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5 maneras de dominar geometrías complejas en piezas moldeadas por inyección

Diseñar piezas más atractivas y eficientes, y reducir costes de producción con normas y técnicas de diseño de moldeo por inyección

Diseñar para moldeo por inyección de plásticos es como educar adolescentes: algunas piezas (y algunos adolescentes) son más difíciles que otros. Pero, al menos en el caso del moldeo, siguiendo unas cuantas normas sencillas, se puede superar incluso el más difícil de estos retos.

En el moldeo por inyección , existen algunos «alborotadores» habituales al diseñar una pieza:

  • Clips y cierres a presión
  • Bisagras flexibles
  • Protuberancias y separadores
  • Inscripción de texto en las piezas
  • Sobremoldeo

¿Le suena? Resulta que esta lista coincide con algunas de las formas más atractivas que puede incorporar en sus diseños de piezas, y esa es una de las razones por las que es tan importante dominarlas. La otra es que, dependiendo de su finalidad, estas formas pueden crear piezas más funcionales y estéticas, a la vez que reducen los costes de producción. Las siguientes sugerencias y técnicas le ayudarán a conseguirlo.

Clips y cierres a presión

Hay muchos ejemplos de aplicaciones de clips o de cierres a presión. En el caso de los clips, una pieza "macho" que tiene uno o más elementos en forma de gancho (los clips) se engancha en la parte "hembra" que tiene cavidades (abiertas o cerradas) en las cuales los clips están bloqueados. La cabeza de los clips es generalmente de forma triangular, es decir, con una cara inclinada y una cara plana. La cara inclinada permite deslizar en la parte ‘’hembra �’, la cara plana permite crear el agarre una vez en posición.

Por sus formas, los clips y las cavidades crean más a menudo lo que se llama una contrasalida, es decir que no se pueden desmoldear naturalmente en la dirección de apertura del molde. Por lo tanto, pueden requerir la adición de movimientos en el molde, hechos mediante acciones laterales (también llamados correderras) o patines. Hay que tener en cuenta que Proto Labs no ofrece patines, utilizamos insertos manuales. Estos son elementos introducidos en el molde, que el operador configura y elimina manualmente.

Para evitar el movimiento en el molde de la parte ‘’macho’’, podemos crear una abertura debajo del clip, que permite desmoldar el gancho de forma natural. Puede ver este ejemplo en el cubo diseño de Proto Labs. Para realizar piezas con clips, hay que favorecer los materiales blandos. De todos modos, deberá prestar atención al diseño del clip (altura, grosor, cabeza) para obtener la rigidez y el agarre deseados. Consulte a los ingenieros de productos de Proto Labs para otras ideas ingeniosas de diseño (encontrará el número de teléfono y la dirección de correo electrónico del servicio de atención al cliente más abajo).

Nota: Todo lo que hemos visto sobre los clips sirve también para cualquier contrasalida o forma hueca de una pieza. Aquí se incluyen juntas tóricas, orificios laterales y cavidades, ventanas, etc. En función de la orientación de la forma de la pieza en relación con el tiro y la línea de apertura del molde, podrían ser necesarias varias técnicas de moldeo avanzadas, como acciones laterales, cierres telescópicos, inserciones y pivotes. Todas estas soluciones son conocidas y aceptables, aunque, debido a la complejidad que añaden, algunas de ellas pueden incrementar el coste del moldeo y de la pieza.

Ilustración animada de bisagra flexible inyectada por inyección
Bisagras flexibles : esas áreas delgadas en una pieza de plástico a lo largo de las cuales se puede doblar la pieza, son formas eficientes de mantener juntas dos mitades de un recipiente moldeado. Si están diseñados adecuadamente, pueden abrirse y cerrarse miles de veces sin perder fuerza o flexibilidad.

Bisagras flexibles

Cuando se trata de tapas y materiales flexibles, las bisagras flexibles resultan un sistema excelente para mantener unidas las dos mitades de un recipiente moldeado. Eche un vistazo a un dispensador de vitaminas o a una caja de caramelos de menta; es probable que haya algún tipo de clip en un lado y una bisagra flexible en el otro. Lo principal que hay que tener en cuenta aquí es el material. Aunque el policarbonato podría ser un buen clip, lo cierto es que no sobreviviría a los miles o millones de aperturas y cierres que se esperan de una bisagra flexible. En lugar de eso, apueste por el polipropileno.

Las lengüetas de separación son similares a una bisagra flexible. Si alguna vez ha quitado la tapa de plástico de una bombona de propano recargable o un recipiente para helados, ya sabe cómo funcionan. Sin embargo, ya sea con lengüetas o bisagras, se deben hacer algunas adaptaciones de diseño. La sección debe ser lo suficientemente delgada como para flexionarse, pero lo suficientemente gruesa como para sobrevivir a repetidas flexiones. Dependiendo de la cantidad de movimiento prevista, es posible que necesite un radio o ranura en el punto medio de la bisagra para permitir que esta se doble sobre sí misma. Y, dado que está intentando moldear simultáneamente dos mitades que encajan y es probable que el flujo de material varíe de grueso a delgado y a grueso, pueden producirse rebabas y problemas de llenado. Preste especial atención al análisis de factibilidad (DFM, por sus siglas en inglés) que recibirá con su presupuesto.

