En este artículo te hablaremos sobre uno de los métodos de fabricación de productos más utilizados en la industria: el moldeo por inyección. Descubre en qué consiste el moldeo de artículos por inyección, cómo se realiza este proceso, y cuáles son sus ventajas y desventajas.

¿Qué es el moldeo por inyección?

El moldeo por inyección es un proceso que consiste en inyectar materiales de plástico fundidos en un molde, los cuales después se enfrían y se endurecen. La tecnología de moldeo por inyección se adapta bien a la producción en masa de artículos con geometrías complejas, y como tal tiene un rol importante en el campo del procesamiento de plástico.

La máquina de moldeo por inyección

Una unidad de cierre o sujeción, y una unidad de inyección son las dos partes principales de una máquina de moldeo por inyección. Las funciones de la unidad de sujeción incluyen tanto la apertura, como el cierre de un troquel, así como la expulsión del producto.

Las máquinas de moldeo por inyección pueden funcionar con dos tipos de sujeción: el método de sujeción de palanca, y el método de sujeción hidráulica directa. Este último método es en el que el molde se abre y se cierra mediante un cilindro hidráulico.

Por lo que respecta a la unidad de inyección, su trabajo es derretir los materiales con calor y luego inyectar el plástico fundido en un molde. En la tolva de la máquina se gira un tornillo para derretir el plástico y recolectar el material. A este proceso se le conoce como dosificación. El proceso de inyección comienza una vez que se ha acumulado la cantidad requerida de plástico fundido.

Mientras el plástico fundido fluye a través de un molde, la máquina regula la velocidad de rotación del tornillo. Es decir, la velocidad de inyección. Por otro lado, la máquina también regula la presión después de que se ha utilizado el plástico fundido para rellenar las cavidades.

El punto en el que se cambia de control de velocidad a control de presión es cuando la posición del tornillo o la presión de inyección alcanzan un valor fijo.

El molde

Los moldes en el proceso de moldeo por inyección son bloques de metal huecos en los que se inyecta plástico fundido para crear una determinada forma. Estos bloques metálicos cuentan con numerosos orificios perforados que sirven para regular la temperatura a través de agua caliente, aceite o calentadores.

A través de un bebedero, el plástico fundido se introduce en el molde y llena las cavidades mediante canales y compuertas. Después de esto, y tras finalizar el proceso de enfriamiento, el molde se abre. Es entonces cuando la varilla expulsora de la máquina de moldeo, empuja la placa del molde para expulsar la moldura.

La moldura

La moldura está formada por un bebedero que se usa para introducir el plástico fundido. También hay una corredera por donde fluye el material hasta las cavidades. Debido a que no es factible obtener un solo producto en una única inyección, normalmente se construye un molde con varias cavidades conectadas a una corredera. De esta manera es posible fabricar múltiples productos en una sola inyección.

Si la corredera a cada cavidad tiene diferentes longitudes, es posible que las cavidades no se llenan al mismo tiempo. Esto significa que, cavidad por cavidad, las propiedades de las molduras, sus dimensiones, o su apariencia, suelen ser diferentes. Como resultado, la corredera normalmente se diseña para que la longitud desde el bebedero hasta la cavidad, sea la misma.

La reutilización de materiales

La reutilización de materiales es parte importante del proceso de moldeado por inyección. En este caso, tanto los bebederos, como las correderas en medio de las molduras no son parte del producto final. Estos elementos en ocasiones se desechan, pero la mayoría de las veces se pulverizan finamente y se reutilizan como materiales de moldeo.

Sin embargo, existe el riesgo de que las características de los plásticos se deterioren como consecuencia del proceso de moldeo original. Para evitar que esto suceda, los materiales reutilizados se mezclan con frecuencia con pellets vírgenes antes de emplearlos como materiales de moldeo.

Debido a que una proporción alta de materiales reutilizados puede degradar las cualidades originales de los polímeros, el límite máximo permisible para la proporción de materiales reutilizados en el moldeo por inyección es de aproximadamente el 30%.

La condición del moldeo

La condición de moldeo implica factores como la temperatura del cilindro, la velocidad de inyección, y la temperatura del molde. También se consideran otros parámetros especificados en la máquina de moldeo para producir los moldes deseados. En consecuencia, la cantidad de condiciones que se pueden combinar es infinita.

