Moldeo por inyección de insertos: Proceso, aplicaciones y consideraciones de diseño

Hoy en día, los fabricantes están en primera línea de la innovación y utilizan el plástico para hacerlo compatible con metales u otros materiales para producir una amplia gama de productos. Entre las principales tecnologías que impulsan este progreso se encuentra el moldeo por inserción, una técnica habitual en el moldeo por inyección de plásticos. De este modo, los fabricantes pueden combinar plásticos técnicos con insertos de distintos materiales, lo que da lugar a productos resistentes al desgaste, ligeros y con gran resistencia a la tracción. El artículo se centra en detalles exhaustivos sobre el moldeo por inserción y analiza sus pros y sus contras. Además, analizaremos las aplicaciones del moldeo por inyección de piezas con insertos y le daremos valiosos consejos y perspectivas sobre cómo lograr el éxito en moldeo por inyección de insertos.

Moldeo por inyección de insertos: Una visión general

Inserto Moldeo por inyección o simple digamos moldeo por inserciónes un tipo específico de proceso de moldeo por inyección de plástico en el que los insertos, normalmente de metal, se incorporan o combinan con una pieza moldeada por inyección. El proceso consiste en insertar el molde en la cavidad y, a continuación, inyectar plástico fundido a alta presión a su alrededor. Posteriormente, cuando el inserto se enfría, se funde con el plástico y forma una pieza fuerte y unificada.

Este método se utiliza para fabricar productos de plástico resistentes, duraderos y ligeros, añadiendo componentes metálicos. El moldeo por inserción de metal es una técnica eficiente y multifuncional que se utiliza ampliamente en muchas industrias debido a su compatibilidad y eficacia en la producción de piezas de alta calidad.

El flujo de trabajo del moldeo por inyección de insertos

El moldeo por inyección de insertos es un proceso de moldeo convencional para fabricar diversos productos de uso final, que consiste en fundir e inyectar plástico fundido en un molde o cavidad de matriz en condiciones controladas. La característica clave es que los insertos roscados del moldeo por inyección se añaden al molde, lo que lo diferencia de otras técnicas tradicionales de moldeo por inyección. En el proceso de moldeo por inyección de insertos intervienen los pasos que se indican a continuación.

Paso 1: Introducir la carga en el molde

Los ingenieros de diseño diseñan meticulosamente los moldes para el moldeo por inserción teniendo en cuenta la colocación exacta de los insertos del molde de inyección dentro de la cavidad del molde. La orientación y colocación correctas de los insertos son de suma importancia durante la fase de moldeo. Esta técnica garantiza que los insertos se mantengan firmemente en su lugar, por lo que la orientación y la posición de los insertos se mantienen según lo deseado en la pieza moldeada.

Existen dos métodos principales para insertar componentes en un molde:

1. Inserción automatizada:

La inserción automatizada utiliza robots y sistemas automatizados para la inserción de componentes en un molde. Este método tiene ventajas como la colocación uniforme de los insertos, una mayor eficacia y una gran precisión. Las máquinas automatizadas pueden trabajar en entornos de alta temperatura, lo que garantiza una producción rápida y la capacidad de producir más piezas por hora. Sin embargo, la inversión inicial de los sistemas automatizados es mayor, lo que hace que el coste de producción sea más elevado.

2. Inserción manual:

La inserción manual es el proceso de introducir componentes en un molde con las manos. Es el método aplicable en situaciones de producción de bajo volumen. Es más adecuado para trabajos que requieren una inspección detallada de las piezas y para operaciones que no son costosas, como el embalaje y el montaje. Sin embargo, la inserción manual no tiene la precisión y repetibilidad de los sistemas automatizados. Los operarios también pueden tener problemas de destreza debido a las altas temperaturas implicadas, que pueden requerir el uso de guantes.

