS han encontrado uso:

• Industria de la construcción: Debido a su resistencia a impactos físicos, químicos y pesados, los fabricantes usan plásticos ABS para hacer tuberías y accesorios usados en edificios.
• Industria automotriz: El plástico ABS es una materia prima común para piezas de coche ligeras. Ejemplos de piezas de coche hechas de plástico ABS incluyen partes de cinturón de seguridad, revestimientos de puertas, molduras de pilares, componentes de salpicadero, etc.
• Industria de consumo: Los plásticos ABS se encuentran en muchos electrodomésticos como procesadores de alimentos, aspiradoras, revestimientos de refrigeradores, etc.

Otras aplicaciones incluyen las industrias de salud, deportes y eléctrica.

El coste del proceso de moldeo por inyección de ABS

Si estás intentando producir algunas piezas usando moldeo por inyección, es correcto que averigües sobre el coste de todo el proceso antes de continuar. Para estimar los costes involucrados, necesitas factorizar diferentes costes. Ejemplos de los diversos costes involucrados incluyen:

Costes de equipo

Lo más probable es que externalices tu producción a empresas con el equipo necesario. Estas empresas te cobrarán una tarifa separada por el equipo usado. Sin embargo, si planeas conseguir el equipo, tendrás que desembolsar una suma dentro del rango de $50,000 – $200,000. Aparte de comprar el equipo, también tendrás que mantenerlo, lo que podría costarte una fortuna. La opción rentable será externalizar la producción.

Costes de molde

Esto también se conoce como costes de utillaje. Esto eleva el coste del proceso de moldeo por inyección de ABS. Hay tres métodos diferentes usados en la fabricación de moldes de inyección. Incluyen mecanizado CNC, impresión 3D y mecanizado por descarga eléctrica (EDM). Estos métodos pueden variar desde $100 para moldes simples impresos en 3D de bajo volumen. El precio también podría subir hasta $100,000 para grandes corridas de producción o moldes con diseños complejos.

Costes de material

Este es el coste de comprar el material (en este caso, ABS). Podrás encontrar el material por un coste que varía de $1 a $5 por kg.

Costes de servicio

Los costes aquí son responsables de la remuneración del personal que realiza las tareas y para la configuración y mantenimiento de las máquinas. Ejemplos de parámetros factorizados aquí incluyen:

• Costes de monitorización: Esto va a los operadores que ejecutan las máquinas.
• Costes de configuración: Esto va al tiempo tomado para configurar el molde y producir la pieza terminada.
• Costes de reparación: Los costes de reparación cubrirán el mantenimiento de piezas con defectos y herramientas usadas para mantener el equipo.
• Aunque no hay precio fijo para moldeo ABS, la regla general es que cuanto mayor el número de piezas, menor el precio por pieza.

Conclusión

El moldeo por inyección de ABS es un proceso que parece bastante fácil de lograr. Sin embargo, sus tecnicismos que solo los expertos entienden. Por eso es importante externalizar tu moldeo ABS a empresas que realmente entiendan los principios prácticos del proceso de fabricación.

En WayKen, con tecnologías de fabricación avanzadas y recursos, podemos proporcionar a nuestros clientes servicios profesionales de prototipado rápido, incluyendo mecanizado CNC, moldeo por inyección rápido, fundición al vacío, etc. Así que obtén una cotización hoy, y puedes estar seguro de obtener piezas moldeadas por inyección de alta calidad a un precio competitivo.

Preguntas frecuentes

¿A qué temperatura se funde el plástico ABS?

El ABS es amorfo, por lo que no tiene una temperatura de fusión real. Sin embargo, su temperatura de transición es de unos 105°C (221°F).

¿Qué tan tóxico es el plástico ABS?

El ABS es inofensivo y no tóxico. Esta es una de las muchas razones por las que es un material plástico popular en fabricación. Sin embargo, no se recomienda su uso en implantes médicos.

¿Cómo resuelvo el problema del moldeo por inyección de ABS retardante de llama?

Para prevenir el desgasificado que viene del plástico ABS retardante de llama absorbiendo humedad, necesitas asegurar que el material esté completamente seco. Además, necesitas asegurar buen control de temperatura y tiempo de residencia durante el proceso de moldeo por inyección para prevenir la degradación térmica del plástico ABS.