Sugerencia de Diseño

5 consideraciones sobre el diseño para mejorar la tasa de éxito de los moldes multicavidades

Los moldes con varias cavidades pueden acelerar la producción y recortar costes, pero solo después de hacer ciertos «ajustes» a la pieza
multi-cavity mold
Este molde de ocho cavidades se usa para un volumen superior de piezas (la pieza terminada se muestra en la parte superior de la ilustración del molde).

Pasar de un molde con una sola cavidad a otro capaz de producir dos, cuatro u ocho piezas al mismo tiempo parece un modo sencillo de aumentar los volúmenes de producción y reducir los costes de las piezas. Esto puede ser cierto en muchos casos, pero solo si se dan los pasos adecuados y se realizan los trabajos previos necesarios. El diseño de una pieza para el moldeo multicavidades no es tan sencillo como copiar varias veces el archivo CAD de un molde de una cavidad.

Los factores físicos que se deben tener en cuenta a la hora de forzar la entrada del plástico fundido a través de los canales, guías y entradas de los moldes cambian al aumentar el tamaño y la complejidad de los moldes, lo cual puede afectar al rendimiento del moldeado y a la calidad de las piezas. Además, las variaciones térmicas que se dan en el cuerpo de un molde multicavidades pueden convertirse en todo un problema y el plástico debe recorrer distancias más largas hasta alcanzar la línea final. Estos dos factores aumentan el riesgo de que las cavidades no se llenen totalmente y que se hundan, provocando la deformación de las piezas tras su expulsión.

Al pasar de una herramienta de una cavidad a otra con varias cavidades, es importante reconocer que hay piezas que se comportan perfectamente en un molde de una cavidad, pero no en otros tipos de molde, al menos no sin realizar algunas modificaciones en la pieza, el proceso o incluso en el material.

Control de las entradas

Uno de los retoques necesarios se debe realizar en las entradas. Entradas para ganado, entradas para niños, la entrada E24 del aeropuerto... todas ellas están diseñadas para el control del tráfico. Las entradas utilizadas en el moldeo mediante inyección de plástico no son diferentes. Permiten que el plástico fundido fluya hasta el molde al inicio del ciclo de inyección y, a continuación, se mantienen bajo presión hasta que el molde se enfría, el plástico se solidifica y se expulsa la pieza.

A la hora de crear moldes, hay más tipos de entradas que jugadores en un equipo de fútbol. Proto Labs utiliza tres tipos diferentes. Las entradas de tipo pasador y las de punta caliente se suelen emplear en moldes de una cavidad para dar respuesta a la compleja geometría de algunas piezas y para reducir las marcas de la propia entrada, que son los pequeños restos del material que deben recortarse de la pieza acabada. Estos tipos de entrada apenas se utilizan en los moldes multicavidades. En estos moldes, se suelen utilizar las entradas de pestaña (también conocidas como puertas de borde). No solo permiten una mayor flexibilidad a la hora de ubicar las entradas, que es algo muy importante cuando se intentan combinar varias piezas en un molde, sino que las marcas de la entrada, de mayor tamaño, permiten absorber mejor las tensiones ejercidas por el flujo residual en esa sección del molde.

La ubicación de las entradas es otro ejemplo de cómo se pueden evitar costosos rediseños de piezas a la hora de pasar a los moldes multicavidades. Fijémonos en un molde para una tapa de botella de agua de plástico. Las expectativas iniciales de una producción limitada podrían indicar la necesidad de colocar la entrada en un molde de una cavidad en una ubicación determinada. Pero al aumentar al producción y cuando el responsable de la cadena de suministro decide que ha llegado el momento de invertir en una herramienta con varias cavidades, la ubicación original de la entrada puede resultar imposible de utilizar debido a los cambios en la orientación de las piezas necesaria para el moldeo multicavidades. Estos posibles problemas se podrían evitar abordando las expectativas de producción con los técnicos de atención al cliente de Proto Labs en las primeras fases del ciclo de diseño.

Recuerde que también aconsejamos no diseñar por su cuenta su propio sistema de guiado y entradas para su herramienta con varias cavidades: Proto Labs puede ayudar a facilitar el diseño de su molde multicavidades.

Acciones laterales y extracciones

Se pueden dar situaciones similares en relación con las acciones laterales. Digamos que ha diseñado un carrete ligero con orificios como un queso suizo a lo largo de cada lateral para reducir el peso. Se trata de un uso perfecto para acciones laterales, que se llevan a cabo antes de introducir el plástico en el molde, limitando el flujo de material, y que se retiran antes de la expulsión de la pieza. Aunque las acciones laterales pueden ser de gran ayuda para un molde de una sola cavidad, este accesorio de máquina de coser seguramente no sería adecuado para el uso de moldes multicavidades debido a este requisito concreto.

