Varias de las comodidades de las que disfrutamos a diario son posibles gracias al moldeo en vacío. Sin este proceso de fabricación tan versátil, ciertas herramientas médicas muy valiosas, los embalajes de alimentos y los automóviles podrían tener un aspecto muy distinto.
Sigue leyendo para aprender cómo el bajo coste y la eficiencia del moldeo en vacío lo convierten en una buena opción para los fabricantes comerciales, artesanos independientes y aficionados al bricolaje.
En esta guía, encontrarás una introducción detallada al moldeo en vacío, que incluye lo siguiente:
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Una descripción general del proceso de moldeo en vacío.
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Cómo crear moldes para el moldeo en vacío.
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Las ventajas y las limitaciones del moldeo en vacío.
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Cómo se usa el moldeo en vacío tanto en ámbitos comerciales como independientes.
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Un caso de estudio corto sobre el moldeo en vacío y la impresión 3D.
Termoformado rápido de bajo volumen con moldes impresos en 3D
Este libro blanco proporciona métodos e indicaciones para usar moldes de termoformado impresos en 3D.
¿Qué es el moldeo en vacío?
El moldeo en vacío es un método de fabricación que se usa para dar forma a materiales de plástico. Durante el proceso de moldeo en vacío, se calienta una lámina de plástico, que acto seguido se ajusta a un único molde mediante succión.
El moldeo en vacío se utiliza para una amplia gama de aplicaciones para la fabricación, que incluyen desde pequeñas piezas personalizadas producidas en máquinas de escritorio hasta piezas grandes fabricadas con maquinaria industrial automática.
¿Qué diferencias hay entre el moldeo en vacío, el termoformado y el estampado?
El termoformado es un proceso de fabricación en el que se calienta una lámina de plástico hasta que se vuelve flexible y a continuación se le da una forma o contorno usando un molde. Por último, se recorta el exceso para crear una pieza o producto final. El moldeo en vacío y el estampado son tipos diferentes de procesos de termoformado. La principal diferencia entre el estampado y el moldeo en vacío es el número de moldes que se usan.
El moldeo en vacío es el tipo más sencillo de termoformado de plásticos, que utiliza un molde y la presión de un vacío para obtener la geometría deseada para la pieza. Es ideal para piezas que solo necesitan tener una forma precisa en uno de sus lados, como el embalaje ajustado de los alimentos o las piezas de electrónica.
Hay dos tipos básicos de molde: el macho o positivo (que es convexo) y el hembra o negativo (que es cóncavo). Con los moldes macho, la lámina de plástico se coloca sobre el molde para contornear las dimensiones interiores de la pieza de plástico. En el caso de los moldes hembra, la lámina de termoplástico se coloca dentro del molde para formar con precisión las dimensiones externas de la pieza.
Molde macho, definido por sus relieves positivos o convexos.
Molde hembra, definido por sus relieves negativos o cóncavos.
En el proceso del estampado, una lámina calentada de plástico se presiona entre dos moldes en vez de tensarse en torno a un único molde mediante succión. El estampado es ideal para fabricar piezas de plástico o piezas que necesiten tener una forma precisa en ambos lados y/o requieren un estiramiento mayor hacia el molde, como las carcasas de aparatos que deben tener una estética atractiva en su exterior y encajar en su sitio o ajustarse a unas medidas precisas en el interior.
¿Cómo funciona el moldeo en vacío?
Paso a paso, el proceso de moldeo en vacío funciona de la siguiente forma:
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Abrazadera: Se coloca una lámina de plástico en un armazón abierto y se sujeta con una abrazadera.
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Calor: La lámina de plástico se ablanda usando una fuente de calor hasta que alcance la temperatura adecuada de molde y se vuelva maleable.