Paso 2: Introducir el plástico fundido en el molde

El segundo paso en el proceso de inyección de moldeo por inserción es una inyección de resina plástica de grado de ingeniería en una cavidad de la matriz a través de la unidad de inyección. La inyección tiene lugar a alta presión, por lo que el plástico es empujado para llenar todas las partes del molde. Esta presión provoca la ventilación de aire a través de los moldes, lo que a su vez certifica que el plástico se adhiere completamente a los insertos. Mantener la temperatura de inyección óptima, así como la presión y la temperatura dentro del rango aceptable, es de vital importancia para conseguir un llenado uniforme y unas piezas moldeadas de uso final sin defectos.

Paso 3: Retirar el molde y obtener la pieza moldeada

A continuación, el plástico fundido se vierte en la cavidad del molde prevista y se deja solidificar para expulsar la pieza final. Por último, se abre el molde y se extrae meticulosamente la pieza. Mantener la presión durante el enfriamiento ayuda a evitar los efectos de contracción y a asegurarse de que no haya reflujo hacia el barril de inyección. El tiempo y la temperatura de enfriamiento se supervisan cuidadosamente para garantizar que la solidificación de la pieza moldeada sea uniforme y que la pieza no se deforme. A continuación, el molde se enfría y se abre, lo que facilita la extracción sin esfuerzo de la pieza moldeada de la cavidad del molde. A continuación, los ciclos se repiten para una producción continua.

Paso 4: Retire la pieza moldeada del bebedero.

La mayor parte de las piezas moldeadas están unidas a bebederos, que son los canales por los que el plástico líquido entra y sale de la cavidad del molde. La pieza moldeada debe separarse del bebedero antes de poder aplicarse. Esta separación se realiza manualmente, en la mayoría de los casos con herramientas sencillas como tijeras o cuchillos. La etapa de moldeo debe vigilarse de cerca para asegurarse de que la pieza no se dañe ni se pierda.

Paso 5: Tratamientos de postprocesado

El moldeo y la expulsión de la pieza del bebedero pueden ir seguidos de otras operaciones de postprocesado para completar la pieza moldeada por inserción antes de su uso final.

Algunos tratamientos de postprocesado habituales son

Desbarbado: Eliminación del material sobrante o de las rebabas que pueden alterar el aspecto o las prestaciones de la pieza moldeada. El desbarbado se realiza generalmente a mano utilizando herramientas para eliminar las rebabas.

Tratamiento térmico: En la pieza moldeada pueden utilizarse procesos como el recocido o el alivio de tensiones, relacionados con el tratamiento térmico, para eliminar las tensiones internas. Además, puede proporcionar a las piezas una mayor resistencia y precisión dimensional.

Acabado superficial: La fase final puede llevarse a cabo de varias formas, por ejemplo mediante impresión, pintura o galvanoplastia. Los procesos de acabado no sólo consiguen que las piezas sean bellas y duraderas, sino que incluso les confieren algunas características especiales, como la resistencia a la corrosión.

Control de la humedad: Proceso de gestión de la humedad en el entorno que afectará a la contracción de los objetos, la prevención de la oxidación y la tasa de absorción de agua. Este proceso suele realizarse colocando los objetos en un entorno húmedo que se crea por diferentes métodos, como sumergir los objetos en baños de agua caliente o exponerlos a cámaras de vapor.

Consideraciones previas al moldeo por inserción 

Hay muchas cosas que hay que tener en cuenta antes del moldeo por inserción para que el proceso de producción se desarrolle sin problemas ni contratiempos. : A modo de recordatorio, esto es en lo que tiene que centrarse:

1. Tipos de insertos:

Los insertos que se utilizan en el proceso de moldeo por inserción son uno de los factores más importantes que pueden conducir al éxito del proceso. Determine los insertos que pueden soportar las oscilaciones de temperatura y presión que suelen ser parte inherente del moldeo.

2. Insertar ubicación:

La colocación de los insertos en los moldes es una de las cosas más importantes a tener en cuenta cuando se trata de la durabilidad y el mantenimiento de los moldes en el futuro. Imagine las fuerzas que actúan sobre el inserto y asegúrese de que hay suficiente material plástico debajo y alrededor de él para garantizar que permanece en su posición.

