El moldeo por inyección se utiliza ampliamente para producir piezas de gran volumen, pero presenta algunos retos, como los elevados costes iniciales de configuración y la posibilidad de que se produzcan defectos.

Entre las desventajas del moldeo por inyección figuran los elevados costes de los moldes, los largos plazos de entrega, el desperdicio de material y las limitaciones con geometrías complejas. El proceso tampoco es ideal para la producción de bajo volumen.

Aunque el moldeo por inyección ofrece una gran eficacia en la producción en masa, entender sus desventajas es clave para determinar cuándo es la opción adecuada para sus necesidades de fabricación.

¿Qué es el moldeo por inyección?

El moldeo por inyección es un proceso de fabricación muy utilizado en el que se inyecta plástico fundido en moldes para crear piezas complejas de forma rápida y eficaz. Es ideal para la producción de grandes volúmenes.

El moldeo por inyección es un proceso en el que se inyecta plástico fundido en la cavidad de un molde para formar piezas. Es conocido por su gran eficacia, precisión y capacidad para producir formas complejas con un mínimo de residuos. Se utiliza en sectores como la automoción, la electrónica y la medicina.

El moldeo por inyección consiste en inyectar material fundido y caliente en un molde. Luego se deja enfriar y endurecer. Funciona así: Se toman bolitas o polvo de plástico y se colocan en la tolva de la máquina de moldeo por inyección. La máquina los calienta y los funde en un líquido.

A continuación, vierte el líquido en un molde frío y cerrado a través de una boquilla situada en el extremo de la máquina. El molde enfría el líquido y lo endurece. Cuando se abre el molde y se saca el plástico, ya está. Eso es un ciclo.

¿Cuáles son las etapas del proceso de moldeo por inyección?

El proceso de moldeo por inyección implica varios pasos críticos, cada uno de los cuales contribuye a la creación de piezas de plástico de alta calidad de forma eficiente y consistente.

El proceso de moldeo por inyección incluye la sujeción, la inyección, el enfriamiento y la expulsión. Comienza fundiendo el plástico, inyectándolo en un molde, dejando que se enfríe y expulsando la pieza acabada. Estos pasos garantizan la precisión, la velocidad y el mínimo desperdicio en la fabricación.

Etapa de llenado

El llenado es el primer paso de todo el proceso de moldeo por inyección. El tiempo comienza desde el cierre del molde y el moldeo por inyección hasta que la cavidad del molde se llena hasta aproximadamente 95%. En teoría, cuanto más corto sea el tiempo de llenado¹mayor es la eficiencia de moldeo, pero en la práctica, el tiempo de moldeo o velocidad de inyección² está sujeta a muchas condiciones.

Etapa de mantenimiento de la presión

La etapa de mantenimiento de la presión sirve para mantener la presión, compactar la masa fundida, hacer el plástico más denso (densificación) y compensar la contracción del plástico. La contrapresión es alta durante la etapa de mantenimiento de la presión porque la cavidad del molde ya está llena de plástico.

Durante la etapa de mantenimiento de la presión y envasado, el tornillo de la máquina de moldeo por inyección sólo puede avanzar un poco y lentamente, y el caudal del plástico también es lento. Este flujo se denomina flujo de mantenimiento de presión. Dado que el plástico se enfría y solidifica por la pared del molde durante la etapa de retención, y la viscosidad de la masa fundida aumenta rápidamente, la resistencia en la cavidad del molde es muy alta.

En la última parte de la fase de mantenimiento, el material plástico alcanza una densidad cada vez mayor y la pieza de plástico comienza a formarse. La etapa de retención debe continuar hasta que la compuerta esté sólida y sellada. En este punto, la presión de cavidad³durante la fase de mantenimiento es alta.

Etapa de refrigeración

El diseño del sistema de refrigeración es muy importante en los moldes de inyección. Esto se debe a que sólo cuando los productos de plástico moldeados se enfrían y solidifican para ser lo suficientemente rígidos se puede evitar que los productos de plástico se deformen por fuerzas externas después del desmoldeo.

