Sugerencia de Diseño

3 Key Elements to Consider When Designing for Overmolding

Preste atención a la adhesión, a los materiales y a los principios de moldeabilidad en general cuando vaya a crear piezas sobremoldeadas

El moldeo por inyección es un método asequible que se utiliza habitualmente para fabricar piezas. Tiene muchísimos usos: desde instrumental médico a juguetes, pasando por electrodomésticos y piezas para automóviles. Produce piezas fuertes y ligeras a la vez, siendo sustituto en muchos casos de productos metálicos mecanizados o fundidos.

No obstante, en algunos casos, las piezas de plástico moldeadas por inyección necesitan un poco de ayuda. Una baja resistencia a los impactos o a la vibración, superficies deslizantes, una escasa ergonomía o cuestiones estéticas son solo algunas de las razones por las que se suele añadir una segunda pieza moldeada, como un agarre, asa, cubierta o funda.

Example of overmolding
El proceso de sobremoldeo rápido de Proto Labs se puede utilizar para añadir una segunda pieza moldeada, como una empuñadura, asa o tapa, a una pieza ya existente, como se ve en esta muestra.

Algunos fabricantes optan por unir estos dos componentes moldeados con pegamento, tornillos o un ajuste a presión, pero es un proceso que lleva tiempo, cuesta dinero y no siempre se consiguen los resultados deseados. Afortunadamente, el proceso de sobremoldeo rápido ofrece una solución alternativa.

En esta sugerencia de diseño abordamos tres cuestiones importantes del sobremoldeo rápido:

  • Adhesión
  • Materiales
  • Principios
¿Qué es el sobremoldeo rápido?

Este proceso usa un enlace mecánico o químico (con frecuencia, ambos) para unir dos piezas de manera permanente. Elimina problemas de montaje, simplifica el diseño del producto y puede mejorar las características de muchas piezas moldeadas por inyección.

En Proto Labs, lo conseguimos volviendo a colocar la primera pieza moldeada (sustrato) en la prensa e inyectando una segunda pieza de plástico o silicona líquida (LSR) por encima, por dentro y alrededor de la pieza original. Este proceso en dos fases exige dos moldes: uno para el sustrato y otro para el producto completo sobremoldeado. También se necesita la participación humana para cargar las piezas de sustrato y descargar los productos completos, proceso que denominamos sobremoldeo «pick-and-place» (coger y colocar).

¿Y después? Antes de iniciar cualquier proyecto de diseño para sobremoldeo, es necesario tener en cuenta varias cuestiones de diseño:

  • Adhesión. En el sobremoldeo es fundamental que se produzca una buena adhesión entre los dos materiales.
  • Materiales. Los materiales del sustrato y del sobremoldeo deben ser compatibles tanto física, como química y térmicamente.
  • Principios. Los principios de la moldeabilidad se aplican también al sobremoldeo, aunque hay que tener en cuenta algunas cuestiones adicionales.
Compatibilidad de adhesión química
Adhesión

Empecemos por la adhesión. En una pieza bien sobremoldeada, es imposible separar la capa superior, que se desgarrará antes de separarse del sustrato, pudiendo incluso arrastrar consigo parte del material subyacente. Los termoplásticos TPU y TPC, por ejemplo, forman un fuerte enlace químico con el ABS, el policarbonato y el PBT. Sin embargo, el TPV Santoprene, un «vulcanizado» duro pero flexible, muy utilizado en usos herméticos, servicios de alimentación, y cubiertas de cables y alambres, es más restrictivo, ya que se adhiere muy bien al polipropileno, pero poco más.

Lograr un fuerte enlace químico no siempre es posible, aunque en muchos casos tampoco es necesario. Pensemos en la tapa de una carcasa electrónica moldeada con una junta sobremoldeada realizada con un material sellante blando. Una vez que la tapa se coloca en su lugar, la junta ya no puede moverse. Todo lo que hace falta es una adhesión suficiente para fijar la junta al sustrato para que no se caiga ni desplace durante el montaje. Por cierto, esta es una excelente aplicación para el sobremoldeo, ya que elimina la necesidad de pegar manualmente una junta sellante de papel o de goma.

