Mecanizado CNC de Plástico vs Moldeo por Inyección: Elegir el Mejor Método de Producción

Al pasar del diseño a la creación de piezas, debe decidirse cómo fabricarlas. Lo ideal es haberlo considerado durante el diseño y haber optimizado para uno de los procesos. Recuerde: en el ciclo de desarrollo, la elección correcta puede cambiar. Dos métodos comunes son mecanizado CNC y moldeo por inyección. Cada uno tiene ventajas e inconvenientes.

En este artículo discutimos los factores que influyen en la decisión entre moldeo por inyección de plástico y mecanizado de precisión de plástico.

Proceso de Mecanizado de Precisión de Plástico y Moldeo por Inyección

Mecanizado CNC:

El mecanizado CNC comienza con un bloque del material requerido y elimina material capa a capa con precisión. Permite usar muchos materiales casi sin restricciones. Al ser controlado por computadora, se logran tolerancias muy precisas.

Moldeo por Inyección:

Consiste en inyectar material fundido en el molde bajo alta presión. La pieza se enfría en el molde y se expulsa. Se repite el ciclo.

Ventajas e Inconvenientes del Moldeo por Inyección

Para comparar, primero entendamos ventajas e inconvenientes del moldeo por inyección. A continuación, detalle de ambos procesos para ayudarle a elegir lo mejor para su próximo prototipo o producción.

Ventajas del Moldeo por Inyección

Para fabricar gran cantidad de piezas casi idénticas, la mayoría elige moldeo por inyección. Soporta desde juguetes hasta piezas de motor de coche —todo lo que requiera producción en masa con plásticos moldeables.

Ofrece variedad de materiales, y se crean regularmente nuevos para piezas plásticas de alto rendimiento. Aunque el mecanizado CNC no admite piezas blandas que requieren TPE o goma, el moldeo por inyección sí.

Inconvenientes del Moldeo por Inyección

En grandes series, el precio unitario del moldeo es menor. Los costes de fabricar los moldes reales elevan los costes iniciales. Algunos materiales, como plásticos reforzados con fibra de vidrio, requieren moldes de acero para herramientas endurecidas para soportar la presión.

Otro inconveniente son los costes de modificación de piezas, que suelen requerir nuevos utillajes o moldes. Además, el molde tiene dos mitades que deben juntarse para inyectar, pudiendo causar defectos superficiales. El sistema de inyección introduce burbujas de aire, causando más defectos.

Hay buenas razones para usar moldeo por inyección, especialmente en producción en masa. Según uso del producto, especificaciones de material y cantidad requerida, el mecanizado CNC puede dar mejor solución para comprar piezas plásticas de alta calidad.

¿Qué Proceso es el Adecuado para Usted?

En general, es un equilibrio entre múltiples características: velocidad, volumen, material, tolerancia/acabado superficial y diseño. Cada una puede ser decisiva para un proceso u otro, e incluso requerir cambios en la pieza.

Velocidad:

Para pocas piezas, el mecanizado CNC es más rápido. Si necesita 10 piezas en 2 semanas, el CNC puede ser su única solución. Si necesita 50 000 piezas en 4 meses, el moldeo por inyección es lo mejor. El moldeo requiere tiempo para fabricar el molde y asegurar tolerancias (semanas a meses). Tras eso, crear una pieza con el molde es muy rápido. La inversión inicial en moldeo rinde grandes retornos.

Volumen:

No se trata de tiempo, sino de precio unitario. Qué es más barato depende de la cantidad. Para cientos de piezas, el CNC es más barato. Aunque hay beneficios de volumen, suele verse entre unas pocas y cien piezas. En volúmenes mayores, no hay beneficios adicionales por volumen. Esto reparte costes de preparación entre el número de piezas.

El coste real unitario de piezas moldeadas es mucho menor que el de mecanizadas. Desafortunadamente, crear el molde puede ser un coste inicial significativo. Esta ratio se reparte entre el número de piezas para determinar el coste unitario. Para cierta cantidad, incluso con alto coste inicial del molde, las piezas moldeadas son más baratas. A medida que se fabrican más piezas, la brecha de coste se ensancha. Este cruce puede ocurrir entre 100 y ~5 000 piezas.

Material:

El mecanizado CNC ofrece más opciones de materiales. Si se requieren plásticos de alto rendimiento o específicos, puede ser factor decisivo. Generalmente, plásticos duros son más fáciles de mecanizar que blandos.

Para piezas moldeadas, la selección de materiales puede ser más restringida. Cada vez más materiales de alto rendimiento se consideran para moldeo. Solvay es una empresa con variedad de plásticos moldeables. Algunos materiales no se pueden mecanizar, pero sí moldear. Caucho y materiales flexibles entran en esta categoría.

Tolerancia/Acabado Superficial:

La ventaja vuelve al mecanizado CNC. Para la mayoría de materiales, se mantienen tolerancias más ajustadas y mejor acabado superficial. Una ventaja del moldeo es la repetibilidad entre lotes. El molde soporta millones de piezas con desgaste mínimo, permitiendo piezas casi idénticas lote a lote. Con CNC, cada pieza se coloca en la máquina para crearse, viéndose más variabilidad.

Diseño

Si el diseño de sus piezas plásticas personalizadas cambiará pronto, invertir en moldes caros es ineficiente. Si planea cambiar el diseño, mejor mecanice las piezas. Evita gastar miles en moldes obsoletos y se beneficia de poder cambiar el diseño en cualquier momento. El mecanizado de plástico es un proceso de fabricación más flexible.

Cabe notar que en algunos casos ambos procesos pueden usarse en serie. Si la aplicación incluye un componente estándar que también necesita funciones adicionales o alternativas (ej. opción de coche mejorada), una técnica para minimizar coste del molde es mecanizar el molde base y producir tantas piezas base como sea posible, luego retrabajarlas para añadir funciones. Retrabajar moldes existentes es más rentable que crear nuevos, y los insertos de moldeo modifican el diseño según necesidad.

Como ve, la decisión entre mecanizado y moldeo no es fácil. Si necesita ciertas ventajas en tolerancias, precio y características de diseño, puede considerar una operación en dos pasos: la característica principal se moldea, y se completa con mecanizado secundario para el paso final. Es una técnica común que combina ventajas de ambos procesos.