Crea tu propia técnica de moldeo por inyección: cómo utilizar el moldeo por inyección en tu propia empresa con moldes impresos en 3D

El moldeo por inyección es un proceso de fabricación que se utiliza en todas partes: de hecho, hoy en día la mayoría de los productos de plástico del mundo se fabrican mediante esta técnica. Aunque se trata de un proceso ideal para satisfacer las necesidades de producción a gran escala, los moldes de metal mecanizados mediante CNC tienen un coste prohibitivo y conllevan largos plazos de producción para la fabricación de bajo volumen.

Para la creación de prototipos y para volúmenes bajos de producción (aproximadamente 10-100 piezas), los moldes impresos en 3D son una buena solución para ahorrar tiempo y dinero. También hacen posible un enfoque de fabricación más ágil que permite a los ingenieros y diseñadores someter los diseños de los modelos a ensayo, modificarlos fácilmente y seguir realizando iteraciones mucho más rápido, a la vez que permiten producir grandes cantidades de modelos por un precio más económico que con el mecanizado por CNC.

La creación de moldes a medida con una impresora 3D de estereolitografía (SLA), como la Form 3, es fácil y conveniente, ya que te permite aprovechar tanto los beneficios de la impresión 3D como los de las técnicas de moldeo tradicionales.

En esta guía te explicamos cómo crear tu propia técnica de moldeo por inyección y compartimos todas las herramientas y consejos necesarios para usar el moldeo por inyección de materiales plásticos en tu propia empresa con moldes impresos en 3D.

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Para construir tu propia técnica de moldeo por inyección, es necesario hacer ciertas inversiones. Necesitarás dinero y tiempo para adquirir el equipamiento adecuado y aprender a dominarlo. Sin embargo, estos costes suelen ser más bajos que adquirir un único molde de metal, así que el ahorro futuro de tiempo y dinero que experimentarás cuando estés en pleno funcionamiento compensará rápidamente el esfuerzo inicial.

Esto es lo que necesitas para empezar:

• Una impresora 3D SLA de sobremesa de alto rendimiento, como la Form 3+ de Formlabs. La Form 3+ puede producir moldes precisos con características definidas y un acabado de la superficie liso para crear piezas finales moldeadas de excelente calidad. Además de ayudarte a crear tu propia técnica de moldeo por inyección, una impresora 3D SLA también es un activo valioso para la creación de prototipos y para otras aplicaciones a lo largo del desarrollo de productos. 

• Un material de impresión 3D que pueda resistir la temperatura y la presión del molde durante el proceso de moldeo por inyección. Recomendamos los siguientes materiales para las impresoras 3D SLA de Formlabs:

  • Rigid10K Resin es un material de grado industrial, con alto contenido en vidrio, que proporciona una solución que puede hacer frente a una mayor variedad de geometrías y procesos de moldeo por inyección. Tiene un HDT de 218°C a 0,45 MPa y un módulo de tracción de 10.000 MPa, lo que lo hace fuerte, extremadamente rígido y térmicamente estable.

  • HighTemp Resin ofrece una temperatura de deflexión térmica es de 238 °C @ 0,45 MPa que es adecuada para el moldeo por inyección. Este material es más quebradizo, pero se recomienda para materiales con una temperatura de moldeo elevada y para reducir el tiempo de enfriamiento.

  • GreyPro Resin tiene una conductividad térmica menor que High Temp Resin o Rigid Resin, lo que conlleva un mayor tiempo de enfriamiento, pero es más blanda y puede soportar cientos de ciclos.

• Una máquina de moldeo por inyección para tu espacio de trabajo, como la Galomb Model-B100 o la Holipress. Hay varias máquinas de moldeo por inyección para tu espacio de trabajo a la venta en el mercado por distintos precios. Muchas de las máquinas de moldeo de bajo coste utilizan un émbolo manual, mientras que otras unidades más caras utilizan un tornillo o un sistema neumático.Algunosde nuestros clientes también han recomendado sistemas de Minijector

Antes de efectuar la compra, asegúrate de evaluar la máquina de moldeo por inyección detenidamente en relación con tus requisitos de producción. Para las piezas grandes, necesitarás utilizar procesos industriales. Esta técnica casera de moldeo por inyección está optimizada para la producción de bajo volumen de piezas pequeñas.

Molde impreso en 3D de Formlabs y componente encapsulado, fabricado con esta

técnica casera de moldeo por inyección.

Cómo utilizar tu propia técnica de moldeo por inyección paso a paso

1. Diseñar el molde en CAD

En primer lugar, elige el software de diseño asistido por ordenador (CAD) que prefieras para diseñar el inserto del molde. Nosotros vamos a utilizar el programa de código abierto Blender, pero el proceso de trabajo debería ser parecido al de cualquier otro software CAD.

Descarga los archivos en blanco con el diseño del inserto del molde: los vas a utilizar para crear el diseño de tu molde por inyección. Los diseños también se pueden redimensionar fácilmente para adaptarse a la mayoría de las máquinas de moldeo por inyección y a los marcos para moldes. Otra posibilidad es diseñar tu propio inserto utilizando los diagramas de las cavidades de los marcos del molde modelo.