En la mayor parte de los casos, recomendamos un engranaje mecánico para reforzar o, incluso, sustituir un enlace químico. Esto se puede lograr colocando una contrasalida en la pieza de sustrato, o una serie de orificios por los que fluya el material de sobremoldeo, que garantiza un mecanismo a prueba de fallos para prácticamente cualquier aplicación, a excepción de las más exigentes. Si no tiene claro cómo aplicar estas posibilidades al diseño de su pieza, póngase en contacto con uno de nuestros especialistas en aplicaciones llamando al +34 (0)9 11 43 68 30 o enviando un mensaje a customerservice@protolabs.es.

Mechanical interlock illustration
Se recomienda encarecidamente la incorporación de un engranaje mecánico (como el que se muestra aquí) si la adhesión es un aspecto fundamental para su aplicación. Esto puede reforzar o, incluso, sustituir a un enlace químico.
Optimizar la elección del material

Existen muchas razones para sobremoldear. Una de las más habituales es mejorar el agarre de un producto sin renunciar a su resistencia física (por ejemplo, el asa de una herramienta eléctrica o la empuñadura antideslizante de un instrumento quirúrgico). En este caso, una excelente opción es el uso de TPU sobre ABS. Los efectos estético y de marca de producto también se consiguen fácilmente con el sobremoldeo: por ejemplo, una franquicia deportiva podría usar los colores del equipo en elementos de protección sobremoldeados para sus jugadores, mientras que un conocido fabricante de tractores podría revestir sus cortacéspedes con un carenado sobremoldeado verde y amarillo.

El LSR es otro material habitual para el moldeo por inyección. Ofrece una excelente resistencia a la tensión y los desgarros, es hidrofóbico (repele el agua), flexible, resistente a las bacterias y los rayos ultravioleta y, además, biocompatible. Prácticamente la única desventaja del LSR, al menos desde el punto de vista del sobremoldeo, es su relativamente alta temperatura de moldeo (177 °C), suficientemente caliente como para ablandar materiales de sustrato como el ABS o el polietileno, entre otros. Afortunadamente, el tereftalato de polibutileno (PBT) y el nailon relleno de vidrio resisten perfectamente. En Proto Labs, ofrecemos más de 100 materiales de silicona líquida y termoplásticos aptos para ingeniería, junto con docenas de colorantes.

Seguir las normas (principios)

En el sobremoldeo se aplican las mismas normas que en los procesos tradicionales de moldeo por inyección, con algunas peculiaridades añadidas:

  • En ambas piezas se deben mantener los ángulos de desmoldeo adecuados, un grosor de pared uniforme y líneas de transición suaves.
  • El grosor del material sobremoldeado debe ser inferior o igual al del sustrato que queda por debajo.
  • La temperatura de fusión del material de sobremoldeo debe ser inferior a la del sustrato.
  • No hay que desesperar si el enlace químico no resulta práctico. Los engranajes mecánicos son una excelente forma de mantener ambas piezas unidas, y deben utilizarse siempre que sea posible.
  • El texturizado de la pieza que actúa como sustrato puede favorecer la adhesión. El texturizado de la pieza sobremoldeada puede ofrecer un mejor agarre y una superficie más atractiva.
  • La superficie de la pieza sobremoldeada debe quedar a altura o ligeramente por debajo de las superficies adyacentes del sustrato.

El sobremoldeo es una técnica excelente para mejorar las propiedades físicas de su producto y realzar su aspecto. Como en nuestros demás servicios de moldeo por inyección, producimos moldes asequibles con volúmenes de producción de 25 a 10 000 o más piezas en aproximadamente 15 días. Si desea fabricar millones de piezas, el sobremoldeo rápido resulta excelente para probar la adhesión y la compatibilidad de los materiales del prototipo antes de invertir en moldes de producción en dos fases, así como para servir de moldes piloto hasta que estén listos los definitivos.

Dado que el sobremoldeo rápido es más complejo que el moldeo por inyección estándar, el coste por adelantado del molde puede ser ligeramente superior a la suma de dos componentes moldeados y ensamblados. No obstante, cualquier inversión extra se recupera rápidamente gracias a la eliminación de costes de montaje secundario, y a la mayor calidad y durabilidad del producto.

Como siempre, estamos a su disposición 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 en 3D en protolabs.es y obtendrá un presupuesto interactivo en pocas horas.

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