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Mucha gente desconoce los invaluables métodos y herramientas de fabricación actuales, pero sin ellos, las innovaciones industriales y los dispositivos tecnológicos de vanguardia no existirían. El moldeo por inyección de plástico es un ejemplo perfecto.
El plástico se ha convertido en uno de los materiales más importantes en la fabricación moderna, ya que ofrece producciones asequibles y de alta calidad, así como piezas y productos duraderos y resistentes a la corrosión. La tecnología de moldeo por inyección de plástico ha mejorado las capacidades de diseño y aplicación de los materiales plásticos.
El mundo moderno sería radicalmente diferente sin el moldeo por inyección de plástico. Profundicemos un poco más en su historia.
El moldeo por inyección de plástico se inventó a finales del siglo XIX, con la primera máquina de moldeo patentada en 1872 por dos hermanos, John e Isaiah Hyatt. Si bien el dispositivo era simple para los estándares actuales, rápidamente impulsó el crecimiento de una incipiente industria de fabricación de plásticos, donde se moldeaban peines, botones y otros artículos sencillos.
En 1903, dos científicos alemanes, Arthur Eichengrun y Theodore Becker, crearon formas solubles de acetato de celulosa; estas eran significativamente menos inflamables que las alternativas anteriores. Si bien la década de 1930 fue una época oscura para muchos, para la industria del plástico fue una década de innovación. Muchos de los termoplásticos más populares, como las poliolefinas, el poliestireno y el cloruro de polivinilo (PVC), se inventaron durante esta época.
La Segunda Guerra Mundial transformó la historia de la humanidad. La Segunda Gran Guerra popularizó la aviación, impulsó avances drásticos en la tecnología automotriz y fortaleció la economía bélica estadounidense, que posteriormente impulsaría la primera etapa de la revolución industrial de posguerra. En cuanto a los plásticos, este período también generó una gran demanda de materiales económicos y de producción en masa.
Esta demanda tras la Segunda Guerra Mundial se debió en parte a la escasez de materiales. Por ejemplo, la producción de caucho se vio interrumpida por la guerra en Asia y los ataques a las rutas marítimas. Los tanques y otras aplicaciones bélicas generaron una enorme demanda de metal. Los plásticos surgieron para cubrir esta necesidad, ofreciendo un sustituto asequible. A medida que los plásticos se popularizaron gradualmente, también lo hizo el moldeo por inyección. Su eficacia en esta época se atribuyó principalmente a la fabricación eficiente, asequible y a gran escala.
Durante la posguerra, los plásticos mantuvieron su popularidad. A medida que los líderes empresariales reconocieron las enormes ventajas en relación con los materiales de la competencia, se reevaluaron las cadenas de suministro globales y los plásticos se consolidaron en la economía y los procesos de fabricación de mediados del siglo XX.
En 1946, el inventor estadounidense James Watson Hendry construyó la primera máquina de inyección de tornillo de extrusión del mundo. Mediante un tornillo giratorio, Hendry pudo controlar mejor el proceso de inyección. Esto mejoró drásticamente la calidad de los productos. Hendry no se dio por vencido tras crear la máquina de inyección de tornillo de extrusión. Ni mucho menos.
Hendry desarrolló el primer proceso de moldeo por inyección asistido por gas, una innovación crucial que permitió la creación de productos largos, complejos y huecos. Gracias a materiales que proporcionaban mayor resistencia y menor peso, la producción de plástico superó a la de acero en la década de 1970. Para 1990, los moldes de aluminio se habían convertido en tendencia en la fabricación: una alternativa de producción más rápida y económica a los moldes de acero.
Hendry es uno de los nombres más importantes de la historia de la manufactura. Sin sus inventos, el moldeo por inyección de plástico no sería tan avanzado como lo es hoy.
Hoy en día, las oportunidades que ofrece el moldeo por inyección de plástico se aplican prácticamente en todos los sectores manufactureros: electrónica, automoción, electrodomésticos, artículos para el hogar, etc. El moldeo por inyección de plástico es un método asequible y eficaz para producir piezas y productos de alta calidad.