3. Anchura del hueco para insertos metálicos:

Es importante mantener la separación entre los insertos metálicos y el material líquido a una distancia segura para evitar el impacto negativo de esto en los productos finales. Cerrar la brecha entre el molde y la pieza garantiza que la pieza se una para formar un componente moldeado acabado fiable.

4. Selección de resinas y condiciones de moldeo:

La selección del tipo de resina y las condiciones de moldeo adecuadas es crucial, ya que gracias a ella podemos moldear piezas complejas (componentes electrónicos, vidrio). La resina debe ser lo bastante resistente para sellar bien los insertos y fijarlos correctamente.

5. Diseño del molde:

El molde no sólo da forma al material, sino que también mantiene inmóviles los insertos durante el proceso de moldeo. Utilice moldes que tengan insertos fabricados para mantenerlos firmes durante toda la fase de producción.

6. Consideraciones sobre los costes:

El precio total debe cubrir los costes de los suplementos, los gastos del operador (en caso de inserción manual) y el aumento de precio que pueda producirse por la inclusión de suplementos. Añade un análisis coste-beneficio a tu proceso de toma de decisiones y hazlo basado en hechos.

7. Volumen de producción:

Elija entre una opción de carga manual o automática en función del volumen de producción. Analice los requisitos de producción y evalúe los méritos y deméritos de todos los métodos de carga para lograr los mayores niveles posibles de eficiencia y rentabilidad.

Consideraciones durante el moldeo por inserción

La precisión en el proceso de moldeo por inyección de insertos es el punto clave que garantiza un rendimiento de máxima calidad. Estos son los puntos esenciales que debe tener en cuenta.

1. Diseño del molde:

El diseño del molde es el factor clave del proceso que se crea para proteger el inserto de los daños que suelen ser consecuencia de las altas temperaturas y la presión. El factor crítico que determinará el diseño del molde será el grado de seguridad y estabilidad que el molde necesita para que se realice con éxito.

2. Colocación segura del inserto:

La colocación y la estabilidad de los insertos son los puntos críticos, significativos para el buen funcionamiento de los insertos en el proceso de moldeo. La más mínima sacudida o movimiento nos dará un producto final defectuoso. Descubra diferentes formas de conseguir la sujeción perfecta de los insertos durante el moldeo.

3. Características:

Los insertos para moldes de inyección no sólo aportan valor estético a las piezas, sino que también mejoran su integridad estructural y su resistencia. Se une lo que permite que los componentes permanezcan cohesionados.

4. Selección de socios:

Sería inteligente elegir un socio fiable y experimentado para el moldeo por inserción. La colaboración con empresas le brinda la oportunidad de beneficiarse de los inventos y conocimientos más recientes en el ensamblaje de componentes para fabricar piezas integradas de primera calidad.

Ventajas y limitaciones del moldeo por inyección de insertos

Los insertos de moldeo por inyección ofrecen numerosas ventajas que los convierten en una opción popular en los procesos de fabricación:

Rentabilidad: Los insertos de moldeo por inyección son una de las técnicas que se utilizan en la reducción de los costes de montaje y mano de obra, ya que elimina el montaje posterior al moldeo y, por tanto, el ahorro global de costes.

Reducción de peso: Los insertos son una forma de reducir la masa y el volumen de los productos moldeados para que sean más portátiles y fáciles de manejar.

Flexibilidad de diseño: Las inserciones son un recurso de diseño que los diseñadores utilizan para que sus productos destaquen entre la multitud haciéndolos más complejos y únicos.

Aumento de la resistencia de las piezas: Los insertos metálicos que se integran en el proceso de moldeo confieren a las piezas moldeadas propiedades mecánicas más resistentes que las normales, aumentando así su durabilidad y rendimiento.

A pesar de estas ventajas, también existen ciertos inconvenientes asociados a los insertos de moldeo por inyección.

