Proceso de moldeo por inyección rápida

El moldeo por inyección rápida se refiere al proceso que utiliza técnicas de moldeo por inyección para permitir la producción rápida de piezas de plástico de alta calidad. Al integrar velocidad y eficacia con ingeniería, se fabrican muchos productos industriales y de consumo duraderos con un bajo coste de utillaje. Las herramientas de mecanizado de control numérico y las varillas de aluminio son los equipos más comunes utilizados en RIM, lo que ayuda a reducir el plazo de entrega y los costes de producción. La RIM desempeña un papel importante en la creación rápida de prototipos y, por tanto, sirve de puente entre la creación de prototipos y la producción a gran escala. Las piezas producidas mediante RIM pueden variar entre unas pocas unidades y miles de piezas. Por lo tanto, este proceso lo convierte en una elección acertada para las industrias que consideran la velocidad, la flexibilidad del diseño y la fabricabilidad.

Métodos para lograr un moldeo por inyección rápido

El moldeo por inyección rápida es una versión simplificada del moldeo por inyección tradicional cuyo principal objetivo es producir piezas en un plazo más corto. Lograr este proceso requiere técnicas innovadoras y tecnología avanzada para alcanzar el objetivo de refinar el diseño. Este método ha transformado la forma en que las industrias desarrollan sus productos. Tanto si es usted un diseñador de productos como un fabricante que busca mejorar su producción, es esencial explorar los métodos utilizados para lograr este proceso.

Creación rápida de prototipos para moldes

La creación de prototipos se refiere a la creación de un modelo totalmente funcional de un nuevo diseño destinado a ser mejorado o perfeccionado antes de la producción en serie. La creación de prototipos es un valioso seguro contra defectos de diseño, tolerancias o ajustes y calidad. La creación rápida de prototipos permite la fabricación rápida de moldes e insertos de moldes, lo que facilita un moldeo por inyección más rápido. Para conseguirlo se utilizan medios como:

1. Impresión 3D

Esta tecnología permite crear diseños de moldes con un cierto nivel de complejidad, a diferencia de otros métodos tradicionales de fabricación de moldes como el mecanizado CNC. El material se deposita capa a capa basándose en diseños CAD. En comparación con los procedimientos convencionales de fabricación de moldes, la fabricación aditiva es excelente en geometrías complejas, prototipado rápido y producción de bajo volumen. Los moldes impresos en 3D también tienen una mayor compatibilidad de materiales y suelen ser ideales para la fundición de silicona y metal. Los materiales más utilizados son la resina SLA (estereolitografía) o los polímeros rellenos de metal.

2. Sinterización directa de metales por láser (DMLS)

El DMLS es una forma más avanzada de impresión 3D. Suele utilizarse para crear moldes de metal. Un láser de alta potencia funde los polvos y depósitos metálicos para construir el molde directamente a partir de datos CAD.

Moldes de aluminio

Las aleaciones de aluminio se consideran la mejor alternativa a los moldes de acero, ya que son más rápidas para la máquina. Además, el aluminio aumenta la resistencia y dureza del molde, al tiempo que ofrece las ventajas de la ligereza y la conductividad térmica. También son más baratos, aproximadamente la mitad que los moldes de acero.

Los moldes de inyección de aluminio son una mejor opción que los moldes impresos en 3D, ya que estos últimos limitan el material y la complejidad de la pieza y no ofrecen una gran precisión dimensional. Por tanto, los moldes de inyección de aluminio son los más adecuados para prototipos y producciones cortas ru

Herramientas blandas

Se trata de cavidades cortadas a partir de materiales no metálicos o más blandos, como uretano, silicona y algunos tipos de plástico, para facilitar el mecanizado de las cavidades. En este caso, la durabilidad y la vida útil no son requisitos primordiales, por lo que resultan ideales para la creación de prototipos y una producción limitada.

