Sugerencia de Diseño

How to Reinforce Parts with Support Features and Durable Materials

Refuerce el diseño de su pieza incorporando soportes estratégicos y seleccionando los termoplásticos correctos

Los diseñadores de productos aumentan la resistencia de las piezas moldeadas por inyección de diferentes maneras y por diversos motivos. El análisis detenido de la aplicación práctica de las piezas es un buen primer paso para decidir si es necesario crear una resistencia extra para una pieza. ¿Cómo van a usar los clientes su producto y en qué condiciones? Es posible que usted necesite piezas capaces de aguantar impactos repetidos, resistir el desgaste o soportar cargas pesadas. Puede ser tan sencillo como integrar nervaduras o refuerzos en su diseño, o puede ser necesaria una combinación más compleja de elementos de diseño que abarque elementos de soporte, material, grosor de las paredes, etc. Encontrar el equilibrio correcto de las cuestiones de diseño ayudará a abordar las necesidades de resistencia y estabilidad de su pieza.

Nervaduras y refuerzos

Las nervaduras son elementos delgados similares a las paredes, diseñados normalmente para añadir un soporte interno a las paredes u otros elementos, como las protuberancias. Igualmente, los refuerzos son elementos de soporte que refuerzan áreas como las paredes o las protuberancias de la superficie. Al igual que las vigas y las columnas de los puentes llevan refuerzos en el vértice para añadir una resistencia clave a la estructura, lo mismo ocurre con el moldeo por inyección de plásticos.

Proto Labs Cubo de Diseño
El cubo de diseño de ProtoLabs muestra las nervaduras gruesas y delgadas, el uso adecuado de los refuerzos, las protuberancias de diseño correcto y otras cuestiones a tener en cuenta a la hora de reforzar las piezas.*

Tanto las nervaduras como los refuerzos proporcionan estabilidad a las piezas sin tener que aumentar el grosor de las paredes, siendo especialmente beneficiosos en piezas con paredes delgadas que podrían verse debilitadas por el uso regular. Es importante destacar que las nervaduras y los refuerzos no deben ser superiores al 60 por ciento del grosor nominal de las paredes. Estos elementos han de mantenerse más delgados que las paredes iniciales con el fin de evitar secciones demasiado gruesas en las que las nervaduras y los refuerzos choquen con la pared. Cuando hay un exceso de material en las intersecciones internas entre nervadura y pared, pueden aparecer marcas de hundimiento en la cara visible de la pieza.

Los diseñadores de productos pueden jugar con distintas nervaduras para crear esquemas cuadrados, rectangulares, rómbicos, triangulares o hexagonales que aporten rigidez a la pieza. Un esquema de nervaduras equivale al ahorro de todo el material innecesario, dejando únicamente el sistema de soporte compuesto por las nervaduras; además, reduce el peso y el coste de la pieza. Recuerde, no obstante, no eliminar superficies y elementos que interactúen con las demás piezas del producto.

Filetes

Dado que las esquinas agudas debilitan las piezas, se pueden diseñar también radios de unión (caras curvadas en el punto en que las nervaduras se unen a las paredes) en la geometría de la pieza para eliminar tensiones mecánicas adicionales en la pieza terminada. Al igual que en el caso de los refuerzos, un radio de unión demasiado pequeño no podrá cumplir su función reductora de tensión, pero si es demasiado grande dará lugar a hundimientos. Es importante identificar el tamaño y ubicación adecuados de los radios de unión (así como de las nervaduras y los refuerzos). Cuando añada un radio de unión a la parte interna de una esquina, añada también, si es posible, un radio a la parte externa de la esquina. Si el riesgo de hundimiento es demasiado alto en algunas secciones, considere la posibilidad de otros métodos de refuerzo.

Termoplásticos

La selección de materiales también es importante para la rigidez, durabilidad, dureza y otras características de las piezas: es fundamental conseguir equilibrar la relación entre estas propiedades de los materiales y la funcionalidad de la pieza. Por ejemplo, los diseñadores de productos pueden elegir una resina termoplástica que dé lugar a una pieza inflexible y rígida, pero si su uso exige una excelente resistencia al impacto, la oposición de una pieza inflexible podría dar lugar a su ruptura. Las propiedades del material varían de resina a resina. Echemos un vistazo a algunas de las resinas más usadas:

 

  • El ABS es una resina estable, de buena calidad y adecuada para productos de consumo, que ofrece dureza y resistencia al impacto en situaciones cotidianas. Se utiliza habitualmente para carcasas de mandos a distancia, herramientas alimentadas por pilas y paneles estructurales de monitores, impresoras y fotocopiadoras. Sin embargo, el ABS puede sufrir problemas de resistencia química.
  • El policarbonato es más resistente a los impactos que el ABS, resultando adecuado para lentes y piezas que exijan más brillo. Es sensible a la fisuración por tensión y corre el riesgo de agrietarse o deslucirse por cuestiones de compatibilidad química.
  • El nailon sin rellenar es flexible y resistente al impacto, con una buena lubricidad frente al desgaste. El relleno de fibra de vidrio aumenta la rigidez y la resistencia a la compresión del nailon, pero el material se vuelve más sensible a los impactos. El relleno de fibra de vidrio ayuda a aumentar la deflexión térmica.
  • El acetal es un excelente material autolubricante para rodamientos, con fantásticas propiedades antidesgaste y buena rigidez. No es adecuado para piezas estéticas o piezas que requieran tampografía, pintura o pegatinas.
  • Los TPE son fantásticos para la resistencia al impacto de juntas antipolvo y esquinas rellenas, y se usan en aplicaciones de sobremoldeo por su características de agarre. No siempre tienen buenas aplicaciones dinámicas; la aplicaciones estáticas son mejores. Con los TPE pueden producirse problemas de resistencia química.

El refuerzo de los materiales con un aditivo puede aumentar también la resistencia de las piezas. Las fibras de vidrio largas y cortas aumentan la fuerza y rigidez de las resinas (aunque reducen su brillo), y las fibras de carbono pueden dar aún mayor rigidez a las resinas. Se suelen usar minerales como el talco y la arcilla como relleno para aumentar la dureza de las piezas terminadas; por otra parte, los gránulos de vidrio y los copos de mica se usan para dar más rigidez a una pieza y reducir el alabeo y el encogimiento.

Grosor de pared

En algunas ocasiones, para reforzar una pieza, basta con aumentar el grosor total de las paredes. Para ayudarle a diseñar piezas que no sean demasiado delgadas ni demasiado gruesas, Proto Labs le ofrece una lista de grosores de pared recomendados según el tipo de resina. Cuanto mayores sean las piezas, mayor atención habrá que prestar a las nervaduras, refuerzos, materiales y otros factores que aumentan la resistencia. Como siempre, nuestros ingenieros de Atención al Cliente están a su disposición para consultar la geometría y el diseño de las piezas, así como el análisis de moldeabilidad interactivo ofrecido con cada pieza presupuestada por Proto Labs.

*Si desea un cubo de diseño gratuito, consiga uno aquí.

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