Descripción general de los tipos de procesos de moldeo por inyección

El moldeo por inyección es una de las técnicas de fabricación más desarrolladas en las industrias modernas. El número de sus variantes ha ido en aumento al ritmo de las crecientes demandas de producción. En este artículo, le ofreceremos una breve pero precisa descripción general de los tipos de moldeo por inyección que se utilizan actualmente.

¿Qué define el moldeo por inyección?

Moldeo por inyección El moldeo por inyección consiste en utilizar una máquina para introducir a presión un material fundido en la cavidad de un molde de acero o aluminio. Tras solidificarse y formar la pieza, esta se extrae del molde y el ciclo se repite. Un tipo de moldeo por inyección se define por tres factores clave que interactúan: la arquitectura del molde, el sistema de materiales y el método de procesamiento. Si se modifica cualquiera de ellos, la rentabilidad y la capacidad del proceso se ven afectadas.

Tipos principales de procesos de moldeo por inyección

Moldeo por inyección de termoplástico estándar

Como una de las versiones más extendidas de moldeo por inyección, el moldeo por inyección de termoplásticos estándar utiliza resinas comunes como ABS, policarbonato (PC), polipropileno (PP), nailon (PA) y mezclas como PC/ABS. Es adecuado para carcasas, soportes, biseles, piezas de electrodomésticos, cualquier cosa con paredes cercanas a las directrices convencionales (alrededor de 2-4 mm para muchas resinas) y características moderadas.

El moldeo por inyección de plástico ofrece el menor coste por pieza en grandes volúmenes, la mayor variedad de materiales y prácticas de utillaje consolidadas. Los moldes familiares y los sistemas de canal caliente ayudan a minimizar los residuos. Con una inyección y refrigeración optimizadas, los ciclos de producción son rápidos y la repetibilidad excelente. Suele ser la primera opción, salvo que la geometría o el rendimiento obliguen al equipo a optar por un proceso especializado.

Moldeo por inyección de pared delgada

El moldeo de paredes delgadas se centra en piezas más finas que las convencionales, a menudo de hasta 0,4-0,8 mm, e incluso menos, dependiendo de la resina y la longitud de flujo. Pensemos en carcasas de teléfonos inteligentes, baterías y dispositivos electrónicos de consumo de alta densidad, donde reducir incluso una décima de milímetro es crucial.

Este proceso se caracteriza por presiones y velocidades de inyección más elevadas, así como por sistemas de canales cuidadosamente equilibrados que impulsan la resina a través de conductos largos y estrechos. Los moldes requieren acero de alta resistencia, canales de flujo pulidos y una ventilación eficaz. Las máquinas necesitan una respuesta rápida y una fuerza de cierre suficiente para contrarrestar las presiones máximas en la cavidad.

Sin embargo, también tiene algunas desventajas: las herramientas son más complejas y el margen de proceso es más estrecho.

Microinyección de moldeo

El micromoldeo permite fabricar piezas con medidas en miligramos o gramos y características a microescala: chips microfluídicos, engranajes diminutos, puntas de catéteres o componentes para platinas de microscopio. El tamaño de las compuertas y los volúmenes de inyección son mínimos, y el control del tiempo de residencia es fundamental para evitar la degradación del material.

Este método de alta precisión permite crear detalles de menos de 100 µm, con tolerancias ajustadas y una dosificación ultraconsistente entre aplicaciones. Debido a la complejidad del proceso, se priorizan las resinas estables y aptas para salas blancas (PEEK, PEI, PP de grado médico). El utillaje es costoso y delicado. Sin embargo, cuando las piezas son diminutas y los volúmenes elevados, ningún otro método ofrece una repetibilidad y un coste por pieza tan competitivos.

Sobremoldeo, inserción y multicapa

Sobremoldeo

El sobremoldeo consiste en depositar un material sobre otro, generalmente un elastómero blando sobre un sustrato rígido, como el sobremoldeo antideslizante de un mango de herramienta eléctrica. Mejora la ergonomía, el sellado, la amortiguación de impactos y la estética sin necesidad de componentes de montaje.

Enfoques comunes:

• Sobremoldeo en dos etapas: primero se moldea el sustrato rígido y luego se coloca en un segundo molde para el sobremoldeo blando.
• Sobremoldeo en molde: dentro de una sola herramienta que gira o transfiere la pieza entre cavidades.