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Vacío: El armazón que contiene la lámina de plástico caliente y maleable se deposita sobre un molde y un vacío tira de ella para tensarla contra el molde. Los moldes hembra (o convexos) necesitan que se perforen pequeños orificios en sus recovecos para el vacío pueda tensar de forma eficaz la lámina de termoplástico y darle la forma apropiada.
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Enfriamiento: Cuando el plástico haya adquirido su forma en torno al molde, necesita enfriarse. Con piezas mayores, a veces se usan ventiladores o niebla fría para agilizar este paso en el ciclo de producción.
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Liberación: Después de que el plástico se haya enfriado, se puede retirar del molde y liberar del armazón.
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Recorte: Se debe cortar el material sobrante para eliminarlo de la pieza completada y los bordes deben recortarse, lijarse o alisarse.
El moldeo en vacío es un proceso relativamente rápido, en el que los pasos del calentamiento y el vacío solo suelen durar unos minutos. Sin embargo, dependiendo del tamaño y la complejidad de las piezas que se fabriquen, el enfriamiento, el desbarbado y la creación de los moldes puede llevar un tiempo considerablemente mayor.
Las ventajas y las desventajas del moldeo en vacío
Muchos fabricantes, diseñadores y otros profesionales se deciden por el moldeo en vacío porque ofrece una combinación de flexibilidad de diseño a un coste relativamente bajo en comparación con otros métodos de fabricación. Las ventajas del moldeo en vacío incluyen:
Asequibilidad
Particularmente en el caso de series de producción más limitadas (250-300 unidades al año), el moldeo en vacío suele resultar más asequible que otros métodos de fabricación, como el moldeo por inyección de plástico. La asequibilidad del moldeo en vacío se debe en gran medida a su menor coste para el utillaje y la creación de prototipos. En función de la superficie de las piezas que se estén fabricando y el tamaño del armazón de la abrazadera, el utillaje para el moldeo por inyección puede costar entre dos y tres veces más que el utillaje para el termoformado de plástico o el moldeo en vacío.
Plazo de elaboración
El moldeo en vacío tiene un tiempo de elaboración más rápido que el de otros métodos de fabricación tradicionales porque el utillaje puede hacerse más rápido El tiempo de producción para el utillaje de moldeo en vacío suele ser la mitad de largo que el tiempo necesario para producir utillaje para el moldeo por inyección. Cuando se usan impresoras 3D para crear moldes, el plazo de elaboración puede ser aún más rápido. Al aumentar la eficiencia del proceso de producción, el moldeo en vacío permite a los negocios llevar nuevos diseños hasta los consumidores con mayor rapidez.
Flexibilidad
El moldeo en vacío da a los diseñadores y los fabricantes la flexibilidad de someter a ensayo nuevos diseños y construir prototipos sin grandes costes ni retrasos. Los moldes se pueden hacer con madera, aluminio, espuma estructural o plásticos impresos en 3D, para que se puedan reemplazar y/o modificar con mayor facilidad que con otros procesos de fabricación.
Dick Teal utilizó el moldeo en vacío para someter a ensayo prototipos de piezas de motonieves a finales de los años 70 y principios de los 80, porque hacía el utillaje más económico. En el libro John Deere Snowmobiles: Development, Production, Competition and Evolution, 1971-1983, los autores explican que "se consiguió una situación totalmente ventajosa con piezas de un coste menor y con una menor inversión en utillaje para la fabricación".
Además, el moldeo en vacío también da a los diseñadores la capacidad de ofrecer más opciones de colores y personalización a los clientes. De este modo, muchos negocios consiguen la libertad de ofrecer diseños únicos y producir productos personalizados para los clientes, como retenedores dentales, a un precio asequible.
Fabricación de materiales estériles y de uso alimentario
Los fabricantes usan con frecuencia el moldeo en vacío para producir recipientes de uso alimentario y piezas para la industria médica, porque es compatible con plásticos que pueden esterilizarse o mantenerse libres de contaminantes. Por ejemplo, el polietileno de alta densidad (PEAD) se usa con frecuencia para moldear en vacío recipientes para almacenar alimentos.