La tecnología actual es bastante similar a la del pasado. Sin embargo, las computadoras han simplificado todo el proceso de diseño y fabricación. Los resultados también son más precisos, y ahora las piezas de plástico suelen ser la opción preferida para aplicaciones tecnológicas y científicas avanzadas.
New Berlin Plastics se enorgullece de haber formado parte de la historia del moldeo por inyección de plástico. Fundada en 1975, New Berlin Plastics ha formado un equipo experimentado que ha logrado producir algunos de los productos plásticos de mayor calidad disponibles para una amplia variedad de industrias.
¿cuáles son las ventajas del moldeo por inyección frente a otros procesos de fabricación?
2. ¿Por qué se prefiere el moldeo por inyección a otros procesos?
3. II. Ventajas del moldeo por inyección frente a otros procesos de fabricación de plásticos
4. III. Desventajas del moldeo por inyección frente a otros procesos
5. IV. ¿Cuándo elegir el moldeo por inyección en lugar de la fabricación aditiva?
La fabricación de piezas de plástico requiere seleccionar un proceso de fabricación eficaz, preciso y rentable para lograr eficiencia, precisión y rentabilidad. De todos los métodos disponibles, el moldeo por inyección de plásticos se ha convertido en uno de los procesos preferidos por la industria debido a su versatilidad e innumerables ventajas, por lo que se está convirtiendo en el método de referencia en muchos sectores. A continuación explicaremos por qué el proceso de moldeo por inyección de plásticos se ha convertido en un método tan indispensable.
Con una demanda creciente de piezas de plástico, los fabricantes buscan formas eficaces de satisfacer los requisitos de producción sin comprometer la calidad. El moldeo por inyección ha demostrado ser una solución indispensable en la fabricación debido a su capacidad para crear piezas complejas de forma consistente. Si comprendemos sus ventajas, podremos apreciar su importancia en diversos sectores y cómo su introducción podría revolucionar producción de componentes de plástico.
El moldeo por inyección ha ganado una preferencia significativa sobre otros procesos de fabricación debido a varias razones de peso. Veamos por qué proceso de moldeo por inyección de plástico en la industria y examinar sus principales ventajas:
El moldeo por inyección permite fabricar piezas muy precisas y complejas con gran exactitud. El proceso consiste en inyectar material plástico fundido en un molde diseñado a medidalo que permite reproducir detalles intrincados de forma coherente. Este nivel de precisión es vital en industrias como la aeroespacial, la automovilística y la médica, donde la más mínima desviación puede tener graves consecuencias. La capacidad de fabricar piezas complejas con geometrías y características intrincadas diferencia al moldeo por inyección de otros procesos.
El moldeo por inyección es famoso por su eficacia y su gran capacidad de producción. El proceso facilita la creación de múltiples piezas simultáneamente mediante el uso de moldes con múltiples cavidades. Esto aumenta la eficacia de la producción, ya que cada ciclo de la máquina de moldeo puede producir múltiples piezas acabadas. La capacidad de producir un gran número de piezas en poco tiempo hace que el moldeo por inyección sea ideal para producción de gran volumen tiradas. Esta eficacia se traduce en ahorro de costes y plazos de entrega más cortos, lo que la convierte en la opción preferida de los fabricantes.
Además, el moldeo por inyección ofrece ciclos de producción más rápidos que muchos otros procesos. La naturaleza automatizada de los equipos de moldeo por inyección y el funcionamiento continuo permiten una producción rápida y sin interrupciones. La capacidad de cumplir plazos de producción ajustados y satisfacer las demandas de los clientes en el momento oportuno aumenta aún más el atractivo del moldeo por inyección.
En conclusión, la precisión del moldeo por inyección, su capacidad para manejar diseños complejos y sus eficientes capacidades de producción lo convierten en la opción preferida para fabricación de piezas de plástico. El énfasis que pone el proceso en la precisión, unido a su eficacia a la hora de producir grandes cantidades de piezas, lo diferencia de otros procesos de fabricación. A medida que la tecnología sigue avanzando, el moldeo por inyección está a punto de mejorar aún más la eficiencia de la producción y revolucionar el panorama de la fabricación.
