Moldeo por inyección de piezas grandes

La mayor parte del plástico se fabrica con grandes piezas moldeadas por inyección. La tendencia a crear grandes piezas de plástico mediante esta técnica aumenta día a día. Comenzó tras el descubrimiento de las máquinas de moldeo por inyección de plástico a finales del siglo XIX. La primera máquina de moldeo por inyección era sencilla. Se utilizaba para fabricar botones de plástico, peines y otros artículos de plástico en miniatura. Pero ahora también puede moldear materiales complejos, como metales y vidrio. El proceso de moldeo por inyección es el mejor para producir grandes volúmenes de piezas de plástico de alta calidad. Aclaremos el papel del proceso de moldeo por inyección en la fabricación de grandes piezas de plástico.

¿Qué es el moldeo por inyección de piezas grandes?

Como sabe, el moldeo por inyección de piezas grandes hace piezas de plástico gigantes. Permítanos indicarle las dimensiones de una pieza grande de plástico. Así evitaremos confusiones. Las piezas de plástico con un peso de 100 libras y una anchura de 10 pulgadas se consideran grandes. El moldeo por inyección de piezas grandes no consiste simplemente en agrandar piezas pequeñas. Es un proceso complejo. Requiere herramientas y equipos avanzados.

Materiales utilizados en el proceso de moldeo por gran inyección

Para fabricar grandes piezas de plástico moldeadas por inyección se utilizan diversos materiales. En el moldeo por inyección se utilizan dos tipos diferentes de plásticos. Pueden ser amorfos o semicristalinos. Los plásticos amorfos no tienen un punto de fusión fijo. Por tanto, pueden expandirse y encogerse con facilidad. Por otro lado, los plásticos semicristalinos tienen puntos de fusión fijos. Por eso se prefieren a los amorfos. Algunos de los materiales más utilizados para el moldeo por inyección de piezas grandes son:

1.    PEEK (Poliéter Cetona)

El PEEK tiene unas propiedades térmicas y mecánicas excepcionales. Tiene una alta resistencia a la tracción, de unos 90 MPA. Por tanto, es bueno para piezas de plástico gigantes. También es resistente a los productos químicos. Además, no absorbe la humedad. Por tanto, evita la corrosión. Pero el PEEK es un material caro. Con él se fabrican componentes de alto rendimiento como engranajes, válvulas, cojinetes de bombas, etc. Más información Moldeo por inyección de plástico PEEK.

2.    ULTEM (Polieterimida)

ULTEM es un sólido amorfo. Su resistencia a la tracción oscila entre 70 y 80 MPA. Es resistente a la humedad y a los productos químicos. Además, es termoestable. Soporta condiciones climáticas adversas. Es económico. Además, es esterilizable. Puede limpiarse fácilmente mediante radiación o autoclave. Tiene una temperatura de transición vítrea elevada. Por lo tanto, ofrece las mismas propiedades que el PEEK a un precio asequible.

3.    Polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP)

El CFRP es un material compuesto. Está formado por fibras de carbono incrustadas en la matriz polimérica. Tiene una elevada relación resistencia-peso. Por eso es perfecto para piezas de gran tamaño. Las fibras de carbono se tejen unidireccionalmente. De este modo, adquiere una resistencia adicional.

4.    Polifenilsulfona (PPSU)

Está formado por un grupo sulfona unido a dos grupos fenilo. Tolera los golpes y otras agresiones ambientales. Por tanto, tiene una gran resistencia al impacto. Además, es resistente a la hidrólisis, la degradación química y la absorción de agua. Pero este material es un poco caro. Más información PPSU.

Procesos avanzados de moldeo por inyección de piezas grandes

Los siguientes son los procesos modernos que tienen muchas aplicaciones en el moldeo por inyección de piezas grandes

1. Moldeo por inyección asistida por gas

Moldeo por inyección asistida por gas es una mejora del moldeo por inyección convencional de plásticos. Aquí, el gas nitrógeno a alta presión se inyecta en el molde tras la infusión de la resina elegida. Es bastante beneficioso, ya que permite una distribución equitativa del material, especialmente en moldes grandes y complicados. Ayuda a ahorrar material y también mejora la estética y el tiempo de la pieza.

