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**El moldeo por inyección (IM)** requiere una importante inversión inicial en utillaje, pero ofrece un bajo coste por unidad, lo que lo convierte en la solución más rentable para la producción de grandes volúmenes (normalmente >500-1.000 unidades). **El mecanizado por control numérico** tiene unos costes de preparación casi nulos, pero un coste por unidad elevado debido al tiempo de mecanizado y al desperdicio de material, por lo que es ideal para prototipos y tiradas de bajo volumen. La elección depende de encontrar el "punto de equilibrio" en el que la amortización de las herramientas se ve superada por el ahorro en el precio unitario.
Definiciones
- Moldeo por inyección (IM): Proceso de fabricación en el que se inyecta material fundido (normalmente termoplástico) a alta presión en un molde metálico mecanizado a medida. Es un estándar para la producción en serie.
- Mecanizado por control numérico computerizado (CNC): Proceso de fabricación sustractiva en el que herramientas de corte controladas por ordenador retiran material de un bloque sólido (stock) para dar forma a la pieza final.
- Punto de equilibrio: Cantidad de producción en la que el coste total del moldeo por inyección (utillaje + coste unitario × cantidad) es igual al coste total del mecanizado CNC (coste unitario × cantidad).
El moldeo por inyección resulta más rentable que el mecanizado CNC a medida que los volúmenes de producción superan el umbral de rentabilidad.Verdadero
Aunque el moldeo tiene unos costes iniciales de utillaje elevados, el bajo tiempo de ciclo y el coste unitario hacen que los costes totales del proyecto disminuyan significativamente por pieza en volúmenes elevados.
El mecanizado CNC es siempre más caro que el moldeo por inyección para producir piezas de plástico.Falso
Para volúmenes bajos (1-100 piezas) o prototipos, el CNC es más barato porque evita los costosos costes de fabricación de moldes que requiere el moldeo por inyección.
Factores y parámetros clave de los costes
En el cuadro siguiente se comparan las principales variables económicas y técnicas que influyen en el coste de ambos procesos.
| Parámetro | Moldeo por inyección (IM) | Mecanizado CNC |
|---|---|---|
| Coste inicial (NRE) | Alta ($3.000 - $100.000+) para diseño y fabricación de moldes | Bajo ($0 - $500) para programación CAM y fijación |
| Coste unitario | Bajo ($0,10 - $10,00) | Alta ($5,00 - $200,00+) |
| Duración del ciclo | Segundos (15s - 60s típico) | De minutos a horas |
| Residuos materiales | Bajo (los corredores a menudo pueden ser reutilizados/reciclados) | Alta (el proceso sustractivo crea virutas) |
| Norma de tolerancia | DIN 16742 / ISO 20457 (Más holgado) | ISO 2768 (más estricta) |
| Coste de escalado | Lineal (el coste disminuye rápidamente con el volumen) | Constante (el coste por unidad sigue siendo elevado) |
| Acabado superficial | Liso/texturado (definido por el pulido del molde) | Marcas de herramientas visibles (Requiere post-procesado) |
Ventajas y desventajas
Moldeo por inyección
| Ventajas | Desventajas |
|---|---|
| Economías de escala: Coste unitario extremadamente bajo para grandes tiradas. | Alta barrera de entrada: Los moldes son caros y se tarda semanas en construirlos. |
| Repetibilidad: Millones de piezas idénticas con una desviación mínima. | Restricciones de diseño: Requiere ángulos de tiro, espesor de pared uniforme. |
| Opciones de material: Amplia gama de polímeros y aditivos disponibles. | Dificultad de modificación: Cambiar un molde de acero es costoso y lento. |
| Geometría compleja: Puede crear formas complejas con deslizadores/elevadores. | Plazo de entrega inicial: Las muestras T1 pueden tardar entre 2 y 8 semanas. |
Mecanizado CNC
| Ventajas | Desventajas |
|---|---|
| Velocidad: Las piezas pueden fabricarse en 24-48 horas. | Coste variable elevado: El tiempo de máquina es caro y lineal. |
| Precisión: Tolerancias superiores (±0,01 mm es estándar). | Límites geométricos: No puede mecanizar fácilmente socavones ni bolsas internas profundas. |
| Libertad de diseño: No se necesitan ángulos de desmoldeo ni paredes uniformes. | Residuos materiales: Usted paga por el bloque, no sólo por el volumen final de la pieza. |
| Fuerza: Las piezas son isótropas (resistencia uniforme en todas las direcciones). | Desgaste de la herramienta: Las fresas se degradan, lo que afecta al acabado superficial en tiradas largas. |
Las piezas mecanizadas mediante CNC suelen poseer propiedades estructurales isótropas.Verdadero
Dado que las piezas CNC se cortan a partir de un bloque sólido extruido o fundido, las propiedades del material suelen ser uniformes en todas las direcciones, a diferencia de las piezas moldeadas, que presentan líneas de flujo.
Puede utilizar exactamente el mismo archivo CAD 3D tanto para el mecanizado CNC como para el moldeo por inyección sin modificaciones.Falso
El moldeo por inyección requiere características específicas de diseño para la fabricación (DFM), como ángulos de desmoldeo y espesores de pared uniformes, que no son necesarias para el CNC.
Escenarios de aplicación: ¿Cuándo utilizar Which?
Elija el mecanizado CNC cuando:
- El volumen es bajo: La producción es inferior a 100-300 unidades.
- La velocidad es fundamental: Necesita piezas funcionales en un plazo de 1 a 3 días.
- El diseño es fluido: El diseño sigue iterando; cambiar un archivo CAD es gratis, cambiar un molde no.