Sistemas de moldes modulares

 El conjunto de molde modular comprende un lado fijo (base normalizada) y un lado expulsor que forman los módulos intercambiables. Estos módulos incluyen una corredera y módulos ciegos. Los componentes intercambiables (insertos personalizados) permiten al fabricante adaptarse a moldes de diferentes aplicaciones y diseños sin necesidad de una herramienta completamente nueva. Los insertos se diseñan con geometrías de pieza especificadas, ya que la base permanece constante a lo largo de varios proyectos. En la mayoría de los casos, admite la producción de bajo volumen, pero mediante la modificación y mejora de los insertos, es posible alcanzar volúmenes mayores.

Utillaje para puentes

El moldeo por inyección rápida utiliza utillaje puente para ofrecer soluciones temporales actuando como puente entre la creación de prototipos y la producción a gran escala. Los fabricantes lo utilizan para satisfacer necesidades de producción inmediatas mientras desarrollan moldes permanentes.

Diseño y simulación digital de moldes

El diseño y la simulación digital de moldes son tecnologías avanzadas que no pueden ignorarse en los procesos modernos de moldeo por inyección. Los fabricantes pueden aprovechar software avanzado como CAD y CAE para optimizar los diseños de moldes y lograr una mayor precisión. Además, el mecanizado rápido y de alta velocidad ayuda a acelerar la producción de herramientas.

Diferencias entre el moldeo por inyección tradicional, el moldeo por inyección rápida y el moldeo por inyección de prototipos

Estos procesos comparten el principio básico de inyectar material fundido en un molde. Sin embargo, se distinguen por su rapidez y flexibilidad. Moldeo por inyección tradicional se asocia a la producción de grandes volúmenes, lo que exige una mayor vida útil de las herramientas y más tiempo. Moldeo por inyección rápida se centra en un proceso de producción aumentado, lo que la hace adecuada para tiradas cortas y plazos de entrega cortos.

Por otro lado, moldeo por inyección de prototipos es un método de producción que ofrece la creación rápida de prototipos antes de la producción real de grandes volúmenes. La creación de prototipos es una forma de disponer de un modelo de un nuevo diseño para fabricar piezas a medida o mejorar un diseño existente.

Ventajas y puntos innovadores del proceso de moldeo por inyección rápida

Velocidad y eficacia

Es una de las ventajas más significativas del moldeo por inyección rápida. Este proceso permite fabricar piezas en días o unas pocas semanas en lugar de meses. Los prototipos se desarrollan más rápido y llegan a las fases de producción. Esto ayuda a adelantarse a los competidores en el mercado y a probar conceptos. El uso de tecnología avanzada para mantener la consistencia y la calidad en la producción conduce a un proceso de producción continuo y a la eficiencia.

Relación coste-eficacia

El RIM es más asequible, sobre todo para prototipos y producciones de volumen bajo o medio. La elección de moldes de aluminio y mecanizado CNC minimiza los costes de utillaje, ya que el aluminio es menos caro que los moldes de acero. Esta asequibilidad permite a las empresas mantener una producción de alta calidad dentro de un presupuesto controlado.

Flexibilidad de diseño

La flexibilidad del diseño del utillaje permite crear diseños intrincados y geometrías complejas. También permite personalizar los moldes mediante acciones laterales e insertos de carga manual.

Fabricación sostenible y reducción de residuos

La exactitud y precisión del moldeo por inyección rápida se traducen en una reducción de los productos de desecho conforme a las prácticas respetuosas con el medio ambiente. La conservación de los recursos mediante el uso eficiente de los materiales contribuye a la sostenibilidad y ayuda a mantener la huella medioambiental.

Integración de la fabricación aditiva.

El uso de la impresión 3D permite el desarrollo de insertos de molde detallados en materiales como SLA resina o polímeros rellenos de metal. Estas características no se consiguen fácilmente mediante el mecanizado tradicional.

Control de calidad y repetibilidad

Adoptar sistemas de supervisión y control de calidad en tiempo real ayuda a mantener los ciclos de producción y garantiza que cada componente satisface los requisitos y las normas establecidos.

La supervisión continua mediante el control estadístico del proceso (CEP) garantiza que los componentes sean coherentes y se ajusten a los datos estadísticos.