2. Tampografía

La tampografía es otro valioso segundo paso, que crea imágenes y logotipos detallados en los productos de plástico inyectado. Consiste en el uso de productos químicos para grabar un diseño en la placa de cobre. Para ello, se sumerge en tinta, se hace rodar sobre una almohadilla de silicona recubierta de caucho y, por último, se hace rodar la almohadilla sobre la superficie de la pieza. Este método es el preferido porque puede imprimir formas finas y superficies texturadas de forma selectiva con la calidad y permanencia adecuadas.

3. Moldeo por soplado

El moldeo por soplado es otra técnica utilizada en la fabricación de piezas huecas de plástico. El tubo de plástico precalentado (parison) se extruye en el molde y, a continuación, mediante la inyección de aire, se fuerza para que adopte la forma de la cavidad del molde. Este material ha encontrado varias aplicaciones en su uso. Entre ellas, la producción de botellas, envases y piezas de automóvil. Este proceso proporciona una mayor productividad, y las soluciones pueden adaptarse a formas intrincadas. Además, su coste es relativamente bajo para la fabricación de piezas de gran volumen.

Moldeo por inyección de piezas grandes frente al moldeo por inyección normal

Es posible que se pregunte qué factores diferencian las piezas grandes moldeadas por inyección de las piezas normales moldeadas por inyección. A continuación le ofrecemos una comparación detallada.

1. Complejidad del molde

El molde tiene una geometría simple en el moldeo por inyección normal. Además, tiene menos cavidades. El tamaño del molde en el moldeo por inyección normal oscila entre 1.000 y 10.000 pulgadas cuadradas. Sin embargo, en gran parte, el tamaño del molde en el moldeo por inyección oscila entre 10.000 y 50.000 pulgadas cuadradas. El molde, en gran parte, tiene geometrías complejas. También tiene múltiples cavidades.

2. Tamaño de la máquina

Las grandes piezas moldeadas por inyección requieren máquinas de mayor tamaño. Su tamaño de sujeción suele oscilar entre 1000 y 5000 toneladas. Por tanto, puede alojar moldes más grandes. Por otro lado, una máquina de moldeo por inyección normal tiene placas más pequeñas. Su fuerza de cierre oscila entre 100 y 1000 toneladas.

3. Selección de materiales:

Las piezas grandes de moldeo por inyección utilizan materiales especiales con alta resistencia térmica. Estos materiales incluyen PEEK, ULTEM y polímeros rellenos de vidrio. En cambio, el proceso normal de moldeo por inyección utiliza plásticos estándar como policarbonatos y polipropilenos.

4. Tiempo de enfriamiento

El moldeo por inyección de piezas grandes es más complejo. Su tamaño es mayor. Por lo tanto, requiere tiempos de enfriamiento más largos. Dura hasta varios minutos. El tiempo de ciclo también es mayor, de hasta 30 minutos. Por el contrario, el moldeo por inyección normal tiene un tiempo de enfriamiento más corto. Dura hasta unos pocos segundos. La duración del ciclo también oscila entre 1 y 55 segundos.

5.    Expulsión

El moldeo por inyección de piezas grandes requiere sistemas de expulsión especializados. También requiere un sistema de manipulación avanzado para manipular piezas tan grandes. Sin embargo, el moldeo por inyección normal requiere sistemas de eyección estándar. Del mismo modo, también requiere un equipo de manipulación general para piezas más pequeñas.

6.    Mantenimiento

El tamaño del molde es grande. Por lo tanto, el moldeo por inyección de plástico en piezas grandes requiere un mantenimiento exhaustivo. En cambio, el moldeo por inyección normal necesita menos mantenimiento.