Insertar moldura

El moldeo por inserción consiste en encapsular un componente prefabricado, generalmente metálico, dentro de plástico moldeado. Entre los insertos típicos se incluyen salientes roscados, casquillos, contactos estampados, imanes o carcasas de sensores. Sustituye el ensamblaje secundario y mejora la resistencia de las uniones y la precisión de posicionamiento.

Para iniciar el proceso de fabricación, los insertos se cargan primero manualmente o mediante automatización, se sujetan mediante elementos de sujeción o vacío y, a continuación, se recubren con resina. El molde debe gestionar la dilatación térmica diferencial para evitar fisuras o tensiones en la interfaz plástico-metal.

Es ideal cuando la pieza necesita resistencia mecánica o conductividad localizada sin necesidad de fabricación totalmente metálica, como los racores Luer médicos con roscas metálicas, los clips para automóviles con superficies de desgaste de acero o los conectores con terminales integrados.

Moldeo de dos y tres componentes

El moldeo multicomponente inyecta dos o más materiales (o colores) en secuencia dentro de la misma celda y, a menudo, en el mismo molde. Placas rotatorias, mecanismos de núcleo posterior o sistemas de indexación trasladan automáticamente la pieza parcialmente formada a la siguiente cavidad. Estos sistemas proporcionan uniones perfectas, transiciones de color nítidas, sellos integrados, bisagras flexibles o combinaciones de materiales duros y blandos sin manipulación manual. Además, permite crear funcionalidades únicas, como ventanas transparentes moldeadas con cuerpos opacos.

Inyección asistida por gas/agua y coinyección

Moldeo por inyección asistido por gas

El moldeo asistido por gas inyecta un gas inerte (normalmente nitrógeno) después de que la resina llena parcialmente la cavidad. El gas forma canales huecos en las secciones más gruesas, empujando el plástico fundido hacia los extremos y dando forma a piezas con menor deformación, hundimiento y peso. Este proceso también presenta requisitos de diseño de molde específicos, ya que la ventilación y los inyectores de gas deben diseñarse cuidadosamente.

Puede producir una amplia gama de productos de plástico, incluyendo manijas grandes, marcos de televisores, componentes de muebles y piezas para el compartimento del motor de automóviles. piezas moldeadas Con nervaduras gruesas. Permite secciones cosméticas más gruesas sin marcas de hundimiento y puede reducir el tiempo de ciclo al eliminar masa que de otro modo necesitaría refrigeración.

Moldeo por inyección asistido por agua

Principio similar, medio diferente. El moldeo asistido por agua inyecta agua para crear secciones huecas, especialmente adecuado para formas tubulares largas y complejas con curvas, como manijas de puertas de automóviles, conductos de líquido lavaparabrisas y tuberías de electrodomésticos.

Este proceso de producción se caracteriza por una disipación de calor más rápida (el agua se enfría con rapidez), paredes internas lisas y secciones transversales huecas más uniformes en comparación con el gas en ciertas geometrías. El utillaje debe garantizar la gestión del agua, la resistencia a la corrosión y un drenaje preciso.

Moldeo por co-inyección (sándwich)

La coinyección produce una estructura de piel-núcleo: una piel de alto rendimiento o cosmética encapsula una resina de núcleo diferente. El núcleo puede ser de polímero reciclado, material barrera o una resina con propiedades personalizadas (por ejemplo, un núcleo espumado para aumentar la rigidez en relación con el peso). Es la mejor opción para optimizar el coste del material sin sacrificar la apariencia ni las capas de contacto reglamentarias. Los envases de alimentos suelen utilizar pieles barrera, y los bienes de consumo pueden emplear núcleos reciclados bajo una piel virgen para mejorar la estética y el rendimiento.

Elastómero, LSR y termoestable/RIM

Moldeo por inyección de caucho de silicona líquida (LSR)

El moldeo LSR utiliza sistemas de silicona bicomponentes curados con platino, dosificados y mezclados en la prensa, para luego inyectarse en un molde de canal frío donde se curan en la cavidad calentada. Dado que el LSR es un elastómero termoestable, no se vuelve a fundir: se reticula y mantiene su forma bajo calor.

El LSR ofrece una excelente resistencia química, biocompatibilidad, un amplio rango de temperaturas de servicio y es apto para salas blancas. Es ideal para productos como juntas y empaquetaduras, productos para bebés, dispositivos portátiles, componentes médicos y siliconas de grado óptico para lentes.

