El moldeo por inyección es un método general que suele utilizarse en la industria manufacturera. En él, el material se introduce a alta presión en la cavidad de una matriz. Normalmente, durante la fase de diseño, el grosor de la pared de una pieza es una de las consideraciones más importantes. Por ello, en este artículo hablaremos del grosor de las paredes, su relación con el moldeo por inyección y cómo afecta a la calidad de la pieza y a la capacidad de fabricación.
¿Cómo definiría el grosor de la pared de moldeo por inyección?
Moldeo por inyección Grosor de la pared es una medida del grosor 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 grosor de la pared es quizá el más importante, ya que determina la capacidad de la pieza moldeada para resistir mecanismos de fallo. Entre ellos se incluyen la elasticidad, el pandeo, la deformación y los defectos estéticos. El grosor de la pared siempre debe diseñarse para adaptarse a determinadas condiciones, es decir, el material, el funcionamiento de la pieza, el diseño y el equipo de moldeo utilizado. Por tanto, seleccionar el grosor adecuado de las paredes es fundamental para obtener las piezas deseadas.
¿Qué importancia tiene la uniformidad del grosor de las paredes?
Un espesor de pared uniforme es muy importante cuando se trata de alta calidad. Ayuda a proporcionar piezas moldeadas por inyección sin defectos y estructuralmente sólidas y también aumenta la integridad estructural. Además, contribuye a mejorar la eficacia y optimizar el uso del material. Así pues. Hablemos más sobre la importancia del espesor de pared uniforme.
1. Impacto en la calidad de las piezas
Así, en primer lugar, el grosor uniforme de las paredes proporciona una refrigeración uniforme y también evita tensiones y deformaciones internas. Además, ayuda a mantener unas dimensiones precisas, por lo que puede evitar imperfecciones superficiales, es decir, marcas de hundimiento y alabeos. 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. 3. Integridad estructural
El grosor uniforme de las paredes 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 al impacto, para ofrecer un rendimiento fiable.
4. Mejor eficiencia de fabricación
También facilita el diseño del molde y los procesos de moldeo por inyección. Reduce los tiempos de ciclo y los costes de producción. Además, también promueve una refrigeración más rápida y mejor y optimiza el proceso de producción.
Consideraciones sobre los materiales en el moldeo por inyección
A continuación se exponen las consideraciones relativas a los materiales para el grosor de las paredes de moldeo por inyección.
- Tipo: Ejemplos: termoplásticos, como ABS y PC; termoestables, como las resinas epoxi; elastómeros, como el caucho de silicona; y TPE.
- Flujo: El llenado de moldes depende de la viscosidad, cuando el producto debe ser fino. Requiere material de alto flujo, y donde se requiere el espesor, material de bajo flujo es el más adecuado.
- Encogimiento: En el caso de los metales, éstos reducen su tamaño desde el estado fundido y presentan un estado sólido o de colada; esto se tiene en cuenta en el diseño de un molde para fabricar el tamaño correcto de una pieza.
- Fuerza y flexibilidad: Otros factores son la rigidez y la resistencia, ya que éstas determinan el grosor del muro durante la construcción para una perspectiva estructural fiable.
- Resistencia: resistencia al calor y a los productos químicos para favorecer una larga vida útil en cualquier tipo de condiciones de funcionamiento.
- Acabado superficial: Las características de un material de moldeo se imponen al acabado superficial y al aspecto de la pieza moldeada para aumentar su estética y suavidad.
- Coste e impacto ambiental: Entre ellos figuran el coste unitario del material, su capacidad de reciclado y su conformidad con normas sostenibles.