Por lo tanto, se puede resumir en una tabla:

Aspecto	Moldeo por inyección de piezas grandes	Moldeo por inyección normal
Eficiencia de costes	Bajo coste por pieza en la producción en serie	Bajo coste por pieza en la producción en serie
Coste inicial del molde	Alta	Alta
Precisión y repetibilidad	Alta	Alta
Versatilidad de materiales	Versatilidad de materiales	Versatilidad de materiales
Velocidad de producción	Ciclos de producción rápidos	Ciclos de producción rápidos
Costes laborales	Reducción debida a la automatización	Reducción debida a la automatización
Capacidad para geometrías complejas	Sí	Sí
Resistencia y durabilidad	Piezas resistentes y duraderas	Piezas resistentes y duraderas
Plazo de entrega de las herramientas	Largo	Largo
Complejidad del diseño del molde	Complejo y desafiante	Menos complejo
Requisitos de la máquina	Requiere máquinas grandes y caras	Requiere máquinas estándar
Residuos materiales	Potencial de desperdicio de material	Potencial de desperdicio de material
Límites de tamaño de las piezas	Limitado por el tamaño de la máquina y del molde	Limitado por el tamaño de la máquina y del molde
Tiempo de enfriamiento y alabeo	Tiempos de enfriamiento más largos, riesgo de alabeo	Tiempos de enfriamiento más cortos, menor riesgo de alabeo

Máquina de moldeo por inyección de gran tonelaje

Hemos hablado del moldeo por inyección de plástico para piezas grandes. La discusión está incompleta sin conocer la máquina de inyección de gran tonelaje. Se trata de una máquina adecuada para producir piezas complejas. La capacidad de inyección, el diámetro del tornillo y el tamaño del molde determinan la capacidad de la máquina. La capacidad de inyección mide la cantidad de material que puede inyectarse en una sola vuelta. El diámetro del husillo y el tamaño del molde determinan el tamaño de las piezas de plástico producidas. Algunas de las especificaciones clave de la máquina de inyección de tonelaje son

• Capacidad de inyección: Su capacidad de inyección es de 100 oz o 2500 g
• Tamaño del molde: El tamaño del molde oscila entre 1500 y 4000 pulgadas cuadradas.
• Diámetro del tornillo: El diámetro del tornillo varía de 4 a 12 pulgadas
• Capacidad del barril: La cantidad de plástico que puede fundirse e inyectarse en un solo ciclo. Su capacidad de barril es de casi 550 lbs.
• Sistema de control: Incluye un avanzado sistema informatizado que controla la temperatura, la presión y la velocidad.
• Características adicionales: Accionamientos hidráulicos, sistemas de control de temperatura multizona, sistemas de compuertas de válvula y seguridad avanzada son sus características adicionales.

Aplicaciones del proceso de moldeo por inyección de piezas grandes

El moldeo por inyección de piezas grandes es un proceso útil. He aquí sus aplicaciones en diversas industrias:

1. Industria del automóvil

La industria del automóvil depende en gran medida del moldeo por inyección a gran escala. El moldeo por inyección de grandes piezas fabrica material resistente a los golpes. Así, muchos componentes de gran tamaño de los automóviles se crean con este método. Algunos de ellos son:

• Parachoques
• DashBoards
• Paneles de puerta
• Tiradores de puerta
• Carcasa del espejo
• Otras piezas decorativas

2. Industria aeroespacial

El moldeo por inyección fabrica diversos productos útiles y de gran volumen para la industria aeroespacial. Se utiliza mucho porque produce productos ligeros. También es un método asequible. Así pues, con él se fabrican diversos productos aeroespaciales. Algunos de ellos son:

• Paneles para aeronaves
• Componentes interiores
• Piezas de satélite
• Componentes de cohetes

3. Equipamiento industrial

El moldeo por inyección de piezas grandes produce piezas resistentes. Pueden soportar temperaturas extremas. Por eso creamos muchos componentes industriales con él. Algunos de ellos son:

• Carcasas de máquinas
• Cuerpos de válvulas
• Componentes de la bomba
• Cajas de cambios
• Robótica industrial

