Cómo fabricar moldes para el moldeo por inyección, la fundición y el termoformado con la impresión 3D

Profesionales de todos los sectores, como diseñadores de productos, emprendedores y profesores, utilizan la fabricación de moldes para crear pequeños lotes de productos, producir prototipos de moldes complejos, someter a ensayo la producción de plásticos finales y, en general, para cualquier situación que requiera la creación de múltiples copias de una pieza de manera asequible y sencilla. Esta técnica permite que se produzcan pequeños lotes de entre 150 y 600 piezas o que se sometan a ensayo los diseños de los moldes antes de invertir en utillaje costoso.

Combinar la fabricación de moldes con la impresión 3D de escritorio permite a los ingenieros y diseñadores ampliar la gama de materiales que utilizan y emplear sus impresoras 3D no solo para la creación rápida de prototipos sino también para la producción. Las piezas impresas en 3D que se utilizan para complementar el proceso de moldeo suelen ser más rápidas y menos costosas que el fresado de CNC. Además, es más sencillo trabajar con estas piezas que con moldes de silicona.

En este artículo vamos a explicar tres técnicas de fabricación de moldes que se pueden complementar fácilmente con la impresión 3D: el moldeo por inyección, la fundición y el termoformado. Para obtener información más detallada sobre estas técnicas, así como guías de diseño para la fabricación de moldes y la impresión 3D, ve nuestro último seminario web.

Moldeo por Inyección

John Wesley Hyatt inventó el moldeo por inyección en 1872. Al principio, funcionaba de manera muy similar a una aguja hipodérmica. En 1956 se completó el diseño de la máquina de moldeo por inyección moderna con la invención del tornillo reciprocante.

En los procesos modernos de moldeo por inyección, un tornillo reciprocante conduce los gránulos de polímero plástico a un cilindro calentado a través de una tolva. A medida que se acercan los gránulos al calentador, se funden y se inyectan en la cavidad del molde, donde se aplica presión. Una vez la pieza se ha formado y enfriado dentro del molde, se extrae para que este último se pueda reutilizar.

Los polímeros que se utilizan en los procesos de moldeo por inyección son relativamente baratos y se pueden utilizar para obtener toda una gama de propiedades, por lo que el moldeo por inyección es un método popular para crear embalajes y productos de consumo (dato curioso: las piezas de Lego, que tienen que ser resistentes y precisas, se fabrican mediante el moldeo por inyección).

Con impresoras 3D de escritorio asequibles, materiales de impresión 3D resistentes a la temperatura y máquinas de moldeo por inyección, es posible fabricar moldes de inyección impresos en 3D en tus propias instalaciones para crear prototipos y pequeñas piezas funcionales con plásticos de producción. Para la producción de bajo volumen (entre 10 y 100 piezas), los moldes de inyección impresos en 3D suponen un ahorro de tiempo y dinero en comparación con los moldes de metal, que suelen resultar costosos. También hacen posible un enfoque de fabricación más ágil que permite a los ingenieros y diseñadores crear prototipos de moldes por inyección y someter a ensayo distintas configuraciones de moldes o modificarlos fácilmente y seguir realizando iteraciones de sus diseños con plazos cortos de fabricación y costes bajos.

Los moldes se pueden imprimir directamente en 3D utilizando distintos materiales, como las resinas estándar o la High Temp Resin de Formlabs. Para los ensayos que realizamos para nuestro libro blanco sobre el moldeo por inyección , utilizamos un equipo de moldeo por inyección Galomb Model-B100, a la venta a partir de 3500 $.

Fundición

La fundición es una técnica popular en muchos sectores como la joyería, la odontología y la ingeniería. Se puede utilizar para fabricar piezas pequeñas o de gran tamaño con una amplia gama de metales. Con un origen que se remonta a hace más de 5000 años, la fundición permite a los creadores trabajar con una gran variedad de materiales y es uno de los métodos más sencillos para producir piezas de metal.

En la fundición, se crea un molde hueco a partir de un modelo maestro, que puede esculpirse a mano o imprimirse en 3D (como muestra el videotutorial de BJB Enterprises acerca de cómo crear moldes de silicona con una impresora 3D SLA de Formlabs). El modelo maestro se sumerge en un material de fundición como arena, arcilla, hormigón, resina epoxi, yeso o silicona. Cuando el material de fundición se endurece, se vierte plástico o metal en el molde y el modelo maestro se retira o se quema para crear la pieza final.

Los moldes de caucho vulcanizado se pueden utilizar para producir modelos de cera en grandes cantidades para la fundición a la cera perdida de piezas de metal como joyería, pequeños componentes industriales y figuras de videojuegos.

Las impresoras 3D pueden producir modelos maestros para formar moldes de vulcanización a temperatura ambiente (RTV) e incluso moldes de caucho vulcanizado duraderos a alta temperatura.

En ingeniería y en fabricación, la fundición de metales es un proceso de fabricación rentable y altamente eficaz para producir piezas con características delicadas o geometrías complejas. Los fabricantes y los ingenieros utilizan la fundición para fabricar componentes esenciales para aplicaciones aeroespaciales, automovilísticas o sanitarias.

Las impresoras 3D de estereolitografía (SLA) son adecuadas para procesos de trabajo de fundición que produzcan piezas de metal a bajo coste, con una mayor libertad de diseño y en menos tiempo que con los métodos tradicionales, sin el gasto que supone utilizar impresoras 3D específicas para metales.

Termoformado y moldeo en vacío

Los procesos de termoformado y formado en vacío se parecen al moldeo por inyección en tanto que utilizan calor y presión para crear piezas finales de plástico. Estos métodos se crearon en los años 40 para producir cubiertas de aviones sin imperfecciones y mapas en relieve para el ejército.

Hoy en día se utilizan habitualmente para producir todo tipo de productos, desde envases de consumo hasta componentes automovilísticos, en los que la precisión dimensional no es una característica esencial y se puede aceptar un grosor no uniforme.

Durante el termoformado se prensa una lámina de plástico entre las dos mitades de un molde para crear una pieza. En el moldeo al vacío solo se utiliza una de las mitades del molde y se emplea un mecanismo de succión para que el plástico se adapte al molde. La maquinaria que se emplea para llevar a cabo estos procesos es muy económica y se puede incluso construir en casa.

La impresión 3D de troqueles por termoformado con una impresora 3D SLA es un método rápido y eficaz para crear piezas de moldeo en vacío de alta calidad para la fabricación de lotes pequeños. Los troqueles de termoformado impresos se pueden utilizar para fabricar prototipos de envases, retenedores transparentes para ortodoncia y moldes aptos para alimentos como moldes para bombones de chocolate.

 

Cómo fabricar moldes con la impresión 3D

Cuando estés creando modelos de piezas para la fabricación de moldes, tienes que considerar factores como la presión, la liberación de gases y la refrigeración y el calentamiento diferenciales.

Ve nuestro seminario web para descubrir distintas técnicas de fabricación de moldes y aprende a fabricar moldes por inyección, moldes termoformados y moldes para fundición. 

Seminario web de Formlabs: cómo fabricar moldes con la impresión 3D