Design Tip

9 errores que se deben evitar al diseñar piezas para moldeo por inyección

Descubra cómo evitar estos problemas para mejorar el diseño, acelerar la producción y reducir el coste de las piezas moldeadas


El moldeo por inyección consiste en comprimir resina plástica líquida en una cavidad vacía. A primera vista, diseñar piezas para esta técnica no tiene ningún secreto. Parece fácil, ¿no? La realidad, sin embargo, es que los diseños pueden presentar errores y se pueden crear muchos problemas si las piezas no se diseñan teniendo en cuenta su viabilidad de fabricación.

Esta sugerencia le ayudará a mejorar el diseño de las piezas, acelerar la producción e incluso ahorrar durante el proceso. En ella se indican algunos problemas que nuestros ingenieros de aplicaciones se han encontrado con frecuencia en las solicitudes de presupuesto. No es una lista completa —los únicos que están autorizados a decirnos todo lo que hacemos mal son nuestros padres—, pero sí pone de manifiesto algunas cuestiones importantes.

 Uniform wall thickness in injection molding
Procure que el espesor de las paredes de las piezas moldeadas sea siempre uniforme. Si en algunas zonas debe diseñar paredes más finas, el espesor no debe ser inferior al 40-60 % del de las paredes adyacentes.

1. Evite espesores de pared no uniformes en las piezas moldeadas

Cuando se diseña una pieza para moldeo por inyección, darle un espesor de pared lo más uniforme posible hace que la pieza sea más resistente. De lo contrario, en las zonas más delgadas pueden producirse rechupes y deformaciones. Si en algunas zonas se deben diseñar paredes más finas, su espesor no debe ser inferior al 40-60 % del de las paredes adyacentes. Asimismo, hay que tener en cuenta que algunos materiales tienen requisitos de espesor bastante específicos para garantizar la resistencia de las piezas. Conocer las especificaciones del material le ahorrará muchos problemas.

2. Pase de las zonas gruesas a las finas de forma gradual durante el moldeo

Como a nadie le gustan las piezas poco resistentes y deformadas, estos consejos le resultarán útiles. Una vez expulsadas del molde, las piezas tienen que enfriarse. Inevitablemente, las zonas finas se enfrían más rápido que las gruesas. Esa diferencia de temperaturas puede crear zonas débiles en las que se produzcan rechupes y deformaciones. La solución es, como hemos dicho, evitar las diferencias bruscas en el espesor de las paredes y crear transiciones graduales entre estas zonas para que la pieza no se resienta.

3. Preste atención a las piezas moldeadas en forma de «C»

Se mecanicen como se mecanicen, las piezas en forma de «C» siempre son débiles, a menos que tengan un buen apoyo. Las piezas moldeadas mal diseñadas tienen tendencia a deformarse, especialmente al utilizar materiales rellenos de vidrio. Los materiales reforzados con fibra se usan por su mayor resistencia, también al calor. Las fibras del plástico contrarrestan los efectos de la contracción debida a la orientación molecular, ya sea en materiales amorfos o semicristalinos. Pero las fibras no se expanden ni se contraen con los cambios de temperatura, por lo que los materiales rellenos de fibra suelen experimentar una menor contracción en la dirección de su orientación.

Como las fibras causan una contracción no uniforme dentro de la pieza moldeada, las piezas en forma de «C» con apoyo pueden deformarse aún más que las piezas con un material sin relleno.

Use radii in injection molding to eliminate sharp edges
Utilícelos solo en las zonas necesarias, por ejemplo, para eliminar bordes afilados en la superficie de la pieza que pueda tocar un usuario, o en zonas funcionales clave, como el punto de entrada de un conjunto.

4. Elija con cuidado el formato del archivo CAD

A veces recibimos archivos CAD procedentes de archivos .STL. Aunque los archivos .STL se pueden utilizar para la impresión 3D, en el caso de las piezas moldeadas provocan problemas. Eso es porque, en lugar de señalar las curvas reales, muestran la superficie de la pieza como una serie de triángulos.

Si nos envía este tipo de archivos, no podremos hacer un presupuesto y tendremos que pedirle que los modifique, con la consiguiente pérdida de tiempo y dinero.

Por ello, le sugerimos que exporte sus diseños como archivos STEP usando aplicaciones de CAD como SOLIDWORKS, Inventor, Pro-E, Catia o cualquier otra, y defina los espesores con claridad.

5. Añada radios solo cuando sea preciso en el moldeo por inyección

Añadir radios en una pieza suele ser una cuestión de ensayo y error. Utilícelos solo en las zonas necesarias, por ejemplo, para eliminar bordes afilados que pueda tocar un usuario, o en zonas funcionales clave, como el punto de entrada de un conjunto.