Los insertos cargados manualmente, o las extracciones, también se deben tener muy en cuenta. La colocación de un pequeño bloque de metal en la cavidad de un molde para crear un recorte en un componente interno, por ejemplo, es bastante sencillo en un molde con una sola cavidad. Sin embargo, este mismo uso en una herramienta con ocho cavidades requiere mucho más tiempo y se debe evitar si se desean obtener grandes cantidades en el futuro. Si este es su caso, háganoslo saber y le ayudaremos a diseñar un molde más eficiente desde el primer momento.

Un molde familiar
Este es un ejemplo de un molde familiar, utilizado para producir la pieza ilustrada, que era un componente de SubQ It, un instrumento médico utilizado para cerrar incisiones quirúrgica con grapas reabsorbibles.
Molde familia

En ocasiones, los clientes de Proto Labs utilizan moldes de serie para pequeñas producciones. Este tipo de molde se utiliza para fabricar diferentes componentes de un sistema de varias piezas, o para diferentes variaciones de un único componente, en un solo ciclo de producción. Si alguna vez ha montado un modelo de Airfix de niño (o una réplica de aeronave TIE tipo "Guerra de las galaxias" ya de adulto), estará familiarizado con este tipo de piezas. Si este es el enfoque que desea para su proyecto, prepárese para realizar algo más de trabajo y para una inversión mayor en herramientas.

Debido al diferente tamaño y geometría de las piezas, los moldes de serie suponen un mayor desafío de diseño, y puede que tenga sentido probar otras opciones de moldeo (por ejemplo, varios moldes de una sola cavidad) hasta que unos mayores volúmenes de producción amorticen su mayor coste. Dicho esto, Proto Labs ha llevado a cabo con éxito diferentes proyectos de moldes, siempre que la geometría y el tamaño de los elementos de la serie lo han permitido. No tire la toalla antes de hablar con nosotros.

Flujo sencillo

Los materiales que fluyen bien, como la goma de silicona líquida (LSR) suelen ser los más adecuados para su uso en moldes multicavidades. Debido a que la silicona fluye con más facilidad que el café un lunes por la mañana, se reducen en gran medida los problemas asociados a los moldes multicavidades y los moldes de series. Si su proyecto requiere el uso de un material flexible con una excelente resistencia y estabilidad dimensional, buen rendimiento con temperaturas extremas, resistencia química y biocompatibilidad, la LSR es una opción muy adecuada.

Para su consideración

Además de los elementos de diseño exclusivos de los moldes multicavidades, también tenemos las directrices habituales de moldeo por inyección, como el tiro, el grosor de las paredes, la elección de los materiales y el acabado de las superficies. Las probabilidades de éxito aumentan, especialmente cuando aumenta el número de cavidades, cuando se tienen en cuenta estas variables en los diseños de las piezas. Consulte nuestro reciente Consejo de diseño sobre el aprovechamiento del moldeo por inyección de bajo volumen para una evaluación más en profundidad de las consideraciones de diseño para el moldeo mediante inyección de plástico.

La conclusión sería la siguiente: Un diseño eficiente de una pieza moldeada mediante inyección se basa en reducir el coste de las piezas. Este es así cuando tanto cuando se fabrican 5.000 piezas como cuando se fabrican 5 millones. Algunos diseñadores y fabricantes intentan acordar el ciclo de desarrollo del moldeo utilizando directamente los moldes multicavidades, omitiendo la fase crucial de la creación de prototipos. Proto Labs no recomienda este enfoque, no porque queramos venderle otro molde, sino porque la comprobación de las piezas mediante el uso un molde con una cavidad es un método excelente para verificar el diseño, mejorar la calidad y, seguramente, para ahorrar dinero a largo plazo. Algunos clientes prueban diferentes repeticiones de la misma pieza moldeada en paralelo con varios moldes de una sola cavidad, seleccionan la pieza adecuada y, a continuación, pasan a trabajar con moldes multicavidades. Esto puede aumentar la velocidad de salida al mercado al ayudarle a evitar pasos en falso durante el desarrollo del producto.

Todas las consideraciones de diseño mencionadas con anterioridad para moldes multicavidades pueden abordarse con un técnico del servicio de atención al cliente de Proto Labs, que le podrá ayudar a obtener el molde adecuado.

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