Complejidad y coste: El diseño de moldes de inserción es mucho más complejo y costoso que el de los procesos de moldeo habituales, que exigen tener en cuenta factores adicionales y asignar recursos.

Compatibilidad de materiales: Algunos de los materiales utilizados para los insertos pueden no ser adecuados para el moldeo debido a la disimilitud en el coeficiente de expansión térmica, y esto puede causar problemas durante la producción.

Precisión de posicionamiento: Se pueden producir errores en las piezas moldeadas si los insertos de moldeo por inyección no están correctamente alineados en el molde, lo que puede dar lugar a defectos en el producto final.

Aumento del tiempo de ciclo: La inclusión de insertos puede provocar un aumento del tiempo de ciclo, ya que deben colocarse cuidadosamente dentro del molde antes de que comience el proceso de moldeo, lo que puede afectar a la eficacia de la producción.

Se comparan el moldeo por inserción y el sobremoldeo

Los dos procesos diferentes de moldeo por inyección que se utilizan para crear una pieza moldeada con características especiales son el moldeo por inserción y el sobremoldeo. A pesar de que todos persiguen los mismos objetivos, son muy diferentes en la forma de alcanzarlos y en el resultado final.

El proceso de moldeo por inserción es una forma especial en la que el material plástico se moldea alrededor de la inserción preformada que se introduce en el molde. Esto se consigue gracias a que el material plástico se adhiere firmemente al inserto, de modo que se convierte en una única pieza integral. El moldeo por inserción es una técnica de moldeo por inyección de una sola vez que tiene la ventaja de la rapidez y la rentabilidad, así como el uso económico de materiales.

Principalmente, sobremoldeado es un proceso de moldeo de dos disparos, lo que significa el moldeo de un plástico similar al caucho sobre un sustrato de plástico. La complejidad y el coste de este proceso de moldeo por inyección doble son mayores en comparación con el proceso de moldeo por inyección simple, lo que se debe a la capa adicional de material y al sobremoldeo que consiste en un coste adicional del molde.

El principal objetivo del proceso de moldeo por inserción es reforzar las piezas moldeadas añadiendo inserciones en la fase inicial de diseño. El primero, que se utiliza para añadir comodidad, belleza y capas protectoras a un producto, dándole así mejor funcionalidad y aspecto, es diferente del segundo.

Como resultado, el principal objetivo del moldeo por inserción es mejorar la resistencia y la eficiencia del material, mientras que el sobremoldeo se centra más en la versatilidad funcional y la estética, por lo que cada técnica es buena para determinadas aplicaciones y requisitos de diseño.

Sumrize simple, El moldeo por inyección de insertos sólo necesita un coste de molde (sobremoldeado), el proceso de sobremoldeado que necesita dos inversiones de moldes , molde de sustrato (el primer molde) y sobremoldeado (el segundo molde).

Aplicaciones de moldeo por inserción en numerosos sectores

El moldeo es hoy en día un proceso de fabricación muy demandado por su diversidad y eficacia. Hablemos de las principales industrias que aprovechan el moldeo por inserción y de las aplicaciones particulares en cada una de ellas.

Industria aeroespacial:

El moldeo por inyección de insertos es la técnica más utilizada en la industria aeroespacial para la producción de piezas críticas, como asientos de avión, cierres de compartimentos de estiba, aseos, asas e interruptores de interfaz de usuario. Estos aspectos deben ser una mezcla de diseños resistentes, duraderos y ligeros. El moldeo por inyección puede ser la respuesta a todos estos atributos. Con el moldeo por inserción, la industria espacial consigue aeronaves ligeras, componentes de alta resistencia, tiempos de fabricación y montaje más cortos y una mejora del diseño.

Sector del automóvil:

En la industria del automóvil, el moldeo por inyección de insertos es el proceso que se utiliza para sustituir las piezas metálicas por piezas de plástico, que son más duraderas.

