El moldeo por inyección es un método general que se utiliza normalmente en la industria manufacturera. En este método, el material se introduce a alta presión en la cavidad de una matriz. Normalmente, durante la etapa de diseño, el espesor de la pared de una pieza es uno de los factores más importantes a tener en cuenta. Por ello, en este artículo, analizaremos el espesor de la pared, su relación con el moldeo por inyección y su relación con la calidad de la pieza y la capacidad de fabricación.
¿Cómo definirías el espesor de la pared del moldeo por inyección?
Moldeo por inyección Espesor de pared El espesor de pared es una medida del espesor de las paredes de la pieza moldeada producida con la ayuda de un proceso de moldeo por inyección. Es la cantidad, en milímetros, desde una de las superficies más externas de la pieza hasta la otra superficie más externa. Además, el espesor de pared es quizás el más importante, ya que determina la capacidad de la pieza moldeada para resistir los mecanismos de falla. Estos pueden incluir fluencia, pandeo, deformación y defectos cosméticos. El espesor de pared siempre debe diseñarse para adaptarse a ciertas condiciones, es decir, el material, el funcionamiento de la pieza, el diseño y el equipo de moldeo utilizado. Por lo tanto, seleccionar el espesor apropiado para las paredes es fundamental para entregar las piezas deseadas.
¿Cuál es la importancia de un espesor de pared uniforme?
Un espesor de pared uniforme es muy importante cuando se trata de alta calidad. Ayuda a proporcionar piezas moldeadas por inyección libres de defectos y estructuralmente sólidas y también aumenta la integridad estructural. Además de esto, ayuda a mejorar la eficiencia y optimizar el uso del material. Entonces, analicemos más sobre la importancia del espesor de pared uniforme.
1. Impacto en la calidad de las piezas
En primer lugar, un espesor de pared uniforme permite una refrigeración uniforme y también evita tensiones internas y deformaciones. Además, ayuda a mantener unas dimensiones precisas, por lo que se pueden evitar imperfecciones en la superficie, es decir, hundimientos y deformaciones. Además, aumenta tanto la funcionalidad como la estética de la pieza final.
2. Reducción de defectos
En segundo lugar, si el grosor de la pared es uniforme, a la larga se reducen el alabeo y las marcas de hundimiento. Favorece un enfriamiento uniforme y reduce las tensiones internas, por lo que a la larga nos proporciona piezas más resistentes y duraderas con menos puntos débiles.
3. Integridad estructural
El espesor uniforme de la pared proporciona una distribución equilibrada de la carga para mejorar la resistencia y la durabilidad. Además, mejora las propiedades mecánicas de los productos, es decir, la resistencia a la tracción y la resistencia al impacto, para proporcionar un rendimiento confiable.
4. Mayor eficiencia en la fabricación
También facilita el diseño de moldes y los procesos de moldeo por inyección, reduce los tiempos de ciclo y los costos de producción, además de promover un enfriamiento más rápido y mejor y optimizar el proceso de producción.
Consideraciones sobre los materiales en el moldeo por inyección
Las siguientes son las consideraciones materiales para el espesor de la pared de fundición por inyección.
- Tipo: Ejemplos: termoplásticos, incluidos ABS y PC; termoestables como resinas epoxi; elastómeros como caucho de silicona; y TPE.
- Fluir: El llenado del molde depende de la viscosidad, donde el producto debe ser fino, se requiere material de alta fluidez y donde se requiere espesor, el material de baja fluidez es el más apropiado.
- Contracción: Con los metales, se reducen de tamaño desde un estado fundido y exhiben un estado sólido o un estado de fundición; esto se considera en el diseño de un molde para hacer el tamaño correcto de una pieza.
- Fuerza y flexibilidad: Los factores adicionales incluyen la rigidez y la resistencia, ya que éstas determinan el espesor de la pared durante la construcción para una perspectiva estructural confiable.
- Resistencia: Resistencia al calor y a los productos químicos para promover una larga vida útil en cualquier tipo de condición de operación.
- Acabado superficial: Las características de un material de moldeo influyen en el acabado de la superficie y el aspecto de la pieza moldeada para aumentar su estética y suavidad.
- Costo e impacto ambiental: Estos incluyen el costo unitario del material, su capacidad de reciclaje y su conformidad con los estándares sustentables.
Entonces, la siguiente tabla describe los rangos adecuados que puede soportar el material respectivo; a continuación se muestra una pieza de moldeo por inyección de pared gruesa que fabricamos en material de PC, obtenga más información sobre Moldeo por inyección de PC.
| Material | Rango típico de espesor de pared: |
| ABS | 1,0–3,0 mm |
| Policarbonato (PC) | 1,0–3,0 mm |
| Polipropileno (PP) | 0,8 - 2,5 mm |
| Polietileno (PE) | 1,0–3,0 mm |
| Nailon (PA) | 1,0–3,0 mm |
| Acetal (POM) | 0,8–3,0 mm |
| Tereftalato de polietileno (PET) | 1,0–3,0 mm |
| Cloruro de polivinilo (PVC) | 1,0–3,0 mm |
| Acrílico (PMMA) | 1,0–3,0 mm |
| Acetato de vinilo de polietileno (EVA) | 1,0–3,0 mm |
| Elastómeros termoplásticos (TPE) | 1,0–3,0 mm |
| Resina epoxídica | 1,0 - 5,0 mm |
| Silicona | 1,5 - 6,0 mm |
Pautas para el diseño del espesor de pared en el moldeo por inyección
A continuación se muestra una breve tabla que nos ayudará a diseñar un espesor de pared óptimo en el moldeo por inyección.
| Pauta | Descripción |
| Reglas generales | ● Mantener un espesor uniforme para evitar defectos.