Demandas generales de los clientes y análisis coste-beneficio del moldeo por inyección rápida

Atender las demandas críticas de los clientes es uno de los muchos factores que intervienen en el análisis coste-beneficio del moldeo por inyección rápida. Normalmente, los clientes dan prioridad a la flexibilidad, la velocidad, la rentabilidad y la calidad, y el moldeo por inyección rápida equilibra estas demandas ofreciendo a los fabricantes una relación coste-beneficio.

Exigencias de los clientes

Plazos de entrega más cortos y los ciclos de producción rápidos permiten a los clientes satisfacer las demandas del mercado, como los cambios en las tendencias de los productos y el lanzamiento de nuevos productos. El moldeo por inyección rápida aborda esta cuestión en comparación con los procesos tradicionales.

Flexibilidad de diseño: Los prototipos y las producciones de bajo volumen pueden soportar frecuentes alteraciones del diseño. Esta flexibilidad permite a los clientes adaptarse a los cambios que se producen durante las fases de desarrollo.

Alta calidad y precisión: Una de las principales expectativas de los clientes es la calidad constante de las piezas. Independientemente de la velocidad, el producto debe garantizar tanto la funcionalidad como la estética.

Rentabilidad: Los clientes necesitan soluciones de producción asequibles sin sacrificar la calidad. El uso de una herramienta blanda como el aluminio reduce los costes de producción iniciales.

Análisis coste-beneficio

Rentabilidad: El moldeo por inyección rápida utiliza soluciones rentables, como moldes de aluminio, para reducir los costes de inversión iniciales. Su precisión y exactitud minimizan el desperdicio de material durante la producción. Las tiradas de bajo volumen alivian la necesidad de costosos moldes endurecidos.

Velocidad: Industrias como la electrónica de consumo y los dispositivos médicos obtienen una ventaja competitiva cuando sus productos se presentan más rápidamente en el mercado. La creación y prueba rápidas de prototipos reducen los plazos de desarrollo del producto.

Calidad frente a durabilidad: Las piezas de alta calidad producidas mediante inyección rápida garantizan la satisfacción del cliente sin sacrificar el rendimiento. Aunque los moldes pueden no durar más que los moldes de acero tradicionales, son adecuados para producciones bajas o medias.

Flexibilidad y personalización-mediante el moldeo por inyección rápida, los cambios frecuentes de diseño son menos costosos. Los diseños innovadores que satisfacen las necesidades específicas de los clientes son fácilmente compatibles.

Industrias adecuadas para el moldeo por inyección rápida

1. Electrónica de consumo

Las carcasas y los componentes internos, en particular, emplean la creación rápida de prototipos para desarrollar carcasas y fundas para smartphones, tabletas y wearables. La capacidad de producir piezas con tolerancias ajustadas permite que encajen perfectamente en los dispositivos. Las posibles alteraciones rápidas de los diseños garantizan que el producto cumpla los requisitos de los clientes en cuanto a estética y funcionalidad.

2. Industria aeroespacial

La rápida creación de prototipos para pruebas y validación beneficia a la industria aeroespacial por sus estrictas normas de seguridad y rendimiento. Los ingenieros y diseñadores pueden diseñar y optimizar rápidamente los componentes antes de iniciar la producción a gran escala. Los componentes ligeros y de alta resistencia, como la cabina interior y los conductos de aire, aprovechan el moldeo por inyección rápida.

3. Industria del automóvil

Con los recientes cambios en la evolución de la industria del motor hacia los coches eléctricos y los vehículos autónomos, RIM está desempeñando un papel fundamental en el desarrollo de prototipos de nuevos diseños. Está permitiendo al fabricante crear piezas duraderas y de alta precisión, como pomos, conectores y paneles interiores.

4. Sector de la construcción

Los materiales de construcción, como conectores, herrajes y elementos de fijación, se fabrican mediante moldeo por inyección rápida. Estas piezas deben ser duraderas y resistentes, un requisito muy importante en el sector de la construcción.

5. Agricultura

El moldeo por inyección rápida produce herramientas a medida y piezas especiales para maquinaria agrícola. La mayoría de estas máquinas funcionan en el campo, y esta tecnología crea y modifica fácilmente piezas robustas y resistentes a los rayos UV.