El moldeo por inyección destaca por conseguir una alta precisión y una calidad constante en las piezas fabricadas. El proceso utiliza moldes a medida que moldean con precisión el material plástico fundido. Este nivel de control garantiza que cada pieza moldeada por inyección se produzca con una precisión excepcional, cumpliendo las estrictas tolerancias exigidas en sectores como el aeroespacial y el médico. Una calidad constante es crucial para aplicaciones en las que la fiabilidad y el rendimiento son primordiales.
El moldeo por inyección ofrece importantes ventajas de coste, sobre todo para series de producción de gran volumen. Los costes iniciales de utillaje pueden ser superiores a los de otros procesos, pero el coste por unidad disminuye a medida que aumenta el volumen. La utilización de moldes con múltiples cavidades permite fabricar varias piezas al mismo tiempo, lo que maximiza la eficacia de la producción y reduce los costes. La capacidad de crear piezas de plástico idénticas a un ritmo rápido garantiza la rentabilidad en la fabricación de grandes volúmenes.
El moldeo por inyección admite una amplia gama de materiales plásticos, como termoplásticos, elastómeros y polímeros termoestables. Esta versatilidad permite a los fabricantes seleccionar el material más adecuado para cada aplicación en función de sus propiedades físicas y químicas. Además, moldeo por inyección de plástico permite flexibilidad en el diseño, facilitando la integración de características complejas, como socavados, insertos, nervaduras, resaltes y paredes delgadas. Esta flexibilidad permite a los diseñadores crear productos innovadores y funcionales con detalles intrincados.
El moldeo por inyección genera un mínimo de residuos durante el proceso de fabricación. Cualquier plástico no utilizado o de desecho puede reciclarse y reutilizarse, lo que reduce el impacto medioambiental. Esta capacidad de reciclaje está en consonancia con las prácticas sostenibles y la creciente demanda de soluciones de fabricación respetuosas con el medio ambiente. Al minimizar los residuos plásticos y promover el reciclaje, el moldeo por inyección contribuye a un enfoque de la producción más responsable con el medio ambiente.
El moldeo por inyección permite ciclos de producción más rápidos que muchos otros procesos de fabricación. La naturaleza automatizada del equipo, junto con el funcionamiento continuo, garantiza una producción rápida y eficaz. La alta tasa de producción y la eficacia de los equipos de moldeo por inyección permiten fabricar un gran número de piezas en poco tiempo. Esto resulta especialmente ventajoso para cumplir plazos ajustados y satisfacer demandas de gran volumen.
El moldeo por inyección demuestra su compatibilidad con diversos materiales, lo que amplía su gama de aplicaciones. El proceso puede sustituir componentes metálicos por plástico, ofreciendo ahorro de costes y versatilidad. Las piezas de plástico moldeadas por inyección pueden presentar propiedades prácticamente idénticas a las de sus homólogas metálicas, lo que las hace adecuadas para una amplia gama de industrias, como la automoción, la electrónica y los bienes de consumo. La capacidad de fabricar diseños de piezas complejos, ajustándose a los elementos clave del diseño y consiguiendo tolerancias ajustadas, aumenta aún más la versatilidad del moldeo por inyección.
Al aprovechar estas ventajas, el moldeo por inyección demuestra ser un proceso de fabricación rentable, versátil y respetuoso con el medio ambiente, capaz de producción de componentes de moldeo de plástico de alta calidad eficientemente. Su compatibilidad con diversos materiales, flexibilidad de diseño y mínima generación de residuos sitúan al moldeo por inyección como una opción líder en el ámbito de los procesos de fabricación de plásticos.
Aunque el moldeo por inyección ofrece numerosas ventajas, es importante tener en cuenta sus limitaciones y posibles desventajas:
El moldeo por inyección implica la creación de moldes personalizados, lo que puede suponer unos costes iniciales de utillaje superiores a los de otros procesos de fabricación de plásticos. El diseño y la fabricación de los moldes requieren conocimientos y equipos especializados. Estos costes iniciales pueden suponer un obstáculo para proyectos a pequeña escala o de creación de prototipos, por lo que el moldeo por inyección resulta menos económico para series de producción de bajo volumen.