El aspecto, las dimensiones y las cualidades mecánicas de los artículos moldeados varían mucho según las condiciones elegidas. Como resultado, la selección de las mejores condiciones de moldeo requiere experiencia y tecnología comprobada.

Paso a paso en el proceso de moldeo por inyección

En las diferentes etapas del proceso de moldeo por inyección, se tienen en cuenta el diseño de las piezas, la creación de herramientas y la fabricación de productos de plástico moldeado de forma eficiente.

Si bien hay múltiples configuraciones y factores involucrados, los pasos que se siguen en el moldeo por inyección son los mismos en todos los casos. A continuación se describe el proceso más básico:

1. El molde se cierra

El proceso de moldeo por inyección comienza cuando el molde de la máquina de moldeo se cierra. Es en este momento cuando se activa el temporizador del ciclo de moldeo por inyección.

En algunas circunstancias, como cuando se utilizan robots, el proceso de moldeo se realiza «pieza por pieza”. Esto significa que el proceso comienza y se detiene cuando el robot recibe una pieza nueva, o cuando la pieza entra en contacto con la cinta transportadora.

2. La inyección

Como su nombre lo indica, este paso consiste en la inyección del material plástico fundido en el molde. El aire desplazado escapa a través de los orificios de ventilación conforme el material fundido ingresa al molde. Para garantizar que el molde se llene adecuadamente, el diseño de la corredera, la compuerta y la ventilación son fundamentales.

3. Enfriamiento

En esta etapa del proceso, se permite que la pieza se enfríe el tiempo necesario para solidificar el material después de haberlo vertido en el molde. El tiempo que tarda una pieza en enfriarse está determinado por el tipo de plástico utilizado y el grosor de la pieza. Cada molde cuenta con líneas internas de enfriamiento o calentamiento, que hacen circular el agua a través del molde. De esta manera, el molde siempre se mantiene a una temperatura constante.

4. Plastificar la resina

Durante esta etapa, la pieza se deja enfriar. Al mismo tiempo, el tornillo del cilindro se retrae, lo que permite que la resina plástica adicional de la tolva de material ingrese al cilindro. Por su parte, las bandas calentadoras están diseñadas para mantener el cilindro a la temperatura adecuada, en función del tipo de resina utilizada.

5. La expulsión

Esta es la penúltima etapa en el proceso de moldeo por inyección. Lo que sucede aquí es que el molde se abre, y luego, una varilla de eyección mueve los pines expulsores hacia adelante. La pieza cae en un contenedor que está colocado justo debajo del molde.

6. Se remueve la corredera y se procede con el embalaje

El proceso continúa incluso después de que el ciclo de la máquina de moldeo por inyección termina en el paso anterior. Los operadores de la máquina o los robots, retiran los componentes utilizables de la corredera de manera regular.

La corredera es el trayecto a lo largo del cual el plástico llena el orificio del molde. Como se indicaba anteriormente, y con el objetivo de reducir los gastos y disminuir el efecto ambiental, muchas correderas se trituran y reciclan.

Después de eso, los componentes utilizables se pesan, se contabilizan, y se empaquetan para ensamblarlos o enviarlos.

Pros y contras del moldeo por inyección

Las ventajas del moldeo por inyección de plástico incluyen una excelente precisión y repetibilidad, así como velocidad, bajo costo por pieza y el hecho de que se pueden usar una amplia gama de plásticos. Un costo inicial y un tiempo de entrega más altos que algunos otros procesos, se consideran sus principales desventajas.

Ventajas del moldeo por inyección

Precisión

El moldeo por inyección es ideal para artículos muy detallados. A diferencia de otros procesos, permite incluir más elementos con tolerancias muy pequeñas. Se pueden utilizar molduras que caben en la palma de la mano, y con protuberancias, inserciones de metal, núcleos laterales y orificios creados por una herramienta con una función de cierre deslizante. Todas ellas tienen muchas características disponibles en un espacio corto. Hacer esto con fabricación de plástico sería poco práctico, y mediante el procedimiento de formación al vacío sería imposible.

Bajo costo por pieza

Si bien la máquina de moldeo por inyección de plástico tiene una gran inversión inicial, el costo por pieza es extremadamente económico después de eso. Otros procedimientos de procesamiento de plástico, como el pulido, pueden requerir múltiples operaciones.

La ventaja del moldeo por inyección es que puedes manejar todo a la vez. Costaría mucho dinero mecanizar cada pieza con CNC. En consecuencia, el moldeo por inyección es el camino a seguir si se desea pasar a la producción total.

