Algunas personas piensan que el moldeo por inyección de plástico es sólo para la producción en serie de productos finales; la mayoría piensa que los moldes de acero son para moldeo de grandes volúmenes de producción y los moldes de aluminio son para moldeo por inyección de menor volumen pero de producción costosa. Sin embargo, ya es hora de que se cuestionen estos supuestos. Así, el moldeo por inyección, que suele considerarse un proceso adecuado para la producción de grandes volúmenes, puede utilizarse eficazmente también en la creación de prototipos y la producción de bajos volúmenes.

Sí, los moldes de inyección de prototipos tienen algunos costes, pero no son muy elevados en el mundo actual. A diferencia del pasado, cuando se decía que la fabricación de moldes llevaba meses, ahora un socio fabricante competente puede crear moldes en semanas.

Al hablar de moldeo por inyección de prototiposHay que tener en cuenta el panorama general. Esto implica el diseño de la pieza, el tipo de material que se utilizará, el coste de las herramientas y el tiempo que llevará el proceso de producción. Cuando se es capaz de tener una visión de conjunto, se puede evitar tomar decisiones costosas y que requieren mucho tiempo. Por lo tanto, si alguien le ha informado de que el moldeo por inyección no es adecuado para la creación de prototipos, ya es hora de que cambie de opinión.

Exploración del moldeo por inyección de prototipos

En los últimos años, la tecnología de impresión 3D ha cambiado el significado del término prototipado rápido y ahora es una opción viable para la fabricación tradicional. Con el avance de la tecnología de impresión, la sinterización del material y el proceso de acabado, y la disponibilidad de más materiales para su uso, se han creado nuevas oportunidades. Uno de los principales avances es la posibilidad de utilizar la impresión 3D en el desarrollo de herramientas prototipo moldeadas por inyección para la creación de prototipos y la producción de tiradas cortas. Esta técnica está siendo incorporada gradualmente por desarrolladores de productos, fabricantes de herramientas y fabricantes por contrato debido a las siguientes ventajas.

Convencional prototipo de moldeo por inyección es ampliamente conocido por su gran eficacia en series de producción de gran volumen. Los moldes de aluminio son capaces de fabricar miles de piezas, mientras que los de acero ofrecen la mayor capacidad de producción en serie. Sin embargo, estos procesos convencionales suelen ser burocráticos y costosos, especialmente cuando se producen errores en el proceso. Aplicar herramientas impresas en 3D en el moldeo por inyección de prototipos es más barato que cuando hay que pasar a la producción a gran escala, y también reduce las posibilidades de tener que corregir errores en el utillaje.

Ventajas del moldeo por inyección en la creación de prototipos

El moldeo por inyección de prototipos es una de las técnicas útiles que pueden emplearse en el proceso de desarrollo de productos para minimizar el riesgo de la producción en serie. Estas son las ventajas que probablemente se obtendrán:

Prototipos asequibles

El uso de la impresión 3D en el desarrollo de prototipos de moldes de inyección pueden ser de gran ayuda para reducir el coste y el tiempo del proceso de creación de prototipos. Los moldes tradicionales están hechos de aluminio o acero; son caros y no pueden modificarse fácilmente una vez fabricados, lo que se convierte en un reto si se requieren cambios. Sin embargo, los moldes impresos en 3D son más baratos y rápidos a la hora de hacer modificaciones, como se pone de relieve en la comparación de costes y el análisis del tiempo de utillaje.

Pruebas funcionales realistas

El moldeo por inyección de prototipos también es relativamente barato y permite probar un producto con el material del que estará hecho. Los moldes impresos en 3D suelen ser de plástico y pueden reforzarse con fibras cerámicas; soportan la presión de trabajar con diferentes termoplásticos como policarbonato, nailon 66, ABS, POM, Ultem y GF Ultem. Esto permite obtener más de veinte prototipos casi similares al producto final para su ensayo y evaluación.

Ciclos rápidos de retroalimentación

Es imprescindible tener en cuenta que la retroalimentación es un aspecto esencial en el desarrollo de productos y, por lo tanto, debe ser lo más rápida posible. El moldeo por inyección de prototipos permite producir pequeñas cantidades de piezas que pueden suministrarse fácilmente a los probadores beta y a los departamentos de ingeniería. Este breve plazo de entrega es especialmente útil para la satisfacción del cliente y para que las organizaciones con sucursales o instalaciones no se queden sin piezas de repuesto.

Prevenir los problemas de última hora

No es normal alcanzar la perfección en el primer intento de diseño. Los mayores problemas son el tiempo y el dinero que se pierden en los errores que se producen en las fases posteriores del proyecto. Si la idea del moldeo por inyección de prototipos se aplica en las primeras fases del desarrollo, entonces es posible evitar algunos problemas de producción porque se identificarán y abordarán antes de que empeoren.

