Fundición de uretano frente a moldeo por inyección:una guía de diseño para la fabricación (DFM)

Publicado el 10 de enero de 2022

Publicado originalmente en fastradius.com el 10 de enero de 2022

El diseño para la capacidad de fabricación (DFM) es el arte de fabricar piezas que sean fáciles de producir, rentables y que cumplan estrictos estándares de calidad. Al integrar las realidades del método de fabricación elegido en las primeras etapas de diseño, los ingenieros pueden reducir el tiempo de producción, reducir el desperdicio de material y evitar costosos rediseños.

Si bien tanto el moldeo por inyección como la fundición de uretano son populares para producir componentes plásticos, cada uno tiene pautas DFM distintas. Esta guía desglosa las diferencias clave, le ayuda a decidir qué método se adapta a su proyecto y describe las consideraciones de diseño críticas para cada uno.

Fundición de uretano versus moldeo por inyección

En el moldeo por inyección, el primer paso es diseñar y fabricar un conjunto de herramientas de precisión (normalmente acero o aluminio) mediante mecanizado CNC. La geometría del molde viene dictada por la pieza, por lo que las funciones complejas a menudo requieren elementos adicionales como correderas, elevadores o núcleos extraíbles. Una vez ensamblados el núcleo y la cavidad, se inyecta, enfría, solidifica y expulsa plástico fundido para formar la pieza terminada.

La fundición de uretano, por otro lado, comienza con un patrón maestro creado mediante mecanizado CNC o impresión 3D. El patrón se coloca en una caja de molde, se llena con silicona líquida y se cura. Después del curado, el molde se divide, revelando una cavidad que coincide con la forma de la pieza. Se vierte resina de uretano en esta cavidad y se cura en una cámara de vacío calentada.

Ambos procesos comparten el principio básico de llenar la cavidad de un molde, pero sus herramientas, estructuras de costos y características de rendimiento difieren significativamente:

• Material de herramientas: Los moldes de inyección suelen ser de acero o aluminio y ofrecen alta durabilidad y estabilidad dimensional. Los moldes de uretano utilizan silicona, que es flexible y económica pero menos rígida.
• Costo: Los moldes de inyección complejos pueden costar decenas de miles de dólares, mientras que los moldes de fundición de uretano suelen costar entre cientos y pocos miles.
• Plazo de entrega: La producción de moldes de inyección puede tardar varios meses, mientras que los moldes de fundición de uretano pueden estar listos en menos de dos semanas.
• Tolerancia de diseño: Las tolerancias de fundición de uretano son más flexibles debido a la flexibilidad de la silicona, mientras que el moldeo por inyección puede lograr tolerancias más estrictas gracias a las herramientas metálicas rígidas.
• Flexibilidad de funciones: La fundición de uretano es más tolerante con las variaciones de espesor de la pared y los cortes, mientras que el moldeo por inyección requiere un diseño cuidadoso para evitar problemas de expulsión.

Elija el moldeo por inyección para tiradas de gran volumen o piezas que exigen tolerancias estrictas y calidad constante. Su inversión inicial en herramientas se amortiza una vez que la producción aumenta a miles de unidades. Para prototipos, producción de bajo volumen o iteraciones rápidas de diseño, la fundición de uretano ofrece velocidad, flexibilidad y ahorro de costos.

Principales preocupaciones de DFM en materia de fundición y moldeo por inyección de uretano

El éxito del DFM depende de tres parámetros principales:tolerancias, espesor de pared y socavados. A continuación se detallan las mejores prácticas para cada ruta de fabricación.

Tolerancias

Cada proceso tiene variaciones dimensionales inherentes. En la fundición de uretano, el ligero movimiento del molde de silicona bajo vacío puede dar lugar a dimensiones inconsistentes, lo que lo hace inadecuado para componentes que requieren tolerancias estrictas. Los moldes de inyección, al ser rígidos, proporcionan dimensiones más precisas pero aún experimentan una contracción menor a medida que el plástico se enfría. Los ingenieros deben establecer ventanas de tolerancia que reflejen las capacidades del método elegido y ajustar el diseño en consecuencia.

Es esencial equilibrar la tolerancia insuficiente (más barata pero más riesgosa) con la tolerancia excesiva (más costosa pero confiable). Considere la función de la pieza, el apilamiento de tolerancias y las restricciones de ensamblaje. Si su diseño no puede cumplir con la tolerancia requerida con el método seleccionado, cambie a una tecnología diferente o rediseñe para obtener tolerancias más flexibles.

Espesor de la pared

El espesor uniforme de la pared promueve la consistencia de las piezas, una distribución óptima de la tensión y una reducción de los defectos de fabricación. El moldeo por inyección normalmente apunta a paredes de 1 a 4 mm para la mayoría de las aplicaciones, manteniendo el espesor total por debajo de 5 mm. La fundición de uretano puede adaptarse a espesores variables, pero una variación excesiva puede provocar contracción o deformación durante el curado. Apunte a un espesor de pared máximo de 5 mm en ambos procesos.

Recortes

Los socavados (características que impiden la expulsión de la pieza) son más problemáticos en los moldes de inyección rígidos. Para mitigar esto, los fabricantes pueden agregar diapositivas, crear núcleos que se puedan quitar o rediseñar la característica para alinearla con el eje dividido del molde. El molde de silicona de fundición de uretano se puede flexionar para liberar socavaduras, lo que lo hace más tolerante con geometrías complejas.

Al abordar las socavaduras en las primeras etapas de la fase de diseño, se evitan costosas modificaciones o reequipamiento de herramientas.

Diseño para fabricación con SyBridge

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