Alta repetibilidad

Otro beneficio del moldeo por inyección es que una vez que se crea la herramienta de molde, puedes hacer piezas idénticas una y otra vez. Adicionalmente, una herramienta de molde bien hecha durará mucho tiempo si los operarios de la máquina de moldeo la cuidan adecuadamente.

Elección de materiales

Para el moldeo por inyección de plástico, hay una gran cantidad de materiales para elegir. Plástico antiestático, caucho termoplástico, polímeros resistentes a químicos, infrarrojos, biocompostables, son solo algunos ejemplos.

Si hablamos de tonalidades, hay una paleta de colores casi ilimitada. Hoy en día son muy populares las molduras en color negro opaco, compuestas de óxido de fenileno, un polímero rígido y resistente a las llamas.

Rapidez

En el moldeo de piezas por inyección es posible realizar el proceso en periodos de tiempo de hasta 10 segundos. Cuando se combina esto con una herramienta de moldeo por inyección de impresión múltiple, puedes producir rápidamente una gran cantidad de productos.

Debido a que el plástico es un material especial con muchas características para moldearlo correctamente, es posible que se lleve un poco más de tiempo. Sin embargo, con aproximadamente 50 segundos en cada cavidad por hora, sería factible producir 70 piezas por hora.

Comparado con el mecanizado CNC único llevaría medio día conseguir la misma cantidad de piezas, y ni qué decir de la impresión 3D, donde el tiempo sería mucho más prolongado.

Acabados superficiales especiales, grabado e impresión

Una gran ventaja del moldeo por inyección, es que la herramienta de moldeo se puede crear con un acabado particular, el cual quedará reflejado en el moldeado además de una variedad de colores. Es posible elegir entre una diversidad de acabados, como aspecto de cuero, tacto suave, alto brillo, etc.

También se pueden grabar logotipos u otro texto en la herramienta. Incluso es posible imprimir las molduras porque hay una variedad de tintas que funcionan bien en plástico.

Poco desperdicio de materiales

El moldeo por inyección puede producir una gran cantidad de piezas. Los bebederos y coladas, que son trozos sobrantes de plástico formados por las correderas a través de los cuales el material plástico llega al molde, también se pueden volver a triturar y reutilizar. Por lo tanto, es un proceso en el que hay muy poco desperdicio de materiales.

Desventajas del moldeo por inyección

Alto costo inicial

La principal desventaja del moldeo por inyección, es que antes de comenzar con la producción, a menudo se requieren numerosas rondas de diseño y modelado. Luego de esto, es necesario diseñar y fabricar la herramienta de moldeo por inyección para realizar los moldeados.

La herramienta de moldeo es un equipo complejo que requiere mucho personal, material y tiempo de mecanizado para su creación. Además, es la parte más costosa de producir moldes de inyección. Por supuesto, una vez que todo está hecho, el costo de las piezas es bastante bajo y la repetibilidad de cientos de miles de molduras es muy alta.

Limitaciones de tamaño en piezas grandes

Para crear moldes de inyección de plástico, se requieren máquinas masivas. Las piezas grandes requieren una herramienta de molde de gran tamaño y, por lo tanto, son muy costosas de producir. En estas circunstancias, y dependiendo del tipo de producto requerido, una técnica como la fabricación plástica puede ser una mejor alternativa.

Plazo de entrega inicial

Otra desventaja del moldeo por inyección, es que la fase de diseño, las pruebas y la producción de herramientas pueden llevar meses desde la concepción del producto hasta el artículo terminado.

A pesar de ello, si sabe exactamente lo que se quiere, es posible obtener las molduras terminadas en tan solo seis semanas. Y tal como se indica en la sección de los beneficios, una vez que la herramienta está en su lugar, ejecutar las molduras toma muy poco tiempo, especialmente si tiene una herramienta de moldeo de impresión múltiple.

Se requiere un diseño cuidadoso

Para minimizar los problemas con las herramientas, como la socavación, características bloqueadas y ángulos de inclinación insuficientes, es necesario diseñar cuidadosamente las molduras de plástico.

Además, el material y la temperatura deben tenerse en cuenta al diseñar la pared. Si esto no sucede, es posible que el molde no se llene por completo. Para garantizar que el producto sea estéticamente aceptable, es necesario tener en cuenta la ubicación de los eyectores y las líneas de enfriamiento.