Importa las dos mitades del núcleo del molde y el diseño 3D que quieras producir a tu herramienta CAD.

En Blender, haz clic en el icono de ojo del explorador de la escena para ocultar una mitad del molde. Cuando hayas configurado tu espacio de trabajo según tus preferencias, elige mostrar el modelo como "Wire" (Estructura) en la pestaña "Object" (Objeto) del menú derecho, que aparece en la siguiente imagen.

Ahora puedes posicionar tu molde. Asegúrate de que exista una intersección total entre el objeto y la entrada del plástico derretido durante el proceso de moldeo por inyección. Usa el modo ortogonal a través de la opción "Perspective/Orthographic" (Perspectiva/Ortogonal) del desplegable View (Vista) para agilizar el proceso.

Oculta el núcleo del molde en el que estés trabajando y muestra la otra mitad. Repite el proceso para asegurarte de que el objeto se cruce por completo con la entrada de la otra mitad del núcleo del molde. Cuando hayas alineado tu objeto, puedes sustraer el área de dos objetos entrecruzados con la función "Difference" (Diferencia) del menú Intersect (Boolean) —Intersectar (Booleana)— de Blender.

Selecciona la primera mitad de tu objeto y elige la opción booleana en el menú Modifiers (Modificadores). Selecciona el objeto que vayas a recortar y asegúrate de seleccionar la operación "Difference" (Diferencia). Aplica la operación y repite el proceso en el otro lado. El resultado debería ser similar a la imagen que parece a continuación. Si te quedas bloqueado en este paso, consulta este tutorial sobre cómo añadir componentes entrecruzados a un diseño para obtener ayuda.

Tu molde ya está listo para la impresión. Exporta cada mitad y asegúrate de haber seleccionado la opción "Selection Only" (Solo lo seleccionado) en el exportador de Blender.

2. Imprime el molde en 3D

Para imprimir el molde en 3D, es esencial elegir un material que pueda resistir la temperatura y la presión del molde durante el proceso de moldeo por inyección. 

Con la experiencia de nuestros ensayos internos y de estos estudios de caso con nuestros clientes, te sugerimos que elijas la resina de impresión 3D en función de los criterios de la tabla que incluimos a continuación. Tres estrellas significan que la resina es muy eficaz y una estrella significa que es menos eficaz.

Setting up the print only takes a few seconds in PreForm, the print preparation software for Formlabs professional 3D printers. If your mold design requires support structures for printing, make sure to orient the mold halves in PreForm so that the cavity faces up. This will simplify post-processing and ensure a high-quality surface for your molded parts.

Depending on the geometry and the size, multiple molds can be printed at once on a build platform to increase printing efficiency.

3. Moldeo por inyección de las piezas de plástico

Now that you’ve designed and 3D printed your mold, you can mold the parts on your benchtop plastic injection molding machine. 

You have a wide variety of materials to choose from for injection molding. Formlabs and our customers have tested the following materials with 3D printed injection molds:

• LDPE
• PP
• PA
• PE
• TPE
• TPU
• PLA
• ABS
• ASA
• HDPE
• EVA
• PS
• POM

Consider the desired properties of your object and the capabilities of your injection molder before you make your choice. From there, simply follow the bespoke instructions on your injection molder to quickly and efficiently produce your parts.

Depending on the injected material, adhesion of the part to the mold can cause deterioration of the mold during extraction, in particular with flexible 3D printing materials such as TPUs or TPEs. Using a mold release agent is a good solution to help separate the part from the mold. Silicone mold release agents are compatible with Formlabs Grey Pro Resin, High Temp Resin, and Rigid 10K Resin. 

If you have more questions about the workflow, make make sure to check our article FAQ: Injection Molding With 3D Printed Molds.

Consejos para los diseñadores que quieran emplear su propia técnica de moldeo por inyección

When designing your mold, consider what will 3D print successfully, as well as what will mold successfully. 

The exact approach to DIY injection molding will vary based on your desired design and volume, but these tips and tricks will help increase your success rate.

• To reduce the visibility of print lines on the finished part, print the mold with a smaller layer height (50 or 25 microns per layer instead of the default 100). Note that this increases print time.

• Adding two to five degrees of draft on surfaces perpendicular to the direction of pull will allow the part to be removed more easily and will minimize degradation of the mold.

• You can polish split-plane surfaces with fine-grit sandpaper to reduce flash.

• Consider using a water bath to more rapidly cool your part and reduce warping.

• Embossed and engraved details should be offset from the surface by at least 1 mm.

• If designing for an aluminum mold frame, add .125 mm of extra thickness to the back of the mold plates to account for compression forces and to ensure a complete seal.

For the complete process workflow and other best practices, download our white paper. 

Rompiendo moldes con la impresión 3D

The conversation around 3D printing and injection molding is often oppositional, but it’s not always a question of one versus the other. By directly 3D printing parts or using 3D printed molds for injection molding for prototyping and low-volume production, you can leverage the benefits of both technologies. This will make your manufacturing process more time- and cost-efficient and allow you to bring products to the market faster.

Want to learn more about injection molding with 3D printed molds? Download our white paper for detailed guidelines for using 3D printed molds in the injection molding process and see real-life case studies with Braskem, Holimaker, and Novus Applications.