Por lo tanto, la siguiente tabla describe los rangos adecuados que el material respectivo puede soportar; a continuación se muestra una pieza de moldeo por inyección de pared gruesa que hicimos en material PC, aprenda más sobre Moldeo por inyección de PC.
| Material | Gama típica de grosores 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 |
| Nylon (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 |
| Polietileno acetato de vinilo (EVA) | 1,0-3,0 mm |
| Elastómeros termoplásticos (TPE) | 1,0-3,0 mm |
| Resina epoxi | 1,0 - 5,0 mm |
| Silicona | 1,5 - 6,0 mm |
Directrices para el diseño del espesor de pared en el moldeo por inyección
He aquí una breve tabla que nos ayudará a diseñar un espesor de pared óptimo en el moldeo por inyección.
| Directriz | Descripción |
| Reglas generales | ● Mantener un espesor uniforme para evitar defectos.
● Garantizar transiciones suaves y gruesas. |
| Espesor mínimo de pared | ● Depende del flujo de material; los materiales de alto flujo pueden tener un grosor de 0,5-1,5 mm.
● Asegúrese de que el espesor mínimo es para la fuerza. ● Permita el llenado completo del molde. |
| Espesor máximo de pared | ● Las paredes más gruesas (>4 mm) aumentan el enfriamiento y la duración del ciclo.
● Optimizar para reducir costes y peso. ● Las paredes más gruesas corren el riesgo de dejar marcas de hundimiento y huecos. |
| Requisitos estructurales/funcionales | ● Paredes más gruesas para piezas sometidas a grandes esfuerzos.
● Espesor específico para aislamiento térmico y eléctrico ● Grosor de equilibrio para la flexibilidad y la fuerza. |
| Diseño para la fabricación | ● Asegúrese de la compatibilidad del diseño y el flujo de materiales.
● Incluir corrientes de aire de 1-2 grados para facilitar la expulsión. ● Refuerza las paredes finas sin añadir volumen. |
| Simulación y pruebas | ● Utilizar CAE para predecir y solucionar problemas.
● Probar prototipos para validar el diseño. |
Herramientas y recursos para optimizar el grosor de las paredes
He aquí algunas herramientas y recursos que pueden ayudarle a aumentar la eficacia del grosor de las paredes de moldeo por inyección.
Herramientas informáticas de simulación
Se utiliza eficazmente 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 va a transportar el material y su comportamiento en el proceso de moldeo por inyección. Así, los diseñadores pueden ser capaces de prevenir o resolver algunos de los retos que pueden surgir durante el proceso real de moldeo. Entre las principales ventajas y características se incluyen:
- Análisis de flujos: Imita el proceso de introducción del material fundido en el molde. A continuación, muestra las partes en las que el material podría acabar no fluyendo correctamente o en las que se produce la creación de trampas de aire.
- Análisis de refrigeración: Utiliza modelos informáticos para prever los patrones de enfriamiento y permitir que éste se produzca a un ritmo uniforme. Así, ayuda a eliminar problemas como el alabeo y las marcas de hundimiento.
- Análisis de estrés: Comprueba las tensiones en la pieza para confirmar el grosor 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 los cambios que deberían introducirse en el grosor de las paredes y en cualquier otra característica del diseño. Porque puede afectar a la capacidad de producir la pieza y a la eficacia de su funcionamiento.
Algunos de los programas de software de simulación para moldeo por inyección más conocidos son Auto Desk Mold Flow, Solid Work Plastics y Moldex3D. Todos ellos ayudan a los diseñadores a diseñar secciones para optimizar soluciones sin defectos.
2. Opciones de creación de prototipos
Hay varios tipos posibles de creación de prototipos. Esto significa que los diseñadores pueden realizar importantes ajustes físicos y formativos reales en comparación con los modelos simulados. Además, estas opciones tienen como objetivo fabricar la pieza, por lo que estos métodos de creación de prototipos incluyen:
- Impresión 3D (fabricación aditiva): Permite desarrollar prototipos a mayor velocidad manteniendo diferentes grosores de paredes laterales. La ventaja más evidente es su bajo coste para probar rápidamente diversos diseños. Además, puede tratarse de 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 baja resistencia y breve conformación para producir pocas piezas en comparación con la fundición a presión. Por lo tanto, este enfoque es ventajoso en la evaluación del proceso de moldeo, así como en la identificación del espesor de la pared. También ayuda a la normalización de todo el tipo de molde.