La resistencia del PEAD a compuestos ácidos lo convierte en un material también viable para el moldeo en vacío de recipientes para productos de limpieza. Los plásticos de uso médico se utilizan en el moldeo en vacío para crear piezas capaces de soportar los procesos de esterilización y cumplir los estrictos reglamentos médicos y/o farmacéuticos.
Las limitaciones del moldeo en vacío
Aunque el moldeo en vacío ofrece diversas ventajas, tiene algunas limitaciones. El moldeo en vacío solo es viable para piezas con paredes relativamente delgadas y geometrías simples. El grosor de las paredes de las piezas acabadas puede no ser uniforme, y las piezas cóncavas con un estiramiento profundo son difíciles de producir mediante el moldeo en vacío.
Además, aunque el moldeo en vacío es a menudo la opción más rentable para cantidades de producción pequeñas y medianas, otros procesos de fabricación de plásticos pueden ser más asequibles para series de producción muy grandes.
Las diversas aplicaciones del moldeo en vacío
En la sociedad actual, sería muy difícil pasar un día entero sin entrar en contacto con al menos una pieza que se haya fabricado mediante moldeo en vacío. Este proceso de fabricación se usa para producir una gran variedad de piezas en un amplio abanico de sectores, entre las que se cuentan:
Automoción y transporte
Los fabricantes usan el moldeo por vacío para crear diversas piezas y componentes de coches, autobuses, barcos y aviones. En los coches, todo, desde los parachoques hasta las alfombrillas, e incluso las cajas de las camionetas, se fabrica mediante moldeo en vacío.
Contempla la máquina de moldeo en vacío rotativa más grande del mundo en acción.
El moldeo en vacío permite a las empresas automovilísticas producir diversas opciones de color y de detalles para los consumidores y da a los diseñadores la libertad de someter a ensayo nuevos prototipos en el proceso de desarrollo.
Usos industriales
Los fabricantes también usan el moldeo en vacío para producir muchas cajas industriales y recipientes y envases a medida para maquinaria.
Descubre cómo se producen señales o claraboyas de acrílico con el moldeo en vacío.
El moldeo en vacío es un proceso de fabricación muy adecuado para piezas que se usan principalmente a la intemperie o que pueden entrar en contacto con una fuente de calor, porque los fabricantes industriales pueden emplear diversos materiales resistentes al fuego y a la radiación ultravioleta. Por ejemplo, materiales como el cloruro de polivinilo (PVC) con resistencia al fuego UL 94 V-0 y el acrílico con filtro UV pueden moldearse en vacío.
Embalajes y expositores
Si compras un producto que viene en plástico ajustado a su diseño, es muy probable que el embalaje se fabricara mediante moldeo en vacío. Las cuchillas de afeitar, los cepillos de dientes, los aparatos electrónicos, el maquillaje y los productos de limpieza a menudo vienen en embalajes moldeado en vacío.
Esta bandeja expositora se hizo usando el moldeo en vacío (fuente).
Además, los expositores de marketing, los expositores del punto de venta y las fijaciones para estantes de final de pasillo en los supermercados se fabrican con frecuencia mediante moldeo en vacío.
Envases alimentarios
El moldeo en vacío se usa para fabricar envases y embalajes de alimentos porque es compatible con el plástico de uso alimentario y puede producir piezas fáciles de desinfectar.
Estos bombones tan detallados se elaboraron en moldes moldeados por vacío y en están en una bandeja transparente moldeada en vacío también. Lee nuestra guía para descubrir cómo crear moldes personalizados para bombones con la impresión 3D.
Los recipientes de fruta, los cartones de plástico para huevos y las bandejas de galletas saladas suelen moldearse en vacío.
Productos de consumo
La lista de los productos de consumo que se fabrican mediante moldeo en vacío es bastante larga. Los productos que los fabricantes crean mediante el moldeo en vacío incluyen juguetes para niños, accesorios de viaje y decoraciones para el hogar.