Protuberancias y separadores

No a todos les gustan las protuberancias. Pero si usted necesita un lugar donde adherir una inserción roscada, seguramente necesitará una protuberancia. Sin embargo, las protuberancias, al igual que las nervaduras altas y los separadores gruesos, son posibles áreas problemáticas. Es posible que se necesite un ángulo de desmoldeo adicional de hasta 3 grados o más para evitar problemas de expulsión. Hacer estas formas de la pieza demasiado gruesas y hundidas se convierte en un problema. Cuanto más alta sea la forma, más profundo debe ser el molde, lo que significa que se necesitan fresadoras radiales más largas y velocidades de avance más lentas para cortarlo. Esto también genera inquietud por la ventilación, que puede provocar cortocircuitos, quemaduras o simplemente piezas incompletas.

Algunas formas de evitarlo son el uso de nervaduras verticales o refuerzos alrededor de la periferia de la protuberancia para darle soporte, pudiendo usar así paredes más delgadas. Tenga en cuenta que Proto Labs puede necesitar colocar orificios de ventilación en las nervaduras, los separadores y las protuberancias profundas (altas). Y, cuando están en ángulo, formas como estas son un auténtico dolor de muelas porque sus ejes divergen tanto de la dirección de tiro del molde como de la línea de apertura, de modo que será necesaria una inserción cargada a mano.

Recipiente para bebidas de plástico moldeado por inyección por Proto Labs
La inscripción de texto en las piezas, como se ve en esta tapa de un recipiente para bebidas, es habitual, pero este pequeño detalle puede crear grandes problemas si no se aborda correctamente.

Texto en las piezas

Diseñar un nombre de producto o un logotipo de empresa sobre una pieza es algo habitual. Pero hay que tener cuidado, porque este pequeño detalle puede crear grandes problemas si no se enfoca correctamente. Para empezar, las fuentes diminutas están bien, pero deberían ser una fuente que no tenga remates (Arial o Century Gothic, por ejemplo) y la longitud del trazo más pequeño (la barra transversal de una T o una A, o las patas de una K) debe ser de, al menos, 0,5 mm.

El texto en relieve es preferible al hundido porque es más fácil de crear y más legible, y a menos que el texto sea muy grande (como el libro de letra grande que lee su abuelo) no debe tener más de 0,38 mm de altura (lo que significa profundidad, en lo que respecta al molde). El texto ubicado en el fondo de una cavidad puede ser difícil de alcanzar con una fresadora radial, ¿hay alguna posibilidad de que pueda ubicarlo más cerca de la línea de apertura o lejos de las formas altas del molde? A menos que esté moldeando un material blando como silicona líquida (LSR) o elastómero termoplástico (TPE), el texto siempre debe mirar en la dirección de tiro del molde; de lo contrario, la expulsión de la pieza puede resultar problemática y necesitaríamos incorporar inserciones colocadas manualmente o acciones laterales.

Dispositivo portátil de inyección de plástico sobremoldeado Spot-R y producido por Proto Labs
Triax Technologies acudió recientemente a Proto Labs porque necesitaba ayuda con el sobremoldeo de este Spot-R, un dispositivo portátil habilitado para IoT diseñado para el desafiante entorno TI de una obra de construcción. El sobremoldeo permitió el diseño y producción de una carcasa rígida de plástico con una junta que crea un sellado impermeable.

Sobremoldeo

El sobremoldeo rápido es una excelente forma de agregar un agarre ergonómico a la empuñadura de un destornillador, un agarre sanitario antideslizante a un dispositivo quirúrgico y una coraza resistente a los impactos a la carcasa de un instrumento. Ya no es necesario pegar o atornillar estas cubiertas a su pieza moldeada por inyección, porque el sobremoldeo lo logra en un proceso de dos pasos que proporciona una adhesión mucho mejor que los métodos de unión tradicionales.

Esta técnica consiste en colocar una pieza ya moldeada en un segundo molde e inyectar sobre ella el material de sobremoldeo. No obstante, hay que tener en cuenta algunas cosas. Los dos materiales deben ser compatibles: el poliuretano termoplástico (TPU) va bien sobre el ABS o el policarbonato, al igual que el TPE con algunos polipropilenos. La LSR también es un material adecuado para el sobremoldeo, aunque su temperatura de moldeo es lo suficientemente alta como para hornear un guiso (alrededor de 177 grados centígrados), por lo que el sustrato debe ser capaz de soportar el calor. El nailon relleno de vidrio es una buena opción.

También hay que tener en cuenta el tipo de adhesión. Los ejemplos citados proporcionan un enlace químico seguro, pero algunos materiales no son tan compatibles y deben unirse mecánicamente. A estas alturas, es posible que desconfíe de las contrasalidas en sus piezas moldeadas por inyección, pero esta es una forma efectiva de asegurar un engranaje mecánico a prueba de fallos en piezas sobremoldeadas. Independientemente de los materiales que piense utilizar, la mayoría de los fabricantes de polímeros recomiendan combinar siempre el enlace químico con la unión mecánica. También es una buena idea hablar con el proveedor del material de sobremoldeo antes de embarcarse en un proyecto a gran escala. Esto es algo en lo que también puede ayudarle un ingeniero de productos de Proto Labs.

Para todas estas cuestiones, como siempre, no dude en ponerse en contacto con Proto Labs para cualquier consulta, en el +34 (0)9 11 43 68 30 o en customerservice@protolabs.es. Para iniciar hoy mismo su próximo proyecto de diseño, cargue su modelo CAD 3D en protolabs.es y obtendrá un presupuesto interactivo en pocas horas.