¿Qué factores afectan al grosor de la pared del moldeo por inyección?
Múltiples factores pueden afectar al grosor de la pared en el moldeo por inyección. Vamos a discutir estos factores en detalle:
1. Propiedades de los materiales
Estas propiedades pueden incluir:
- Viscosidad: Si hablamos de materiales de baja viscosidad, fluyen fácilmente en secciones finas y permiten paredes más delgadas. Mientras que los materiales de alta viscosidad pueden necesitar paredes más gruesas para realizar un llenado completo del molde,
- Encogimiento: Los materiales con un alto valor de contracción pueden necesitar paredes más gruesas. Así, 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 grosor de la pared para un rendimiento óptimo.
2. Requisitos de diseño
Los siguientes requisitos de diseño pueden afectar al grosor de la pared.
- Requisitos funcionales: Todo depende de la pieza que tenga que fabricar. Si se trata de una pieza estructural, las paredes deben ser más gruesas para que sean rígidas. Por otro lado, la pieza cosmética necesitará paredes más finas para poder conseguir el mejor aspecto.
- Consideraciones estéticas: Las paredes finas pueden proporcionar un aspecto elegante. Por otro lado, las paredes más gruesas son suficientemente resistentes y pueden evitar defectos, como marcas de hundimiento o alabeos.
- La complejidad del diseño: Las geometrías complejas pueden requerir espesores de pared variables. Así, pueden garantizar que todas las características se formen correctamente y que la pieza pueda desmoldearse con facilidad.
3. Capacidades de fabricación
- Diseño y construcción de moldes: Los moldes de alta precisión pueden manipular paredes más finas con facilidad, y los moldes más sencillos necesitan paredes más gruesas para un llenado correcto. Así, pueden garantizar la calidad de la pieza.
- Presión y velocidad de inyección: Las máquinas de alta capacidad pueden conseguir paredes más finas y ofrecen mayor presión y velocidad.
- Tarifas de refrigeración: El enfriamiento uniforme es muy importante, ya que las paredes más gruesas necesitan tiempos de enfriamiento más largos. Esto repercute directamente en la duración del ciclo y en la eficacia de la producción. Por eso, los sistemas de refrigeración avanzados ayudan a crear paredes más finas 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 materiales, la tecnología de simulación, la supervisión en tiempo real y las prácticas sostenibles aportarán mejoras al 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, también depende del aspecto y la suavidad del material, su coste y su capacidad de reciclaje.
¿Cuáles son los defectos más comunes en el moldeo por inyección y cómo pueden evitarse?
Algunos de los defectos más frecuentes son las marcas de hundimiento, que se originan por diferentes velocidades de enfriamiento; el alabeo, resultante de la tensión interna; y la rebaba, que es una acumulación excesiva de material a 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 puedan afectar al producto.
¿Cómo puede beneficiar el software de simulación a los procesos de moldeo por inyección?
La simulación asistida por ordenador permite a diseñadores e ingenieros modelar y analizar los diseños de los moldes, la elección de materiales y los factores del proceso en un entorno virtual. Con la ayuda de este software, se pueden predecir los patrones de movimiento del material, las velocidades de enfriamiento y otros aspectos antes de diseñar los moldes físicos para su uso. Esto ayuda a mejorar la calidad y la fabricabilidad de la pieza.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar aditivos o cargas en los materiales de moldeo por inyección?
Los aditivos y las cargas pueden mejorar los rasgos característicos de los materiales, como la resistencia, la rigidez, la resistencia a la llama y la resistencia al impacto. También pueden mejorar la procesabilidad y disminuir el coste del material añadiendo a la resina un mayor volumen de otro material más asequible. Sin embargo, hay que hacer un gran esfuerzo para que sean compatibles, se dispersen por igual y interfieran lo menos posible en los demás componentes.