Moldeo por inyección de TPE/TPV y caucho

Los elastómeros termoplásticos (TPE) y los vulcanizados termoplásticos (TPV) se comportan como el caucho, pero se procesan en prensas termoplásticas estándar, lo que permite su reciclaje y el sobremoldeo sobre sustratos rígidos. Son comunes en empuñaduras, juntas, fuelles y aisladores de vibración.

Cuando se requiere caucho puro, se utilizan nitrilo, EPDM, fluoroelastómeros y moldeo por inyección de caucho, donde el material se cura dentro del molde. Los tiempos de ciclo son más largos y el utillaje debe controlar la cinética de curado y la liberación de volátiles. La selección suele depender de los objetivos de resistencia química y térmica.

Moldeo por inyección de termoestables y reactivos (RIM)

El moldeo por inyección de termoestables utiliza resinas de curado irreversible: fenólicas, epoxi y ciertos poliésteres. El moldeo por inyección reactiva (RIM) mezcla componentes reactivos de baja viscosidad (comúnmente sistemas de poliuretano) y los inyecta en el molde, donde polimerizan. Se utiliza para paneles y carcasas de gran tamaño, parachoques de absorción de energía y componentes estructurales con nervios integrados. El RIM destaca en la fabricación de piezas grandes y gruesas con menor tensión interna y menores fuerzas de cierre debido a la baja viscosidad inicial.

Dependiendo de la naturaleza de los materiales, los residuos no se pueden refundir, y las temperaturas de las herramientas y los ciclos de curado influyen considerablemente en la productividad. Sin embargo, para series cortas de piezas grandes, el moldeo por inyección de resina (RIM) suele ser más económico que el utillaje termoplástico.

Moldeo por inyección de polvo (MIM/CIM)

Moldeo por inyección de metales (MIM)

La moldeo por inyección de metal (MIM) combina polvos metálicos finos con un aglutinante polimérico para crear una materia prima que se puede moldear por inyección en formas complejas. Tras el moldeo, las piezas se someten a un proceso de desaglomeración para eliminar el aglutinante y a un proceso de sinterización para densificar el metal, alcanzando típicamente una densidad teórica de entre el 95 % y el 99 % (TP3T).

Las ventajas de esta operación radican en su excepcional resolución de detalles para componentes metálicos pequeños e intrincados, engranajes, pestillos, bisagras, instrumental quirúrgico y componentes de armas de fuego. El mecanizado MIM compite con el mecanizado CNC cuando los volúmenes son altos y las geometrías son difíciles de mecanizar.

Moldeo por inyección de cerámica (CIM)

La CIM sigue la misma lógica que la MIM, pero con polvos cerámicos como la zirconia o la alúmina. Permite fabricar componentes resistentes al desgaste, aislantes eléctricos y aptos para altas temperaturas con gran precisión, boquillas, piezas dentales y aislantes para sensores.

Conclusión

La amplia gama de procesos de moldeo por inyección pone de relieve un principio fundamental en la fabricación moderna: elegir la herramienta adecuada para cada caso específico. La existencia de tantas variantes demuestra que ningún método es universalmente superior; cada uno representa, más bien, una solución a medida.

En definitiva, la elección de un tipo específico de moldeo por inyección es una decisión estratégica que va más allá de la mera geometría de la pieza. Para seleccionar correctamente el proceso de fabricación de sus piezas, debe tener en cuenta todos los factores que influyen antes de tomar la decisión. Alternativamente, puede cooperar con un fabricante y obtener asistencia de expertos industriales..

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los principales factores de coste, además del propio molde, para estos procesos especializados?

Si bien el utillaje supone un coste inicial importante, los gastos corrientes dependen en gran medida del proceso. Entre los factores clave se incluyen el desperdicio de material (residuos de los canales de alimentación en el moldeo estándar frente a la ausencia de desperdicios en los canales calientes), el tiempo de ciclo (ciclos más largos para piezas gruesas o termoestables), las operaciones secundarias (desaglomeración/sinterización para PIM, acabado de piezas) y el nivel de automatización requerido.

¿Se pueden combinar estos diferentes procesos de moldeo en una sola pieza?

Sí, es posible. De hecho, los enfoques híbridos representan una frontera de la fabricación avanzada. Por ejemplo, una pieza podría crearse mediante moldeo asistido por gas para ahuecar una sección gruesa y luego someterse a una segunda operación para micromoldear detalles. Otro ejemplo es el uso del moldeo por inserción para colocar un componente metálico que posteriormente se recubre con un TPE de tacto suave. Sin embargo, esto suele requerir una planificación de producción sofisticada y múltiples células de fabricación.