El proceso de diseño y fabricación de moldes para moldeo por inyección puede llevar un tiempo considerable. La complejidad del diseño de la pieza, los requisitos de precisión y la necesidad de múltiples iteraciones pueden alargar el plazo de entrega. Este plazo de entrega más largo debe tenerse en cuenta en los calendarios de los proyectos, especialmente cuando se trata de plazos ajustados.
El moldeo por inyección está optimizado para series de producción de gran volumen debido a los costes iniciales de utillaje y al mayor tiempo de preparación. En consecuencia, puede no ser rentable para la producción de bajo volumen o prototipos donde las cantidades requeridas son relativamente pequeñas. Otros procesos de fabricación, como la impresión 3D o el mecanizado CNC, son más adecuados para estos casos, ya que ofrecen más flexibilidad y menores costes de preparación.
Es esencial evaluar los requisitos específicos de un proyecto cuando se considera el moldeo por inyección como proceso de fabricación. Aunque ofrece numerosas ventajas para la producción de grandes volúmenes, deben tenerse en cuenta sus costes iniciales más elevados, el mayor tiempo necesario para el utillaje y su viabilidad limitada para la producción de pequeños volúmenes. Al conocer estas limitaciones, los fabricantes pueden tomar decisiones informadas sobre el proceso de fabricación más adecuado para sus necesidades específicas.
El moldeo por inyección y la fabricación aditiva (comúnmente conocida como impresión 3D) son dos procesos de fabricación distintos, cada uno con sus propios puntos fuertes y limitaciones. Aunque la fabricación aditiva ha ganado popularidad en los últimos años, hay situaciones específicas en las que el moldeo por inyección sigue siendo la opción preferida. Veamos en qué casos es preferible el moldeo por inyección a la fabricación aditiva:
El moldeo por inyección es muy eficaz para series de producción de gran volumen. La capacidad del proceso para producir un gran número de piezas en poco tiempo, especialmente con el uso de moldes multicavidad, lo hace más rentable para la fabricación a gran escala. En cambio, la fabricación aditiva, aunque versátil, puede llevar mucho tiempo y ser menos eficiente para producir grandes cantidades de piezas.
Cuando la precisión y la exactitud son cruciales, moldeo por inyección ofrece claras ventajas. El proceso permite la producción de piezas con tolerancias estrechas y detalles intrincados de forma consistente. Esta precisión es especialmente importante en industrias como la aeroespacial, la automovilística y la médica, donde la fiabilidad y el rendimiento de los componentes son primordiales. La fabricación aditiva, aunque mejora en precisión, no puede igualar el nivel de precisión que se consigue con el moldeo por inyección.
El moldeo por inyección ofrece una gama más amplia de opciones de materiales en comparación con la fabricación aditiva. Los fabricantes pueden elegir entre una gran variedad de materiales plásticos con propiedades físicas y químicas específicas adaptadas a los requisitos de su aplicación. Esta versatilidad permite producir piezas con propiedades mecánicas, térmicas o de resistencia química superiores. La fabricación aditiva, por el contrario, tiene limitaciones en la selección de materiales, con una gama más reducida de materiales disponibles.
Para grandes volúmenes de producción, moldeo por inyección ofrece ventajas de coste frente a la fabricación aditiva. Aunque los costes iniciales de utillaje para el moldeo por inyección pueden ser más elevados, el coste por unidad disminuye significativamente a medida que aumenta el volumen de producción. La velocidad y la eficacia del moldeo por inyección contribuyen a su rentabilidad para la fabricación a gran escala. La fabricación aditiva, aunque ofrece flexibilidad en el diseño y la creación de prototipos, puede ser más costosa para producir grandes cantidades de piezas.