Desde el tiempo de enfriamiento⁴representa entre 70% y 80% de todo el ciclo de moldeo, un sistema de refrigeración bien diseñado puede acortar considerablemente el tiempo de moldeo, mejorar la productividad del moldeo por inyección y reducir los costes. Los sistemas de refrigeración mal diseñados prolongarán el tiempo de moldeo y aumentarán los costes; las líneas de refrigeración desiguales provocarán además el alabeo y la deformación de los productos de plástico.

Fase de desmoldeo

El desmoldeo es el último eslabón del ciclo de moldeo por inyección. Aunque el producto se haya moldeado en frío, el desmoldeo sigue teniendo un impacto muy importante en la calidad del producto. Unos métodos de desmoldeo inadecuados pueden provocar una fuerza desigual sobre el producto durante el desmoldeo y su deformación durante la expulsión.

Existen dos métodos principales de desmoldeo: eyector y desmoldeador. Al diseñar un molde, elija el método de desmoldeo adecuado en función de las características estructurales del producto para garantizar la calidad del mismo.

¿Cuáles son las desventajas del moldeo por inyección?

El moldeo por inyección es un proceso de fabricación muy popular, pero tiene sus inconvenientes, como los elevados costes iniciales y las limitaciones con geometrías o materiales complejos.

Las desventajas del moldeo por inyección son los elevados costes de preparación, la necesidad de moldes caros y la limitada flexibilidad en la elección de materiales. Es menos eficaz para pequeñas series de producción debido a los elevados costes de preparación y fabricación de moldes.

Alto coste inicial del molde

Uno de los grandes inconvenientes del moldeo por inyección es el elevado coste de fabricación del molde. Diseñar y fabricar moldes que se adapten a la forma de una pieza concreta puede resultar muy caro, sobre todo si se trata de diseños complejos o sofisticados. Este coste inicial puede ser un obstáculo para las empresas con producciones más pequeñas o presupuestos limitados.

El coste inicial es elevado porque hay que diseñarlo, probarlo y mecanizarlo. Hay que diseñarla y crear un prototipo (posiblemente mediante CNC o impresión 3D), luego hay que diseñar la herramienta del molde prototipo para producir en serie réplicas de la pieza. Por último, sólo después de realizar pruebas exhaustivas en estas dos etapas se puede finalmente moldear la pieza por inyección.

Baja eficiencia

La velocidad del moldeo por inyección de plásticos depende del tamaño de la máquina de inyección y de las condiciones del proceso. Cuanto mayor sea la máquina de inyección, más rápida será la producción.

Pero incluso con una gran máquina de inyección, se tardan decenas de segundos en inyectar una inyección. Así pues, la velocidad de producción del moldeo por inyección de plástico es relativamente lenta en comparación con otros procesos de fabricación, lo que afecta a la eficiencia de producción de los productos industriales.

El proceso de moldeo por inyección es irreversible

Aunque el moldeo por inyección puede dar cualquier forma a múltiples materiales plásticos, es un proceso unidireccional. Una vez realizado el moldeo, la forma está fijada. Si necesita cambiar o modificar el diseño, tiene que hacer un molde nuevo, lo que cuesta tiempo y dinero.

Alto índice de rechazo

La tasa de desechos en el proceso de producción del moldeo por inyección de plástico también es relativamente alta. Esto se debe a que los cambios de temperatura y presión durante el proceso de moldeo por inyección pueden causar defectos como alabeos, rebabas y huecos. Una vez que existen estos problemas, es necesario rehacer el molde de inyección o desechar la pieza defectuosa, lo que aumenta la pérdida de dinero y tiempo.

Limitaciones de tamaño

El moldeo por inyección tiene límites de tamaño, especialmente para las piezas grandes. El tamaño de la máquina de moldeo por inyección y el tamaño de la cavidad limitarán la pieza más grande que pueda fabricar. Si quiere fabricar una pieza grande, es posible que necesite un equipo especial o varias cavidades de molde, lo que hará que sea más caro y complicado.