Algunos radios se utilizan en las esquinas internas de los elementos críticos para fortalecer la geometría. Los radios internos también pueden ayudar en los patrones de flujo de material. En general, colocar los radios de las esquinas correctamente puede generar piezas moldeadas más fuertes.

6. Cuidado con las juntas y los radios en el moldeo

Las juntas siempre plantean retos interesantes para el diseño y la producción. Normalmente, queremos que sean lo más imperceptibles posible, y para decidir dónde ubicarlas hay que tener en cuenta algunas consideraciones estéticas y mecánicas. Pero cuidado, porque si se intenta poner un radio alrededor de una junta, se pueden producir pequeños negativos no deseados en el molde, e incluso rebabas.

7. Elimine los negativos de las piezas moldeadas siempre que sea posible

Los negativos son elementos que dificultan la expulsión de una pieza del molde. A veces se crean con técnicas como las correderas de acción lateral o los insertos desmontables pero, debido al aumento del coste y la complejidad de los moldes, tardan más tiempo en fabricarse. Si se eliminan los negativos, la producción es más rápida.

Protolabs has a number of available surface finishes to choose from for injection molding
Aunque no siempre son necesarios, Protolabs ofrece una variedad de acabados decorativos de superficie, como SPI-A2, que es un pulido con diamante de grado 2, y PM-T2, que proporciona un acabado texturizado de granallado medio.

8. Determine si los elementos estéticos del acabado son necesarios


Los acabados decorativos suelen ser la parte del diseño a la que se presta menos atención. Si no son necesarios, no los solicite. Siempre se pueden añadir a las piezas posteriormente para ahorrar tiempo y dinero. De todos modos, si tiene alguna pregunta, no dude en contactar con nuestros ingenieros de aplicaciones para conocer los distintos tipos de acabados. Asimismo, no olvide que para aplicar un acabado a toda una pieza siempre se tarda más que para aplicarlo a zonas concretas.

9. Solicite un presupuesto para cada pieza

Los conjuntos están formados por varias piezas, y a veces lo único que interesa es el presupuesto para fabricar una de estas piezas. Incluso si quiere saber el precio de cada elemento de un conjunto, solicite un presupuesto para cada pieza. De este modo, sabemos más fácilmente lo que se debe presupuestar y el proceso es más rápido.

Aunque no siempre son necesarios, Protolabs ofrece una variedad de acabados decorativos de superficie, como SPI-A2, que es un pulido con diamante de grado 2, y PM-T2, que proporciona un acabado texturizado de granallado medio.

Reglas generales para el moldeo por inyección

Aparte de lo que conviene o no conviene hacer, aquí le dejamos algunas recomendaciones que vale la pena tener en cuenta. No podíamos acabar esta lista sin incluir algunas pautas que consideramos indispensables.

Ángulos de cierre
Para que los moldes sean resistentes y duraderos es fundamental mantener un cierre de 3 grados entre los componentes del molde.

Texto y grabado
Si quiere que la pieza tenga texto en relieve, grábelo en el diseño del molde. El texto fresado en el molde tendrá relieve en la pieza. Fresar el texto en el molde es un proceso rápido que agiliza los plazos de entrega. Para que el texto quede limpio es necesario mantener un recorrido mínimo de 0,508 mm.

Añadir ángulos de desmoldeo al diseño facilita la expulsión de la pieza del molde y mejora la moldeabilidad general.
Añadir ángulos de desmoldeo al diseño facilita la expulsión de la pieza del molde y mejora la moldeabilidad general.

Ángulo de desmoldeo y espesor

Nuestro proceso estándar de moldeo por inyección se basa en el fresado de alta velocidad. La regla general es usar 1 grado de ángulo de desmoldeo por cada pulgada de profundidad, y suficiente grosor para permitir que entre la fresa.

Moldes de empuje y tiro para moldeo por inyección

Recuerde que debe evitar los negativos innecesarios (vea el punto n.º 7). Los moldes de empuje y tiro, en comparación con los moldes con componentes o acciones adicionales, le ahorrarán tiempo y dinero.

Conclusión

Como siempre, es imposible abordar en una sola sugerencia de diseño todos los errores que se pueden cometer en el moldeo por inyección, pero esta pequeña recopilación es un buen comienzo. Eche un vistazo a nuestras pautas de diseño de moldeo por inyección para seguir avanzando en la dirección correcta.

Si necesita ayuda, no dude en contactar con uno de nuestros ingenieros de aplicaciones llamando al +34 932 711 332 o escribiendo a [email protected].


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