En resumen, el moldeo por inyección es preferible a la fabricación aditiva en situaciones que requieren una producción de gran volumen, precisión, una amplia gama de selección de materiales y rentabilidad. Cuando el volumen, la complejidad de la pieza y el rendimiento del material son consideraciones clave, la eficiencia, la precisión y las ventajas de coste del moldeo por inyección lo convierten en la opción preferida para muchas industrias. La fabricación aditiva, con sus puntos fuertes en la creación de prototipos y la personalización, sigue siendo valiosa para la producción de bajo volumen, la creación rápida de prototipos y la iteración del diseño.
El moldeo por inyección se erige como un proceso de fabricación muy ventajoso para fabricación de piezas de plásticoque ofrece multitud de ventajas. A lo largo de este artículo, hemos explorado las razones por las que el moldeo por inyección es preferible a otros procesos, destacando su precisión, eficiencia, amplia selección de materiales y flexibilidad de diseño.
La precisión que se consigue con el moldeo por inyección permite fabricar piezas intrincadas y complejas con notable exactitud, cumpliendo las estrictas tolerancias que exigen sectores como el aeroespacial y el médico. La eficiencia del proceso, unida a la capacidad de producción de grandes volúmenes, garantiza la rentabilidad y la reducción de los plazos de entrega, lo que lo convierte en una opción ideal para la fabricación a gran escala.
La amplia gama de materiales plásticos compatibles con el moldeo por inyección proporciona a los fabricantes la flexibilidad necesaria para seleccionar los materiales que mejor se adapten a los requisitos específicos de su aplicación. Esta versatilidad, combinada con la flexibilidad de diseño que ofrece el moldeo por inyección, permite integrar características complejas y crear piezas de plástico innovadoras y funcionales.
A pesar de la aparición de nuevas tecnologías, el moldeo por inyección sigue dominando la industria manufacturera. Su eficacia demostrada, su calidad constante y su rentabilidad lo convierten en la opción preferida de una amplia gama de industrias, como la automovilística, la médica y la de bienes de consumo. La capacidad del proceso para producir piezas de plástico de alta calidad de forma eficiente, con un mínimo de residuos y en grandes volúmenes, consolida su posición como método de fabricación líder.
A medida que la demanda de piezas de plástico sigue creciendo, el moldeo por inyección se mantiene a la vanguardia de la industria, impulsando la innovación y satisfaciendo las necesidades cambiantes de diversos sectores. Sus ventajas, como la precisión, la eficiencia, la selección de materiales y la flexibilidad de diseño, hacen del moldeo por inyección un proceso indispensable para los fabricantes que buscan ofrecer… componentes de plástico de alta calidad a una amplia gama de industrias
IMPORTANCIA DEL ENFRIAMIENTO
Refrigeración en el proceso de inyección de plástico
El proceso de inyección de plástico es, actualmente, uno de los sistemas más comunes para la transformación del plástico y la obtención de piezas muy diversas.
El moldeo por inyección de plástico consiste en fundir el plástico, el cual es inyectado a presión en un molde cerrado que tiene tallada la geometría de la pieza a conseguir. Una vez que la pieza ha solidificado, se abre el molde para extraer la misma y se repite el proceso.
Proceso de funcionamiento de máquinas inyectoras de plástico
Aspectos a tener en cuenta para una correcta refrigeración de los moldes y conseguir aumentar la producción
Temperatura del agua
Una buena forma de conseguir mayor número de piezas es conseguir que la solidificación se consiga en el menor tiempo posible, mejorando así la calidad final.
Para ello, debemos enfriar el molde mediante agua fría que pasa por los canales de refrigeración del molde.
Parece lógico pensar que, cuanto más fría esté el agua de refrigeración, más rápidamente se solidificará el plástico del interior del molde y más rápido será el proceso. En este punto hay que tener especial cuidado, ya que se puede producir condensación en las paredes de molde, afectando a la calidad de la pieza.
Por esta y más cuestiones, es muy importante la labor del técnico de inyección, que sabrá regular los diferentes parámetros de su inyectora de forma que podrá obtener la máxima velocidad de desmoldeo sin afectar a la calidad.