Por lo tanto, mediante la aplicación del moldeo por inyección de prototipos, los desarrolladores de productos están en condiciones de idear una forma mejor y más eficaz de desarrollar el producto que ayudará a salvar la distancia entre el concepto y la producción real del producto.

Comparación entre el moldeo de prototipos y el moldeo en serie

La clasificación del moldeo por inyección de plástico se realiza principalmente en función del número de piezas que se fabrican; esto se hace entre la producción de prototipos y la producción de piezas de uso final. Aunque ambos métodos son similares en las técnicas utilizadas para producir la pieza, ambos métodos están diseñados para ser rentables, funcionales y mecánicamente fuertes para la pieza específica. La principal diferencia radica en el tipo de molde que se emplea.

En el moldeo de prototipos, el proceso implica el uso de un molde mecanizado por CNC para inyectar termoplástico fundido y luego enfriarlo. Lo que hace que este proceso sea único es que se utilizan moldes de aluminio en lugar de los moldes de acero convencionales. Los moldes de aluminio no sólo aumentan la velocidad de fabricación, sino que también reducen el coste de fabricación y, por tanto, son adecuados para fabricar piezas aptas para su uso.

Pueden utilizarse distintos tipos de materiales plásticos de ingeniería, lo que ofrece una amplia gama de opciones aunque el molde sea de un solo material. El principal objetivo del moldeo de prototipos es acortar el tiempo necesario para la fabricación y el coste total de la misma.

¿Cuándo optar por el moldeo por inyección de prototipos?

Los siguientes son algunos de los factores que ayudan a determinar cuándo utilizar el moldeo de prototipos. En primer lugar, es eficaz durante la fase de diseño y al probar los materiales, ya que proporciona un enfoque real del análisis de costes y posibilidades. En segundo lugar, cuando se comprueba la funcionalidad de piezas que se van a producir en grandes cantidades, el moldeo de prototipos ofrece una excelente oportunidad para probar las piezas antes de pasar a la producción a gran escala.

Además, el moldeo de prototipos puede aumentar la eficacia de la I+D y acortar el plazo de comercialización, por lo que es popular entre las empresas que se esfuerzan por entrar rápidamente en el mercado. Otro factor que hay que tener en cuenta es el moldeo de prototipos, que es adecuado cuando se requiere una producción de unas 10.000 unidades y el coste del moldeo es relativamente alto.

Por otro lado, el moldeo en serie implica el uso de moldes fabricados con materiales de acero para su uso a largo plazo en la fabricación de un gran número de piezas. Estos moldes también son capaces de acomodar geometrías de piezas más intrincadas y están diseñados para soportar largas tiradas de producción. Los costes de fabricación de los moldes de producción en serie son relativamente más elevados que los de los moldes prototipo debido al uso de acero de alta calidad y a los procesos que requieren mucho tiempo; sin embargo, el coste por pieza es relativamente bajo para grandes cantidades. Sin embargo, los moldes de producción en serie tardan más en fabricarse y requieren más dinero al principio, pero son más baratos por pieza y son ideales para grandes tiradas de producción.

Ventajas del moldeo por inyección de plásticos

Moldeo por inyección rápida de piezas de plástico mediante la creación de prototipos tiene numerosas ventajas que son muy importantes en el desarrollo de productos. Este método no sólo permite a los ingenieros y diseñadores confirmar la calidad de las piezas, sino que también les permite utilizar piezas reales para probarlas en el mercado antes de finalizar los diseños. Además de la verificación del diseño y la validación estructural, el moldeo por inyección rápida de prototipos ayuda a optimizar los diseños de herramientas para las series de producción.

Resulta más útil para productos que tienen un alto nivel estético y de rendimiento durante las primeras fases del ciclo de vida del producto. Es aconsejable consultar a MSI Mold para obtener un presupuesto de moldeo por inyección rápido de prototipos antes de invertir en costosas herramientas de producción. He aquí otras ventajas significativas de la creación de prototipos de piezas de plástico antes de la fabricación a gran escala:

