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.

¿Qué necesitas para crear tu propia técnica de moldeo por inyección?

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. Para las impresoras 3D SLA de Formlabs, la High Temp Resin ofrece una temperatura de flexión bajo carga de 238 °C a 0,45 MPa, lo que la hace adecuada para el moldeo.

• Una máquina de moldeo por inyección para tu espacio de trabajo, como la Galomb Model-B100. 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.

• Gránulos de plástico de tu elección.

• El software de diseño asistido por ordenador (CAD) que prefieras para diseñar el inserto del molde, como Blender, que puedes descargar de manera gratuita.

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.

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

1. Diseña el molde en un programa de diseño asistido por ordenador

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 una temperatura de flexión bajo carga de 238 °C a 0,45 MPa, la High Temp Resin de Formlabs puede resistir sin problemas la temperatura de fusión de muchos termoplásticos.

Con PreForm, el software de preparación de impresiones para las impresoras 3D de Formlabs, solo se tardan unos segundos en configurar la impresión. Si el diseño de tu molde requiere estructuras de soporte para la impresión, asegúrate de orientar las mitades del molde en PreForm de manera que la cavidad apunte hacia arriba. Esto simplificará el posacabado y garantizará que tus piezas moldeadas tengan una superficie de alta calidad.

Dependiendo de la geometría y el tamaño de los moldes, se pueden imprimir varios a la vez en una misma base de impresión para aumentar la eficiencia de la impresión.

3. Moldeo de las piezas de plástico

Ahora que has diseñado e impreso tu molde en 3D, puedes moldear las piezas en tu máquina de moldeo por inyección de trabajo para plásticos. 

Puedes elegir entre una amplia gama de materiales para el moldeo. Hemos sometido a ensayo los siguientes:

• PEBD
• PP
• Elastómeros termoplásticos
• PLA
• ABS
• PEAD
• Etilvinilacetato
• Poliestireno

Ten en cuenta las propiedades que quieres que tenga tu objeto y las capacidades de tu máquina de moldeo por inyección antes de tomar una decisión.

Cuando utilices la High Temp Resin para imprimir tu molde en 3D, puedes aumentar la temperatura hasta 238 ºC siempre que no ejerzas una presión excesiva sobre el molde. Los moldes fabricados con High Temp Resin no mostraron ninguna degradación por temperatura en la superficie del molde con ninguno de los plásticos sometidos a ensayo. 

A partir de ahí, sigue las instrucciones de tu máquina de moldeo por inyección para producir tus piezas de manera rápida y eficaz. Al ser un material rígido, la High Temp Resin reduce la probabilidad de que el molde se deforme cuando retires la pieza, así que recomendamos utilizar un agente de desmoldado para retirar las piezas fabricadas con plásticos duros, como el poliestireno.

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

Al diseñar tu molde, ten en cuenta qué cosas se imprimen en 3D y cuáles se moldean con éxito. 

El enfoque exacto que utilices para crear tu propia técnica de moldeo por inyección variará dependiendo del diseño y del volumen que busques, pero los siguientes consejos y trucos te ayudarán a aumentar tu tasa de éxito.

• Para reducir la visibilidad de las líneas de impresión en la pieza acabada, imprime el molde con una altura de capa más pequeña (50 o 25 micras por cada capa en vez de 100, como aparece por defecto). Ten en cuenta que esto alarga el tiempo de impresión.

• Añadir uno o tres grados de ángulo de desmoldeo en superficies perpendiculares a la dirección de la extracción permitirá que las piezas se retiren con mayor facilidad y minimizará la degradación del molde.

• Puedes pulir las superficies del plano de división con papel de lija de grano fino para reducir el exceso de material.

• Sumerge tu pieza en agua para que se enfríe más rápidamente y reducir así la deformación.

• Los detalles grabados y en relieve deberían tener una distancia de al menos 1 mm respecto a la superficie.

• Si realizas un diseño para un marco de aluminio para un molde, añade 0,125 mm de grosor adicional a la parte posterior de las placas del molde para tener en cuenta las fuerzas de compresión y asegurar un sellado total.

Rompiendo moldes con la impresión 3D

Normalmente hablamos de la impresión 3D y del moldeo por inyección como dos técnicas opuestas, pero no siempre tienen que competir la una con la otra. Al imprimir las piezas directamente en 3D o al utilizar moldes impresos en 3D para el moldeo por inyección para la creación de prototipos y la producción de bajo volumen, puedes aprovechar los beneficios de ambas tecnologías. Gracias a esto, ahorrarás tiempo y dinero con tu proceso de fabricación y podrás lanzar al mercado los productos con más rapidez.

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