De forma muy genérica, podemos decir que la temperatura del agua de refrigeración podrá oscilar entre 7ºC y 15ºC o más, en función del tipo de plástico, de la geometría del molde, de la cantidad de materia prima que entre en el molde….
Es muy importante hacer una evaluación precisa sobre la temperatura del agua más adecuada. A menor temperatura, más número de piezas, pero no debemos olvidar que cuanto más baja sea la temperatura del agua, más coste energético nos va a suponer en la enfriadora.
Presión
Otro de los aspectos a tener en cuenta para una correcta refrigeración del molde es la presión adecuada del agua de refrigeración. Los canales de refrigeración suelen tener secciones muy reducidas, lo que por supuesto nos va a ocasionar una caída de presión muy importante.
Potencia frigorífica
Después de la temperatura del agua y de la presión quizá sea la potencia frigorífica el más relevante que siempre vendrá determinada por especialistas en base a los datos de tu sistema de producción y te aconsejarán en cuanto a la potencia frigorífica y características más adecuada de la enfriadora.
Inyectora de plástico
Molde de inyección de plástico
¿Cómo refrigeramos el circuito de hidráulicos?
En el proceso de inyección, nos encontramos con que el cierre y apertura del molde, se hace mediante unos cilindros hidráulicos, que además de hacer estas operaciones, durante el tiempo de inyección y enfriamiento en el molde, tienen que mantener la adecuada fuerza de cierre.
Estos cilindros están accionados por aceite hidráulico que, mediante una bomba, le confiere al sistema la presión necesaria para conseguir la fuerza de cierre.
Este aceite hidráulico va paulatinamente aumentando su temperatura, la cual debe mantenerse dentro de un rango que genéricamente está en torno a 50-60ºC.
Cuanto más alta sea la temperatura del aceite más rápidamente se va a deteriorar.
Para conseguir mantener la temperatura del aceite entre los valores indicados, habitualmente el circuito hidráulico lleva incorporado uno o varios intercambiadores aceite-agua, de forma que el agua que circula por uno de los circuitos refrigera al aceite que circula por el otro.
Es muy importante que este intercambiador (generalmente tubular), esté bien dimensionado para que sea capaz de refrigerar adecuadamente el aceite. Para ello hay que tener en cuenta factores como la superficie de intercambio, la velocidad de paso del agua, etc…
Como vemos, tenemos otro segundo punto de refrigeración en las inyectoras, pero a diferencia del descrito en moldes, en este caso no necesitamos agua “tan” fría.
Para la refrigeración de un circuito de hidráulicos bien dimensionado (como lo son los de la mayoría de las inyectoras actuales), necesitaremos que el agua, en el peor de los casos (verano) esté a 30ºC. Así no tendremos ninguna dificultad en mantener los valores deseados de la temperatura del aceite.
En este caso, los equipos mejor se adaptan a estas necesidades son aeroenfriadores adiabáticos o torres de refrigeración, que, en ambos casos, si están adecuadamente dimensionados, van a garantizar que en verano la temperatura máxima del agua sean 30ºC.
Como en el caso de los moldes, para el cálculo de la potencia frigorífica necesaria, lo mejor es acudir a un buen especialista.
Circuito de hidraúlicos
Otros aspectos a tener en cuenta
Hay otros aspectos, igualmente relevantes, en el cálculo de la refrigeración en inyectoras, como por ejemplo, qué tipo de circuito de refrigeración es más adecuado, ¿abierto o cerrado?.
¿Qué bombas me darán el mejor rendimiento? Pero estos aspectos los dejamos para otro artículo.
¿Qué conclusiones podemos sacar de lo anterior?
La reflexión más importante a destacar, es que la refrigeración de un sistema de inyección plantea dos necesidades diferentes en cuanto a la temperatura adecuada:
Circuito de moldes: temperatura más baja ▻ enfriadora ▻ más consumo energético
Circuito de hidráulicos: temperatura del agua más alta ▻ aeroenfriador adiabático o torre ▻ menos consumo energético.