En este vídeo, verás cómo se fabrica el equipaje rígido gracias al moldeo en vacío.
Medicina
Las piezas y componentes médicos que deben ser antimicrobianos o tener resistencia a los contaminantes se fabrican con frecuencia usando el método del moldeo en vacío.
Esta bandeja moldeada en vacío mantiene sujetos componentes médicos. (fuente)
Esto incluye embalajes médicos, las bandejas y blísteres farmacéuticos en los que se envasan las pastillas, componentes de camas de hospital y piezas exteriores de máquinas de tomografía computarizada y resonancia magnética.
Piezas personalizadas y efectos especiales
El moldeo en vacío se usa en diversas industrias para crear piezas únicas, como el atrezo para efectos especiales.
En este vídeo, Adam Savage explica cómo funciona el moldeo en vacío y crea una pieza de atrezo personalizada.
Tipos de máquinas de moldeo en vacío
Las máquinas de moldeo en vacío varían mucho en cuanto a tamaño, coste, complejidad y capacidades, con lo que usuarios tan variados como diseñadores independientes, aficionados y fabricantes comerciales de todos los niveles de habilidad pueden encontrar una que se ajuste a ellos. Las máquinas de moldeo en vacío pueden ser desde pequeños modelos de sobremesa que cuestan cientos de dólares hasta máquinas industriales que valen miles.
He aquí algunos ejemplos de la variedad de máquinas disponibles:
Máquinas de moldeo en vacío industriales, como las de Ridat o Belovac, que son ideales para aplicaciones comerciales y para fabricar piezas grandes.
Máquinas de moldeo en vacío de sobremesa, como la Mayku FormBox, que usa un mecanismo de aspiradora común para crear el vacío y son perfectas para pequeñas empresas y profesionales que trabajan en casa.
Las máquinas de moldeo en vacío caseras también sirven para realizar el procedimiento, y su construcción puede ser un buen proyecto educativo para niños y adolescentes.
Cuando uses una máquina de moldeo en vacío, recuerda seguir siempre las instrucciones del fabricantes, usar prendas protectoras y utilizar la máquina únicamente en una zona con buena ventilación.
Materiales para el moldeo en vacío
Hay varios termoplásticos que son compatibles con la fabricación mediante moldeo en vacío. Algunos de los más usados son:
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Acrílico
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Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
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Policarbonato (PC)
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Polietileno (PE)
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Tereftalato de polietileno glicolizado (PETG)
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Polipropileno (PP)
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Poliestireno
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Cloruro de polivinilo (PVC)
Cómo crear moldes para el moldeo en vacío
Los diseñadores y fabricantes tienen varias opciones para producir utillaje para la fabricación mediante moldeo en vacío. La flexibilidad es una de las principales ventajas del moldeo en vacío como método de fabricación y cada tipo de proceso de fabricación de moldes presenta ventajas y limitaciones únicas. Estos son algunos de los más populares:
Moldes impresos en 3D
Muchas empresas están recurriendo a la impresión 3D para crear moldes para el moldeo en vacío, porque ofrece un plazo de producción rápido a un precio bajo, especialmente con series cortas de producción, piezas personalizadas y diseños de prototipos. Además, la impresión 3D ofrece una libertad de diseño inigualable para crear moldes complejos e intrincados.
Termoformado rápido de bajo volumen con moldes impresos en 3D
Este libro blanco proporciona métodos e indicaciones para usar moldes de termoformado impresos en 3D.
Modelado de moldes de arcilla para el moldeo en vacío
Los diseñadores profesionales, los aficionados y los amantes del bricolaje que deseen esculpir un prototipo rápido pueden usar arcilla para modelar para crear un molde de moldeo en vacío. Sin embargo, se debe tener en cuenta que los moldes hechos de arcilla para modelar no suelen durar más de unos pocos usos. El calor del moldeo en vacío puede provocar que los moldes de arcilla se agrieten y se rompan rápidamente.
