Diseñar y crear un producto de plastico implica la generación de ideas y la invención, la ingeniería de productos, la tecnología y la fabricación constructiva de productos de plástico atractivos y eficientes. A medida que aumenta la demanda de soluciones únicas y respetuosas con el medio ambiente, los diseñadores e ingenieros tienen que pasar por varias etapas, que empiezan con los dibujos en papel y terminan con la producción. Este artículo aborda los aspectos prácticos del diseño y desarrollo de productos de ingeniería de plásticos, centrándose en procesos específicos, factores de decisión y áreas necesarias para lograr resultados óptimos en la industria del plástico.
¿Comprensión del diseño y desarrollo de productos de plástico?
Plástico Diseño y desarrollo de productos relacionados con el diseño de nuevos productos a partir de plásticos. Se trata de un proceso moderno que implica los siguientes pasos: Concepto, diseño y producción. Aquí intervienen aspectos como la elección de materiales, el cumplimiento de las teorías de diseño y los requisitos de fabricación a la hora de idear productos que se adapten a una determinada necesidad del usuario o demanda del mercado.
Diferentes tipos de procesos utilizados en el diseño y desarrollo de productos de plástico
Estos son algunos de los tipos habituales de procesos que podemos utilizar para el diseño y desarrollo de productos de plástico;
1. Moldeo por inyección
Este método de moldeo de plásticos es una de las tecnologías más utilizadas para crear piezas destinadas a la producción en serie. Se trata de un proceso por el que se crea una forma deseada vertiendo un material líquido calentado que en este caso es plástico bajo una cámara de alta presión y aparece en el molde de inyección de plástico en una forma deseada ya creada. En otro caso, cuando el plástico sigue caliente, el molde se abre y libera la pieza, pero la forma final sigue siendo la prevista. Se trata de una técnica muy eficaz para la producción en serie porque el proceso es rápido y las piezas pueden fabricarse con tolerancias estrechas y gastando muy poco material.
2. Moldeo por soplado
El moldeo por soplado se aplica sobre todo a la fabricación de productos huecos de materiales plásticos, como botellas y envases. El primer paso consiste en ablandar el plástico mediante calor y verterlo sobre un molde. A continuación, se introduce aire en el molde y el plástico fundido se introduce a presión en la forma hueca de la superficie interior del molde. En cuanto a la idea de que el moldeo por soplado es bueno para productos que tienen que ser ligeros, resistentes al impacto y deben tener la capacidad de contener un líquido.
3. Termoformado
Consiste principalmente en calentar una lámina de plástico y transformarla en una forma flexible de plástico. A continuación, el material se coloca sobre el molde y, mediante un proceso de formación de vacío, se dibuja sobre la superficie del molde y sale cuando el material se enfría. El termoformado se aplica más ampliamente en la industria del envasado, las bandejas desechables y los contenedores. Así, este método se caracteriza por unos costes relativamente bajos y permite crear productos finos y ligeros en grandes cantidades.
4. Moldeo rotacional
El moldeo rotacional o rotomoldeo es un método de moldeo más lento que resulta más apropiado para producir artículos vacíos de gran tamaño, como tanques, equipos de juego y embarcaciones como kayaks. En este caso, el plástico en polvo se introduce en un molde que se calienta y también se mezcla en un sistema de dos planos. A medida que el molde gira, el polvo se funde y se realiza la unión del polvo a las paredes interiores del molde, proporcionando un producto resistente y sin costuras. Es adecuado para la generación de un envase extenso y de paredes más bien finas que incluye paredes de grosor variable.
5. Impresión 3D
La impresión 3D o proceso de fabricación aditiva consiste en la construcción de un objeto utilizando un modelo físico creado a partir de una fuente informática. Mientras que la mayoría de las demás tecnologías se basan en la extracción o la fundición, la impresión 3D permite controlar directamente las geometrías intrincadas de las superficies y los huecos. Como puede hacer un modelo físico del diseño sin necesidad de utilizar el costoso molde, se utiliza con frecuencia para la creación de prototipos. También resulta adecuada si la tirada de producción es pequeña o en montajes que requieren materiales específicos.