● Garantiza transiciones suaves y gruesas. |
| Espesor mínimo de pared | ● Depende del flujo del material; los materiales de alto flujo pueden tener un espesor de entre 0,5 y 1,5 mm.
● Asegúrese de que el espesor mínimo sea para mayor resistencia. ● Permitir el llenado completo del molde. |
| Espesor máximo de pared | ● Las paredes más gruesas (>4 mm) aumentan el enfriamiento y el tiempo del ciclo.
● Optimizar para reducir costos y peso. ● Las paredes más gruesas corren el riesgo de dejar marcas y huecos. |
| Requisitos estructurales/funcionales | ● Paredes más gruesas para piezas sometidas a altas tensiones.
● Espesor específico para aislamiento térmico y eléctrico. ● Equilibre el grosor para lograr flexibilidad y resistencia. |
| Diseño para la fabricación | ● Asegúrese de la compatibilidad del diseño y el flujo de materiales.
● Incluye corrientes de aire de 1 a 2 grados para una fácil expulsión. ● Refuerza paredes delgadas sin añadir volumen. |
| Simulación y pruebas | ● Utilice CAE para predecir y solucionar problemas.
● Probar prototipos para validar el diseño. |
Herramientas y recursos para optimizar el espesor de las paredes
Aquí hay algunas herramientas y recursos que pueden ayudarle a aumentar la eficacia del espesor de la pared del moldeo por inyección.
Herramientas de software para simulación
Se utiliza de forma eficaz en el moldeo por inyección para determinar un espesor de pared adecuado. Desempeña un papel muy importante en la determinación del espesor de pared. Estas herramientas proporcionan información sobre cómo se transportará el material y su comportamiento en el proceso de moldeo por inyección. De este modo, los diseñadores pueden prevenir o resolver algunos de los desafíos que pueden surgir durante el proceso de moldeo propiamente dicho. Entre los beneficios y características clave se incluyen:
- Análisis de flujo: Imita el proceso de entrada del material fundido en el molde y muestra las partes en las que el material podría no fluir correctamente o donde se están creando trampas de aire.
- Análisis de enfriamiento: Utiliza modelos informáticos para predecir patrones de enfriamiento y permitir que el enfriamiento se produzca a un ritmo uniforme. De este modo, ayuda a eliminar problemas como deformaciones y marcas de hundimiento.
- Análisis de estrés: Comprueba las tensiones en la pieza para confirmar el espesor de la pared. Comprueba si es óptimo y si el nivel de tensión es suficiente para la aplicación prevista, pero no demasiado alto.
- Algoritmos de optimización: Proponer cambios que se deben realizar en el espesor de la pared y otras características de diseño, ya que pueden afectar la capacidad de producción de la pieza y la eficiencia de su funcionamiento.
Algunos de los programas de simulación más conocidos para el moldeo por inyección son Auto Desk Mold Flow, Solid Work Plastics y Moldex3D. Todos ellos ayudan a los diseñadores a diseñar secciones para optimizar las soluciones sin defectos.
2. Opciones de creación de prototipos
Existen varios tipos de prototipado posibles, lo que significa que los diseñadores pueden realizar ajustes físicos y de forma real importantes en comparación con los modelos simulados. Además de esto, estas opciones tienen como objetivo fabricar la pieza, por lo que estos métodos de prototipado incluyen:
- Impresión 3D (fabricación aditiva): Permite desarrollar prototipos a mayor velocidad manteniendo diferentes espesores de paredes laterales. La ventaja más evidente es que es económico probar rápidamente varios diseños. Además de esto, pueden ser prototipos de forma o de función.
- Mecanizado CNC: Ofrece prototipos contemplativos en los que se han utilizado materiales de producción para que el resultado sea casi perfecto. Este método permite identificar las características de la pieza mecánica y su comportamiento en condiciones reales de funcionamiento.
- Herramientas blandas: Se caracteriza por el uso de matrices de conformación de baja resistencia y corta duración para producir menos piezas en comparación con la fundición a presión. Por lo tanto, este enfoque es ventajoso para la evaluación del proceso de moldeo, así como para la identificación del espesor de pared. También ayuda a la estandarización de todo el tipo de molde.
¿Qué factores afectan el espesor de la pared del moldeo por inyección?