1. Lanzamiento de productos acelerado y fiable: La creación de prototipos y las pruebas de mercado pueden ayudar a superar una serie de problemas que son la causa fundamental de muchos fracasos de productos, como una estimación inexacta de los costes y un conocimiento inadecuado del mercado. Este enfoque hace que el proceso de sacar un producto al mercado sea menos problemático y más eficaz.
2. Mejora de la funcionalidad y el aspecto del producto: Es más fácil evaluar el rendimiento y el aspecto de las muestras prototipo en el mundo real que a partir de los planos de ingeniería o incluso de visualizaciones.
3. Proceso de diseño racionalizado: La creación de prototipos es útil para acortar el tiempo total dedicado a la revisión de la ingeniería y el diseño, ya que ofrece una prueba física de la viabilidad de un producto. Esto se debe a que cuando uno tiene un prototipo de pieza de moldeo por inyección de plástico en la mano, es más fácil convencer a las partes interesadas.
4. Ahorro de costes en utillaje: El moldeo por inyección de prototipos rápidos es útil para revelar cualquier problema que pueda existir antes de incorporarlo al utillaje de producción, minimizando así las posibilidades de tener que rehacer el utillaje. Este enfoque es proactivo y supone un gran ahorro a largo plazo en comparación con el enfoque reactivo.

Así, el uso del moldeo por inyección rápida de prototipos para la producción de piezas de plástico no sólo garantiza la calidad del producto y su comerciabilidad, sino que también ayuda a mejorar el proceso de desarrollo del producto en términos de tiempo y coste.

Consideraciones sobre la selección de materiales en el moldeo por inyección

Seleccionar el material adecuado es muy importante tanto en el moldeo por inyección de prototipos como en el de producción. Sin embargo, pueden utilizar los mismos plásticos siempre que cumplan algunos factores. Por ejemplo, el material de nailon relleno de vidrio es bueno para la producción, pero desgasta más rápidamente los moldes de inyección de prototipos porque es abrasivo. Sin embargo, cuando se trata del prototipado de un conjunto de aproximadamente 100 piezas, el desgaste no es tan crítico como cuando se fabrican 10.000 piezas.

Existe una diferencia entre lo que se conoce como plásticos comerciales y plásticos técnicos en cuanto al material utilizado. Los plásticos básicos son más baratos que los plásticos técnicos, pero pueden no tener las mismas características mecánicas. Por ejemplo, PEEK inyectado, un material plástico de ingeniería utilizado en dispositivos médicos, es relativamente caro y puede estar disponible en MOQs bajos, especialmente si se compra en grandes cantidades.

Si va a fabricar un prototipo que funcione como uno de verdad, puede utilizar un material más barato, como la polifenilsulfona (PPSU). Sin embargo, cabe mencionar que PPSU puede ser suficiente, pero puede que no desafíe la moldeabilidad de su pieza hasta el punto de que el material de producción previsto sea PEEK. Otra opción podría ser aplicar el método de fabricación aditiva con ayuda de filamentos de impresión 3D de materiales como PPSU o PEEK. Este método puede ser útil para reducir los costes de utillaje y permite utilizar el material plástico preferido.

Así pues, la selección del material es uno de los factores más importantes que determinan el éxito de los procesos de moldeo por inyección de prototipos y de producción y el coste de las piezas finales, al tiempo que se cumplen sus requisitos mecánicos y de moldeabilidad.

Comparación de las características de los moldes de inyección para prototipos y producción: Acero Vs. Aluminio

La diferencia entre los moldes de inyección para prototipos y los de producción no se limita a la selección del metal. Ambos pueden fabricarse en aluminio o acero, pero difieren en una serie de parámetros significativos. Uno de ellos es la clase de molde SPI (Society of Plastics Industry), con la Clase 105 diseñada para la producción de prototipos, que no suele superar las 500 piezas. Este sistema de clasificación define las normas de acabado de los moldes que son decisivas para el rendimiento de los mismos y la calidad de las piezas.

En el moldeo por inyección de prototipos, se hace más hincapié en la calidad de la pieza que en la durabilidad de la herramienta. Esto es especialmente importante durante las FAI para comprobar si las piezas tienen o no las características requeridas. Mientras que los moldes de inyección de producción se centran en el tiempo de ciclo y la vida útil de la herramienta, los moldes de prototipos se centran en obtener la mejor calidad de la pieza aunque ello suponga perder algo de optimización del tiempo de ciclo.

Por otro lado, el diseño y la construcción de los moldes de inyección de producción se centran en aspectos como el tiempo de ciclo, la calidad de las piezas y la vida útil de las herramientas (ciclos). Estos moldes están diseñados para su uso en grandes volúmenes de producción con piezas de alta calidad y poca o ninguna necesidad de sustitución frecuente.

La decisión sobre qué molde de inyección utilizar, prototipo o producción, depende de varios factores, como la aplicación, la cantidad de piezas necesarias y la calidad. Cada tipo de molde tiene sus puntos fuertes y débiles, y es importante comprender estas diferencias a la hora de elegir un molde para el moldeo por inyección.

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