6. Defensa y seguridad

Equipos como armas de fuego, equipos de protección y dispositivos de comunicación deben ser duraderos y resistentes. La rapidez del proceso permite fabricar piezas críticas, garantizando que no se retrasen las operaciones urgentes de defensa.

Caso práctico: Lanzamiento de un producto para una empresa de electrónica de consumo

Una empresa líder en electrónica de consumo está desarrollando un nuevo rastreador de fitness para llevar puesto. Cumplir el ajustado plazo de entrega se ha convertido en una experiencia terrible, y están haciendo todo lo posible para que el producto salga al mercado a tiempo. El producto propuesto es una pequeña e intrincada carcasa exterior de plástico que protegería las piezas internas al tiempo que ofrecería un atractivo estético. Los métodos tradicionales de moldeo por inyección suponían un reto por el plazo de creación de las herramientas y el elevado coste inicial de producción.

Desafío

Limitación de tiempo: Se estima que el plazo de lanzamiento del producto será de 8 semanas para alinearlo con la campaña de marketing.

Complejidad del diseño: La parte externa de la carcasa tiene un diseño complejo y debe ajustarse a tolerancias estrictas para garantizar que las piezas internas encajen perfectamente en el diseño. Los clientes deberían encontrar atractivo su elegante diseño.

Coste: La tirada inicial estimada necesaria para las pruebas de mercado era de 8.000 unidades. Por tanto, la empresa pretendía evitar los gastos de los moldes de acero tradicionales.

Solución: Moldeo por inyección rápida

La colaboración con un proveedor de servicios de moldeo por inyección rápida especializado en la creación de moldes de aluminio aportó una solución. A continuación se detallan los pasos necesarios para el desarrollo del producto;

Diseño digital de moldes: Se utilizaron programas avanzados de CAD y herramientas de simulación para facilitar el diseño del molde y su mecanización.

CNC de alta velocidad La tecnología de molde de aluminio mecanizado reduce considerablemente el plazo de entrega. El molde se completó en 8 días.

Selección del material: Se eligió un polímero plástico ligero y duradero para satisfacer las normas de durabilidad y estética del producto.

El lote inicial de 8000 unidades se completó en el plazo estipulado de 7 semanas, cumpliendo las expectativas y la calidad establecidas.

Resultados

Ahorro de costes: La empresa redujo su inversión inicial eligiendo un molde de aluminio, lo que supuso un ahorro de unos 60% del coste del utillaje.

Tiempo de comercialización más rápido: El producto se completó y lanzó en el plazo fijado, lo que permitió a la empresa aprovechar la demanda estacional de los clientes.

Calidad de salida: las viviendas terminadas cumplían los estrictos requisitos de calidad y estética y garantizaban una respuesta positiva de los clientes.

Validación del mercado: La empresa recopiló las opiniones de los usuarios durante el lanzamiento del lote inicial, que se utilizarían para realizar ajustes en el diseño antes de pasar a la producción de grandes volúmenes utilizando moldes de acero.

Conclusión

Este estudio de caso demuestra cómo el moldeo por inyección rápida puede contribuir significativamente a resolver problemas económicos difíciles. Puede ayudar a las empresas a alcanzar sus objetivos y hacer realidad sus sueños. Gracias al RIM, las empresas pueden trabajar en proyectos porque saben que cumplirán los plazos, ahorrarán costes y fabricarán productos de alta calidad sin sacrificar la calidad. Este enfoque capacita a la empresa y le proporciona una ventaja competitiva en el siempre cambiante sector de la electrónica de consumo.

Resumen

 El moldeo por inyección rápida es ahora más fiable que nunca porque es una forma de producción rápida y flexible, que ha contribuido enormemente al avance de la industria manufacturera. La tecnología en constante evolución y la creciente demanda de una producción más rápida y eficaz sitúan al moldeo por inyección rápida a la vanguardia de la fabricación moderna. Por tanto, ¡el futuro es prometedor!