Comparación de todos los tipos de procesos utilizados en el diseño y desarrollo de productos plásticos
A continuación se ofrece una comparación detallada de todos los tipos de procesos utilizados en el diseño y desarrollo de productos de plástico;
| Proceso | Descripción | Ideal para | Puntos fuertes | Limitaciones | Costo |
| Moldeo por inyección | Plástico fundido inyectado en moldes | Piezas de gran volumen | Calidad constante, bajo coste por unidad | Alto coste de utillaje | Alto |
| Moldeo por soplado | Moldeado neumático para huecos | Botellas, contenedores | Ciclo ligero y rápido | Limitado a formas huecas | Moderado |
| Termoformado | Láminas de plástico moldeadas con calor | Envases, bandejas | Bajo coste de utillaje, preparación rápida | Paredes finas, formas limitadas | Bajo |
| Moldeo rotacional | Rotación del molde para huecos grandes | Depósitos, artículos duraderos de gran tamaño | Paredes uniformes, bajo coste de utillaje | Ciclo lento, detalle limitado | Moderado |
| Impresión 3D | Capa por capa a partir de un modelo digital | Prototipos, formas complejas | Personalizable, sin necesidad de herramientas | Más lento, resistencia limitada del material | Variable |
Proceso completo de diseño de productos de plástico
Analicemos en profundidad todos los diseños de productos de plástico y el proceso de desarrollo paso a paso;
1. Definición de los requisitos
La actividad inicial en el ciclo de vida de un producto de plástico es la identificación de las características de forma, uso y rendimiento. Esto abarca su uso, más de quién lo utilizará, y cuestiones como; durabilidad, flexibilidad o resistencia a diferentes factores ambientales.
2. Crear un boceto conceptual preliminar
A continuación, los diseñadores realizan lo que se denomina, de hecho, bocetos que ayudan a imaginar el aspecto del producto y la construcción general. Estos bocetos ayudan en las reuniones preliminares con las partes interesadas al ofrecer una breve visión del aspecto y la utilidad del producto.
3. Selección inicial de materiales
Una vez resuelto el concepto de creación, los diseñadores eligen los posibles materiales en función de sus características como resistencia, flexibilidad, peso, coste y reciclabilidad. Este paso ayuda a seleccionar el material que cumple los requisitos y la aplicación del producto final en el mercado.
4. Diseño de la pieza por propiedades del material
En esta fase se define la estructura del producto en función de las propiedades de densidad, resistencia a la tracción, resistencia al calor, etc. de los materiales elegidos. Esta optimización garantiza que el producto sea capaz de funcionar de forma óptima sobre el terreno.
5. 5. Análisis estructural
El análisis estructural emplea simulaciones y pruebas asistidas por ordenador para determinar la capacidad del producto para funcionar según lo requerido y lo diseñado. Los posibles obstáculos pueden entorpecer el rendimiento del sistema y su pieza a lo largo del proceso de diseño, por lo que evitarlos sería lo mejor para los diseñadores.
6. Selección final de materiales
Tras las pruebas, los resultados de laboratorio y las evaluaciones adicionales se utilizan para consolidar la decisión de los diseñadores sobre los materiales más adecuados para su uso. Este paso ayuda a verificar que el material elegido satisfará las necesidades a las que se destina el producto y su ciclo de vida previsto.
7. Modificar el diseño para la fabricación (DFM)
En Informe DFM (diseño para fabricación), se centra en los cambios de diseño para conseguir un mejor proceso de fabricación y menos costes y tiempo. Estos cambios pueden incluir la reducción de piezas, el diseño de la forma para el proceso de fabricación elegido y las formas de las piezas.
8. Creación de prototipos
Crear un prototipo significa desarrollar una primera aplicación a escala real del diseño. Este modelo permite al diseñador y al ingeniero hacerse una idea del aspecto, el funcionamiento y el uso del producto final. Los resultados de la creación de prototipos son útiles porque dictan cómo se modifica el producto final para cumplir los requisitos de calidad antes de su lanzamiento masivo.
9. Herramientas
El mecanizado es la fabricación de herramientas y moldes necesarios antes de que comience un proceso de fabricación a gran escala. En el caso de los productos plásticos, suele consistir en la fabricación de matrices especializadas utilizadas en etapas de conformado como el moldeo por inyección o el moldeo por soplado, que dependen de la forma y el tamaño del producto final requerido.
10. Producción
Por último, comienza la producción. En esta última fase, la producción real del producto de plástico se realiza siguiendo el diseño y las especificaciones que se han considerado perfectas. El control de la calidad del producto es fundamental, sobre todo a la hora de evaluar si un determinado producto cumple las normas de calidad pertinentes, así como los niveles de rendimiento esperados. Esta etapa también implica el embalaje, el montaje en caso de que se hayan desmontado para facilitar su manipulación, y la preparación para el envío.
Consideraciones al identificar el proceso adecuado para el desarrollo de productos plásticos
Así pues, he aquí algunos datos que debe tener en cuenta a la hora de elegir un proceso adecuado;
- Complejidad del producto: Piense en la complejidad del diseño y en si un determinado tipo de proceso seleccionado puede gestionarlo.
- Requisitos de volumen: Tenga en cuenta el volumen de producción necesario, ya que algunos procesos son adecuados para la producción de bajo o alto volumen.
- Compatibilidad de materiales: Esto significa que el proceso de fabricación elegido debe ajustarse a la gama de materiales que se desea utilizar.