- Tolerancias ajustadas: La pieza requiere ajustes de precisión (por ejemplo, ajustes H7) imposibles de mantener con plásticos propensos a la contracción.
- Alto espesor de pared: La pieza requiere secciones sólidas gruesas que causarían marcas de hundimiento en el moldeado.
Elija el moldeo por inyección cuando:
- El volumen es alto: La producción supera las 500-1.000 unidades anuales.
- El coste por pieza importa: El coste objetivo de la lista de materiales es estricto.
- Acabados superficiales complejos: Se requieren texturas específicas (por ejemplo, VDI 3400) o acabados de alto brillo listos para usar.
- Moldeo por inserción: Es necesario encapsular los insertos metálicos o los racores roscados de latón durante el proceso.
- Aligeramiento: El diseño utiliza paredes y nervaduras finas para mejorar la relación resistencia-peso.
Proceso escalonado: Cálculo del punto de equilibrio
Para determinar el punto exacto en el que el moldeo por inyección resulta más barato que el CNC, siga este flujo de trabajo de cálculo:
-
Obtener cotizaciones:
- Obtenga un presupuesto en firme para el Molde (utillaje) coste [T(im)] y Unidad moldeada coste [U(im)].
- Obtenga un presupuesto para el Unidad CNC coste [U(cnc)] (La puesta a punto suele amortizarse en coste unitario o mínimo).
-
Aplica la fórmula:
La cantidad de equilibrio (Q) es aquella en la que se alinean los costes totales.
T(im) + [U(im)×Q] = U(cnc)×QResolviendo para Q:
Q = T(im)/[U(cnc)- U(im)] -
Analizar el resultado:
- Si su volumen requerido < Q, quédese con CNC.
- Si su volumen requerido > Q, invierta en Moldeo por inyección.
-
Tenga en cuenta el plazo de entrega:
- Si el umbral de rentabilidad es de 400 unidades, pero las necesitas próxima semanael ahorro de costes de moldeo es irrelevante debido al plazo de entrega de utillaje de 4 semanas.
El moldeo por inyección permite integrar texturas superficiales complejas directamente desde la herramienta.Verdadero
Las cavidades de los moldes pueden grabarse químicamente o texturizarse por electroerosión para aplicar automáticamente acabados específicos (como grano de cuero o mate) a cada pieza.
El mecanizado CNC produce menos residuos de material que el moldeo por inyección.Falso
El CNC es sustractivo y convierte partes significativas del bloque en bruto en virutas de desecho, mientras que el moldeo por inyección añade material sólo donde es necesario y a menudo recicla los corredores.
FAQ: Moldeo por inyección vs. CNC Coste
1. ¿Cuál es el umbral de rentabilidad típico entre CNC y moldeo por inyección?
Aunque varía en función de la complejidad de las piezas, el umbral de rentabilidad suele situarse entre el 200 y 500 unidades. Para piezas sencillas, el CNC sigue siendo más barato durante más tiempo. Para piezas complejas en las que el mecanizado CNC lleva horas, el moldeo se abarata más rápidamente (a menudo en torno a las 100 unidades). Consulte Guía de costes de ZetarMold1 para conocer las medias actuales del mercado.
2. ¿Por qué el mecanizado CNC es más caro por unidad?
Los costes del CNC dependen de tiempo de máquina. Si se tarda 30 minutos en mecanizar una pieza, se pagan 30 minutos de funcionamiento de la máquina más la mano de obra y los gastos generales de cada parte. El moldeo por inyección podría fabricar esa misma pieza en 30 segundos.
3. ¿Puedo crear prototipos con un "molde blando" en lugar de CNC?
Sí. El utillaje de aluminio (Rapid Tooling) salva las distancias. Es más barato y rápido (1-2 semanas) que los moldes de producción de acero, pero ofrece auténticas piezas moldeadas para realizar pruebas antes de la producción en serie.
4. ¿Cómo afectan los requisitos de tolerancia al coste?
Las tolerancias estrechas aumentan el coste en ambos casos, pero exponencialmente en el moldeo. El CNC mantiene de forma natural ±0,05 mm. Conseguirlo en el moldeo requiere moldes de alta precisión y un control científico del proceso, lo que aumenta el coste de la ingeniería no recurrente (NRE). Consulte Normas ISO 27682 para los límites de mecanizado.
5. ¿Es mayor el coste del material en CNC o en Moldeo?
El coste del material de CNC es más elevado porque se paga por el tamaño inicial del bloque (el stock), y el material retirado suele venderse como chatarra de bajo valor. En el moldeo, se paga por el peso neto de la pieza más un pequeño porcentaje de colada.
Resumen
La decisión entre Moldeo por inyección y Mecanizado CNC es estrictamente una ecuación de Volumen frente a complejidad. El CNC es la mejor opción para la velocidad, la alta precisión y los volúmenes bajos (menos de 300 unidades), ya que elimina el riesgo de la inversión en utillaje. El moldeo por inyección es el rey indiscutible de la escalabilidad; una vez pagada la "matrícula" inicial de utillaje, ofrece piezas idénticas a una fracción del coste y el tiempo. Para lanzar un producto con éxito, los ingenieros suelen empezar con CNC para la validación y pasan a Moldeo a medida que se confirma la demanda del mercado.
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ZetarMold proporciona datos en tiempo real sobre los precios de mercado de los servicios de fabricación, ofreciendo una base de referencia para estimar cuándo cambiar de proceso. ↩
-
ISO 2768 es la norma internacional sobre tolerancias generales para dimensiones lineales y angulares sin indicaciones de tolerancia individuales en el mecanizado. ↩
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