Esta transformación da lugar a la fabricación de piezas de automóvil ligeras, lo que a su vez mejora el ahorro de combustible y reduce los costes de montaje. El moldeo por inserción es uno de los procesos de fabricación más comunes en la industria del automóvil, que se utiliza para producir paneles interiores, pomos, tiradores, conectores electrónicos y piezas estructurales. Además, la técnica de moldeo por inserción ofrece flexibilidad y fiabilidad, lo que permite a los fabricantes de automóviles innovar y crear nuevos diseños y funcionalidades.

Fabricación de productos sanitarios:

Los insertos de moldeo, muy utilizados en la industria de fabricación de dispositivos médicos, requieren precisión, biocompatibilidad y fiabilidad al más alto nivel. Los dispositivos médicos, desde simples herramientas hasta sofisticados implantes e instrumentos quirúrgicos, se fabrican mediante técnicas de moldeo por inserción. Por ejemplo, tubos, componentes de equipos médicos, instrumentos dentales, prótesis, cuchillas quirúrgicas y carcasas para dispositivos médicos son algunas de las aplicaciones. El proceso de moldeo por inserción garantiza la transición fluida de diferentes materiales y cumple las estrictas normas de calidad y seguridad de la industria médica.

Industria de la electrónica de consumo:

En moldeo por inserción ha cambiado las reglas del juego en la industria de la electrónica de consumo, ya que permite simplificar los procesos de montaje al prescindir de fijaciones y soldaduras. El sector del moldeo de insertos es muy amplio y suele utilizarse para encapsular insertos roscados, conectores de cables y producir paneles de control digitales, conjuntos y mandos para electrodomésticos. Además, el moldeo de insertos tiene una amplia gama de aplicaciones en equipos militares, fijaciones roscadas y diversos componentes electrónicos utilizados en electrónica de consumo.

Sector de Defensa:

En la industria de defensa, el moldeo por inserción es una tecnología clave para la fabricación de equipos militares rentables, eficientes y ligeros. Esta tecnología se utiliza para fabricar dispositivos de comunicación portátiles, componentes de armamento, paquetes de baterías, municiones y carcasas para instrumentos ópticos como prismáticos y monoculares. El moldeo por inserción tiene la ventaja de crear piezas con estructuras robustas y fiables, que tienen diseños y funcionalidades intrincados y cumplen los altos estándares exigidos para las aplicaciones de defensa.

Estas industrias aprovechan el hecho de que el moldeo por inserción puede unir diferentes materiales, aumentar la durabilidad del producto, reducir los costes de fabricación y mejorar el rendimiento general del producto, lo que lo convierte en el método de fabricación preferido para una amplia gama de aplicaciones.

Preguntas frecuentes

P1.¿Por qué necesitamos insertos en el moldeo por inyección?

Los insertos son los elementos clave de los productos de plástico moldeado que aumentan la resistencia y durabilidad de los productos y, además, están hechos de metal.

P2.¿Es aplicable el moldeo por inyección de insertos para la fabricación de piezas de gran tamaño?

El moldeo por inserción es la mejor opción para la producción de piezas pequeñas y medianas. Cuando se trata de piezas de mayor tamaño, surgen problemas como el elevado coste de las herramientas y la complejidad en la colocación de las plaquitas.

P3.¿Cuáles son los insertos generalmente utilizados en el moldeo por inyección de insertos?

Los fabricantes suelen utilizar los insertos para reforzar la resistencia y el rendimiento de las piezas moldeadas. Estos insertos están hechos de piezas metálicas como espárragos y tornillos, elementos electrónicos como conectores, terminales, interruptores y botones, y piezas de plástico.

Resumiendo:

El moldeo por inserción es un proceso de fabricación que combina plástico con materiales no plásticos, muy popular en sectores como el aeroespacial, defensa, automoción y equipos médicos por varias razones. Entre ellas, el ahorro de costes, la mejora de la fiabilidad de las piezas y una mayor flexibilidad de diseño.