- Implicaciones económicas: Consulte los costes de utillaje, así como los costes de material y producción, para determinar cómo se valora la alta calidad correspondiente en esta línea de producción.
- Plazo de entrega: Calcule el tiempo necesario para pasar del diseño a la producción y seleccione el proceso que mejor se adapte a los plazos del proyecto.
Ventajas del proceso óptimo de diseño y desarrollo de productos de plástico
A continuación se enumeran diferentes ventajas de utilizar procesos óptimos para el diseño y desarrollo de productos de plástico;
- Rentabilidad: Siempre existe la máxima de que si los procesos se diseñan adecuadamente siempre puede haber una forma de abaratar los productos y, por tanto, de ganar más dinero.
- Flexibilidad de diseño: Las soluciones permiten diseños distintos y la posibilidad de realizar cambios con mayor rapidez.
- Escalabilidad: Un diagrama de flujo de este tipo fomenta la eficiencia en la producción, ya que los procesos pueden escalarse fácilmente a través de la línea de producción para satisfacer las necesidades del mercado.
- Control de calidad: Esto implica que unas operaciones bien organizadas conducen a la normalización de los productos, lo que mejora su calidad.
- Sostenibilidad: Se puede hacer respetuoso con el medio ambiente, utilizando cosas recicladas y reducción de residuos en los procesos.
Limitaciones del proceso de diseño y desarrollo de productos de plástico
A continuación se exponen algunas limitaciones del diseño y desarrollo de productos de plástico;
- Alta inversión inicial: Hay algunos procesos en los que el utillaje puede resultar caro, por ejemplo, el moldeo por inyección.
- Limitaciones materiales: No todos los procesos deben poder aceptar o procesar todos los tipos de material plástico.
- Complejidad en los cambios de diseño: Los cambios realizados después de la fase de utillaje pueden ser muy costosos y requerir mucho tiempo.
- Limitaciones de la producción: Algunos métodos están limitados por el tamaño o la forma del producto que se fabrica.
- Generación de residuos: Determinadas actividades que se llevan a cabo pueden generar algunos residuos que deben tratarse de la forma adecuada.
Aplicaciones del proceso óptimo para el desarrollo de productos plásticos
Algunos de los usos más comunes del Proceso Óptimo en la fabricación de productos plásticos son los siguientes:
- Electrónica de consumo: Diseño de carcasas y piezas para aparatos portátiles como teléfonos móviles y ordenadores portátiles.
- Piezas de automoción: Producir materiales de alta resistencia y bajo peso que ayuden a mejorar el rendimiento de los vehículos.
- Dispositivos médicos: Fabricación de piezas limpias y precisas para aplicaciones médicas.
- Soluciones de envasado: Creación de soluciones de envasado nuevas y respetuosas con el medio ambiente para distintos productos.
- Artículos para el hogar: Creación de cuencos y otros utensilios de cocina, sillas, mesas y armarios, entre otros artículos domésticos necesarios.
Conclusión
En conclusión, el diseño y desarrollo de productos de plástico es un paso importante para diseñar productos funcionales que cumplan los requisitos del mercado en cuanto a mejora de las prestaciones. Por eso es necesario tener en cuenta las fases específicas y los factores importantes del proceso, como demuestra el caso, con el enfoque adecuado las empresas podrán desenvolverse con éxito en un entorno competitivo. Por lo tanto, hay que mantenerse al día de los futuros avances en el diseño de productos plásticos en lo que respecta a las nuevas tecnologías y materiales.
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Preguntas frecuentes
Identificar qué aporta la selección de materiales al diseño de productos plásticos.
También es un elemento importante del desarrollo de productos, ya que la elección del material dicta la vida útil, el uso y la eficacia del producto.
¿Cuánto tarda en desarrollarse un nuevo producto de plástico?
Esto puede llevar de varias semanas a varios meses, dependiendo de la complejidad del diseño del producto, pero puede tardar al menos 3 meses desde el concepto hasta la producción.
¿Cuáles son los sustratos típicos del plástico? diseño de productos?
Entre ellos están el polietileno, el polipropileno, el poliestireno y el cloruro de polivinilo, también conocido como PVC. Todos ellos tienen estas características y, por tanto, son adecuados para diversos usos.
¿Se pueden realizar cambios en el diseño después de la fase de utillaje?
Sí, es posible hacer cambios. Sin embargo, costará más tiempo y dinero, por lo que es mejor hacer los últimos cambios antes del mecanizado.
¿Qué papel desempeña la creación de prototipos en el diseño de productos?
Consiste en crear un modelo del producto propuesto. Así se pueden diagnosticar los principales problemas antes de la producción real.
¿Es posible desarrollar productos de plástico de forma sostenible?
Sí, la mayoría de los procesos han adoptado el uso de productos reciclados para reducir los efectos adversos sobre el medio ambiente.