Existen múltiples factores que pueden afectar el espesor de la pared en el moldeo por inyección. Analicemos estos factores en detalle:
1. Propiedades del material
Estas propiedades pueden incluir:
- Viscosidad: Si hablamos de materiales de baja viscosidad, estos fluyen fácilmente en secciones delgadas y permiten paredes más delgadas. Mientras que los materiales de alta viscosidad pueden necesitar paredes más gruesas para realizar el llenado completo del molde,
- Contracción: Los materiales con un alto valor de contracción pueden necesitar paredes más gruesas, por lo que pueden tener en cuenta los cambios dimensionales durante el enfriamiento.
- Fuerza y flexibilidad: Las propiedades mecánicas, es decir, la resistencia a la tracción y la flexibilidad, determinan el espesor de la pared para un rendimiento óptimo.
2. Requisitos de diseño
Los siguientes requisitos de diseño pueden afectar el espesor de la pared.
- Requisitos funcionales: Todo depende de la pieza que necesites fabricar. Si es una pieza estructural, entonces las paredes deben ser más gruesas para que puedan ser rígidas. Por otro lado, la parte cosmética necesitará paredes más delgadas para que puedan lograr el mejor aspecto.
- Consideraciones estéticas: Las paredes delgadas pueden brindar una apariencia elegante. Por otro lado, las paredes más gruesas son lo suficientemente fuertes y pueden evitar defectos, es decir, hundimientos o deformaciones.
- La complejidad del diseño: Las geometrías complejas pueden requerir distintos espesores de pared, por lo que se puede garantizar que todas las características se formen correctamente y que la pieza se pueda extraer fácilmente del molde.
3. Capacidades de fabricación
- Diseño y construcción de moldes: Los moldes de alta precisión pueden manipular paredes más delgadas con facilidad, y los moldes más simples necesitan paredes más gruesas para un llenado adecuado, por lo que pueden garantizar la calidad de la pieza.
- Presión y velocidad de inyección: Las máquinas con alta capacidad pueden lograr paredes más delgadas y ofrecen mayor presión y velocidad.
- Tasas de enfriamiento: El enfriamiento uniforme es muy importante, ya que las paredes más gruesas necesitan tiempos de enfriamiento más largos. Esto afecta directamente el tiempo de ciclo y la eficiencia de producción. Por lo tanto, los sistemas de enfriamiento avanzados ayudan a crear paredes más delgadas y también mantendrán la calidad.
Conclusión
En resumen, el espesor de pared del moldeo por inyección proporciona piezas de alta calidad, bien formadas y rentables. Por tanto, es esencial considerar cuidadosamente las propiedades de los materiales y los requisitos de diseño para ayudar a los diseñadores a mantener un equilibrio. Este equilibrio aumentará el rendimiento y la fabricabilidad de la pieza. Además, puede utilizar distintos programas avanzados de simulación y opciones de creación de prototipos para perfeccionar todo el proceso. Estas herramientas también producirán diseños con defectos mínimos. Además, los avances en los materiales, la tecnología de simulación, la supervisión en tiempo real y las prácticas sostenibles mejorarán el moldeo por inyección. Así, se podrá optimizar el grosor de las paredes con mayor precisión y eficacia.
Preguntas frecuentes
¿Qué factores influyen en la elección del material en el moldeo por inyección?
El tipo de material se decide en función de propiedades como la resistencia a la tracción y la elasticidad, la microscopía electrónica, el calor y la resistencia química. Además de esto, también depende de la apariencia y la suavidad del material, su costo y su capacidad de reciclaje.
¿Cuáles son algunos defectos comunes en el moldeo por inyección y cómo se pueden prevenir?
Algunos de los defectos más frecuentes son las marcas de hundimiento, que se originan por diferentes velocidades de enfriamiento; la deformación, resultante de la tensión interna; y la rebaba, que es una acumulación excesiva de material en moldeo por inyección Líneas de separación. Estos problemas pueden evitarse normalmente mediante el cumplimiento de los mejores procedimientos de diseño y la regulación de los grados de calor, presión y otras condiciones que podrían afectar al producto.
¿Cómo puede el software de simulación beneficiar los procesos de moldeo por inyección?
La simulación asistida por computadora permite a los diseñadores e ingenieros modelar y analizar los diseños de moldes, la elección de materiales y los factores de proceso en un entorno virtual. Con la ayuda de este software, se pueden predecir los patrones de movimiento de materiales, las velocidades de enfriamiento y otros factores antes de diseñar los moldes físicos para su uso. Esto ayuda a mejorar la calidad y la capacidad de fabricación de la pieza.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar aditivos o cargas en los materiales de moldeo por inyección?
Los aditivos y rellenos pueden mejorar las características de los materiales, como la resistencia, la rigidez, la resistencia a las llamas y la resistencia al impacto. También pueden mejorar la procesabilidad y reducir el costo del material al agregar un mayor volumen de otro material más asequible a la resina. Sin embargo, se debe hacer un gran esfuerzo para lograr compatibilidad, dispersión uniforme e interferencias mínimas en los demás componentes.