4. Productos sanitarios

El moldeo por inyección de piezas grandes produce productos estériles. Por eso se utiliza para fabricar un gran número de productos sanitarios. Estos dispositivos médicos son fáciles de limpiar. Son muy precisos. El proceso es esencial para crear componentes críticos. Algunos de los dispositivos médicos importantes son:

• Dispositivos implantables (prótesis articulares, implantes dentales)
• Instrumental quirúrgico ( mangos, estuches)
• Equipos de diagnóstico ( Carcasa de la máquina)
• Equipos médicos de imagen (resonancia magnética, tomografía computarizada)
• Prótesis

¿Cuáles son las ventajas y desventajas del moldeo por inyección de piezas grandes?

He aquí una breve tabla para comprender las ventajas, los inconvenientes y las limitaciones del moldeo por inyección de piezas grandes.

Ventajas	Desventajas
Bajo coste por pieza en la producción en serie	Alto coste inicial del molde
Alta precisión y repetibilidad	Largo plazo de creación de moldes
Versatilidad de materiales	Diseño de moldes complejo y desafiante
Ciclos de producción rápidos	Requiere máquinas grandes y caras
Reducción de los costes laborales gracias a la automatización	Potencial de desperdicio de material
Capacidad para crear geometrías complejas	Limitación del tamaño de las piezas
Piezas resistentes y duraderas	Riesgo de deformación y largos tiempos de enfriamiento

Retos asociados al moldeo por inyección de piezas grandes

Nada en este mundo es perfecto. Todo tiene algunas imperfecciones y retos asociados. Así que hablemos de las limitaciones de moldeo por inyección de piezas grandes:

1.    Alta inversión

Necesitamos moldes grandes para fabricar piezas grandes. Por eso, crear moldes grandes requiere una inversión y unos conocimientos técnicos considerables. Además, diseñar un molde con una geometría compleja es todo un reto. Los materiales de los moldes deben soportar altas temperaturas y presiones.

2.    Contracción

Las piezas grandes son más vulnerables a la contracción. Durante el proceso de enfriamiento, pueden encogerse o deformarse. Un enfriamiento desigual también puede provocar alabeos. Esto puede distorsionar la estructura de plástico. También puede afectar a las dimensiones de la pieza.

3.    Compatibilidad de materiales

Las piezas grandes necesitan materiales con propiedades específicas. Deben tener la resistencia y rigidez deseadas. Además, deben ser compatibles con el molde. Cumplir estos dos requisitos simultáneamente es todo un reto.

4.    Difícil de expulsar

Las piezas más grandes son difíciles de expulsar. Requieren un sistema de expulsión especializado. Si no se desmolda correctamente, la pieza formada puede deformarse. Por ello, el desmoldeo debe controlarse cuidadosamente para evitar la deformación. El proceso de expulsión debe regularse para obtener productos de alta calidad.

Conclusión:

El moldeo por inyección de piezas grandes es un proceso que produce piezas grandes de plástico. Este método es el mejor para la producción en masa del producto deseado. Utiliza plásticos muy duraderos como PEEK o ULTEM como materias primas. Se diferencia del moldeo por inyección tradicional en muchos aspectos. Utiliza moldes y diseños más complicados que los moldes tradicionales. Produce un gran volumen de producto utilizando una máquina de moldeo por inyección de tonelaje. Sus limitaciones son la contracción, el alabeo y la incompatibilidad de materiales.

Preguntas frecuentes

Q1. ¿Cuál es el tamaño máximo para el moldeo por inyección de piezas grandes?

El tamaño máximo para moldeo por inyección piezas grandes oscila entre 10 y 100 pulgadas. Depende de varios factores. El diseño del molde y el diseño de la máquina también influyen a la hora de determinar el tamaño.

Q2. ¿Cómo se garantiza la precisión dimensional en piezas grandes moldeadas por inyección?

La precisión dimensional suele estar garantizada con un diseño preciso del molde. Además, podemos comprobar la precisión dimensional mediante métodos de inspección de calidad como el escaneado 3D y el escaneado CT.