Lección 2.1Dar formaCapítulo 2 · Moldeo de plásticos y caucho

Moldeo por inyección

Masa fundida forzada en un molde cerrado de acero

El moldeo por inyección funde gránulos de plástico y fuerza la masa fundida en un molde cerrado de acero, donde se enfría hasta formar una pieza terminada. Los tapones de botella, los ladrillos de juguete, las carcasas de móvil y los salpicaderos de coche se hacen así. Una vez que existe el molde, cada pieza adicional cuesta muy poco, por eso la mayoría de los objetos de plástico que te rodean están moldeados por inyección.

Foto: The robotic engineer1, CC BY-SA 4.0, vía Wikimedia Commons

Máquina de moldeo por inyección · sección, 6 pasosLos números en círculo corresponden a los pasos de abajo. El panel B muestra el mismo molde un instante después, abierto para soltar la pieza.

Moldeo por inyección en un minuto, por MecMade

Cómo funciona

Alimenta. Los gránulos de plástico (granos de plástico crudo de unos pocos milímetros) caen de la tolva (un embudo) al cilindro, un tubo de acero calentado.
Funde. Un tornillo giratorio arrastra los gránulos hacia delante. La fricción del tornillo y el calor de las resistencias los funden, y la masa fundida se acumula delante de la punta del tornillo.
Cierra. La unidad de cierre une las dos mitades del molde y las mantiene cerradas con decenas a miles de toneladas de fuerza. Esto evita que la masa fundida se escape por la línea de partición (la junta entre las mitades).
Inyecta y compacta. El tornillo deja de girar y avanza como un émbolo. La masa fundida sale disparada por la boquilla y el bebedero (el canal de alimentación) hacia la cavidad (el hueco con la forma de la pieza). El tornillo sigue empujando para compactar plástico adicional mientras la pieza se contrae.
Enfría. El agua que circula por canales en el acero se lleva el calor hasta que la pieza está sólida. Este suele ser el paso más largo. Mientras tanto el tornillo vuelve a girar para preparar la siguiente inyección.
Abre y expulsa. La mitad móvil retrocede. Los expulsores empujan la pieza, con su bebedero, fuera del macho (el saliente de acero que da forma al interior). El molde se cierra y el ciclo se repite.

Datos clave

Materiales: Termoplásticos (plásticos que se ablandan cada vez que se calientan) como polipropileno, ABS, nailon y policarbonato; también algunos termoestables y caucho de silicona líquida
Piezas típicas: Tapones, ladrillos de juguete, carcasas electrónicas, piezas de interior de coche, jeringuillas, peines
Tamaño de pieza: Desde menos de un gramo hasta parachoques de coche de varios kilogramos
Precisión: Normalmente de unos ±0,05 a ±0,1 mm; más estrechas en piezas pequeñas de precisión
Acabado superficial: Copia el molde: desde brillo de espejo hasta una textura como de cuero, sin necesidad de acabado
Tamaño de lote adecuado: De miles a millones de piezas idénticas
Coste de utillaje y máquina: Moldes desde unos pocos miles de dólares (sencillos, de aluminio) hasta mucho más de 100.000 dólares (grandes, de muchas cavidades, de acero templado); máquinas de decenas de miles a más de un millón de dólares
Velocidad: Normalmente 10–60 s por ciclo; los tapones finos en unos pocos segundos, a menudo con muchas piezas por inyección

Ventajas y límites

Ventajas

Coste por pieza muy bajo una vez pagado el molde
Rápido, automatizado y muy repetible
Formas complejas, clips de encaje, roscas y detalle fino de una sola inyección
Enorme variedad de plásticos, colores y texturas

Límites

El molde es caro y a menudo tarda semanas en hacerse
Un cambio de diseño supone retocar o rehacer el molde de acero
Las paredes deben ser bastante finas y uniformes (a menudo de 1–4 mm), o las piezas se alabean y muestran rechupes (pequeñas hendiduras sobre las zonas gruesas)
Los contrasalidas (detalles que bloquearían la pieza en el molde) necesitan partes de molde deslizantes, que añaden coste

Dónde se usa

EnvasadoTapones de botella, cierres, tarrinas de alimentos de pared fina
Bienes de consumoLadrillos de juguete, utensilios de cocina, carcasas de electrodomésticos
AutomociónSalpicaderos, paneles de puerta, parachoques, carcasas de faros, clips
MedicinaJeringuillas, puntas de pipeta, cuerpos de inhaladores
ElectrónicaCarcasas de móviles y portátiles, conectores, teclas y botones

Cómo reconocerlo

Una línea fina alrededor de la pieza donde se encontraron las dos mitades del molde (la línea de partición).
Pequeñas marcas redondas, algo elevadas o hundidas, dejadas por los expulsores en la cara oculta.
Un pequeño resto o cicatriz donde entró el plástico (la marca de entrada).
Paredes finas de espesor uniforme reforzadas con nervios (finas paredes de refuerzo), y texto moldeado como un símbolo de reciclaje o una rueda de fecha.

Compáralo con

Sobremoldeo y moldeo de dos inyecciones2.2la misma máquina, pero un segundo material se moldea sobre el primero o a su alrededor.Soplado2.3hace piezas huecas como botellas inflando plástico blando contra un molde, en vez de llenar una cavidad maciza.Fundición a presión1.4el mismo principio con metal fundido en vez de plástico.

Míralo

tronicarts · Toda la máquina y un ciclo completo en animación 3D

Autodesk · Una explicación de cinco minutos con historia y ejemplos cotidianos

ARBURGofficial · Una prensa real llenando 72 cavidades por inyección a alta velocidad

Ian Collier (How It's Made excerpt) · Cómo se mecaniza y se pule el propio molde de acero

Ver fotos reales

Wikipedia: Moldeo por inyección — moldes reales, incluido un molde de ladrillo LEGO y un molde con correderas laterales
Wikipedia: Máquina de moldeo por inyección — un molde abierto en una prensa y una prensa grande con un robot
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

Funde, inyecta a presión, enfría, expulsa: una pieza cada pocos segundos hasta un minuto.
El molde es el gran coste y cada pieza es barata, así que se amortiza con altos volúmenes.
Los buenos diseños usan paredes finas y uniformes, un ligero ángulo de desmoldeo (conicidad) y los menos contrasalidas posibles.