Además, es importante que los moldes de arcilla tengan mucho tiempo para secarse antes de usarlos para el moldeo en vacío. Hay que evaporar o eliminar con la cocción toda el agua de la arcilla para que no sea un obstáculo para el vacío ni dañe el equipo de moldeo en vacío.
Moldes de madera para el moldeo en vacío
Los moldes de madera son considerablemente más duraderos que los de arcilla y pueden soportar cientos o miles de usos antes de sufrir un deterioro. Tanto los diseñadores independientes como los fabricantes comerciales usan moldes de madera para crear sus productos. Elegir una madera más resistente, como la de roble, puede aumentar aún más la vida útil de un molde de madera. Para moldes gruesos con pocos detalles pequeños, los moldes de madera son una buena elección.
La limitación de este tipo de molde es que se expande y se contrae ligeramente durante el proceso de moldeo en vacío. A la larga, esto puede provocar que un molde de madera se agriete, se astille o se deforme. A pesar de ello, la madera es una opción excelente para muchos diseños de moldes y bastan unas pocas herramientas sencillas para elaborar diseños fácilmente con este material.
Moldes de aluminio de fundición
Los moldes de aluminio son más caros y tardan más en producirse (su elaboración puede durar entre dos semanas y dos meses) que otras opciones de utillaje. Por eso, los moldes de aluminio fundido o mecanizado no se usan tanto para lotes pequeños de producción o prototipos, pero sí que se usan con frecuencia para la producción a gran escala. Las máquinas de moldeo en vacío industriales incorporan a menudo utillaje de aluminio, porque se considera que estos moldes tienen una de las vida útiles más largas del utillaje disponible para este proceso de moldeo.
Moldes de espuma estructural
Los moldes de espuma estructural pueden ser una alternativa asequible a los moldes de aluminio fundido, sin dejar de ofrecer una durabilidad similar. Las piezas de espuma estructural pesan menos que las de aluminio forjado, lo que también puede ser una gran ventaja para ciertas fábricas.
Caso de estudio: Cómo impulsar la innovación con el moldeo en vacío y la impresión 3D
Ashford Orthodontics, el mayor laboratorio de ortodoncia especializado del Reino Unido, está a la vanguardia de la fabricación de dispositivos dentales con una combinación de impresión 3D y moldeo en vacío. Gracias a estos dos métodos de fabricación, han reducido su tiempo de producción general respecto a la competencia y han dado a los dentistas la capacidad de proporcionar una atención más rápida y fluida al paciente.
Ashford Orthodontics puede ofrecer retenedores y otros dispositivos a los dentistas que los soliciten solo 48 horas después de recibir los escaneos digitales, gracias a su ciclo de producción de 24 horas perfectamente organizado. Cuando el laboratorio recibe un nuevo pedido, revisa los escaneos digitales, diseña los movimientos de los dientes en un software de diseño dental asistido por ordenador y los envían al impresionante parque de impresoras 3D del que dispone para imprimirlo por la noche. Al día siguiente, las réplicas impresas de la dentición de los pacientes se usan como moldes para el moldeo en vacío de retenedores y alineadores dentales transparentes.
Un técnico de Ashford Orthodontics utiliza una máquina de moldeo en vacío para producir un alineador transparente.
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Más información sobre los procesos de fabricación con plásticos
El moldeo en vacío es una elección popular a la hora de fabricar piezas de plástico, pero hay muchas otras opciones disponibles.
Para saber más sobre otros procesos comunes de fabricación de plásticos y en qué se diferencian del moldeo en vacío, visita nuestra guía de los procesos de fabricación con plásticos, que contiene información sobre diversas técnicas, como la impresión 3D, el moldeo por inyección, la fundición de polímeros, el moldeo por soplado, la extrusión, etc.