Limitaciones de diseño

Diseño de piezas de plástico. Al diseñar piezas de plástico, debe tener en cuenta que se fabricarán mediante moldeo por inyección. Esto significa que tiene que seguir algunas reglas básicas, como las siguientes: intente evitar los destalonamientos y los bordes afilados. Utilice un grosor de pared uniforme para evitar defectos como marcas de hundimiento ⁵ que ocurren cuando el proceso de enfriamiento no es consistente. Utilice ángulos de calado⁶ para facilitar la extracción de la pieza del molde.

Recuerde que las herramientas suelen ser de acero o aluminio, por lo que es difícil hacer cambios en el diseño. Si necesita añadir plástico a una pieza, puede agrandar la cavidad de la herramienta recortando el acero o el aluminio. Pero para quitar plástico, hay que reducir la cavidad de la herramienta añadiendo aluminio o metal. Esto es muy difícil y en muchos casos significa que hay que tirar la herramienta (o parte de ella) y empezar de nuevo.

Además, el peso y el tamaño de la pieza determinarán el tamaño de la herramienta y de la prensa que necesita. Cuanto mayor sea la pieza, más difícil y cara será.

El moldeo por inyección es un proceso versátil para fabricar todo tipo de formas y detalles. Pero hay límites a lo que se puede hacer. Algunas formas, como las esquinas afiladas, las paredes finas o los agujeros profundos, pueden dificultar el llenado del molde, el enfriamiento de la pieza o su desmoldeo.

Cuando se diseña una pieza para el moldeo por inyección, hay que tener en cuenta aspectos como los ángulos de desmoldeo, el grosor de las paredes y otras cosas para asegurarse de que el molde funciona y la pieza es buena. A veces hay que añadir cosas adicionales al molde o hacer cosas adicionales a la pieza para que funcione. Esto dificulta y encarece la fabricación de la pieza.

Costes iniciales elevados

Los moldes de inyección de plástico son complicados. Sólo los ingenieros experimentados saben diseñarlos y construirlos, lo que significa que los costes de mano de obra son elevados. Además, hay muchos pasos para fabricar un molde que producirá millones de piezas idénticas a lo largo del tiempo. Un molde sencillo de una sola cavidad cuesta a partir de $2.000-3.000. Un molde multicavidad de alta producción fabricado con acero templado para herramientas puede costar $100.000 o más.

Largo plazo de entrega

Un buen molde de inyección de plástico durará para siempre. Por eso, se necesita mucha planificación y pruebas para hacerlo bien. Las fases de diseño, creación de prototipos, pruebas y mecanizado pueden durar meses. Comparado con otros tipos de fabricación de plástico, el moldeo por inyección de plástico tarda mucho tiempo en hacerse.

Si desea un molde que pueda fabricar varias piezas de plástico de una sola vez, puede tardar aún más. Para ello tipo de molde⁷Por ejemplo, el fabricante de moldes puede diseñar, fabricar y probar un molde de una cavidad antes de intentar fabricar un molde de varias cavidades. Por supuesto, la herramienta multicavidad también debe pasar por las fases de diseño, creación de prototipos, construcción y pruebas.

Pero una vez realizada la planificación y el mecanizado, un molde de inyección de plástico puede fabricar millones de piezas a lo largo de su vida útil. La escala de producción de piezas de plástico suele compensar los costes iniciales y el tiempo perdido.

Materiales inflexibles

A diferencia del mecanizado CNC, que fabrica piezas físicas a partir de archivos de diseño informático que los ingenieros de software pueden modificar en cualquier momento, es difícil hacer grandes cambios en un molde de plástico después del mecanizado porque suele estar hecho de acero.

Hay dos formas de modificar un molde de plástico. Una consiste en agrandar la cavidad del molde recortando partes del molde metálico. Esto añade plástico a la pieza. Es más difícil quitar plástico de la pieza. A veces se puede soldar metal en la cavidad, pero otras veces no se puede y se necesita una cavidad nueva o un molde completamente nuevo. Esto significa que hay que volver a la fase de diseño.

Limitaciones de tamaño

Si necesita fabricar una pieza de plástico grande, el moldeo por inyección tiene sus límites. Hay máquinas de moldeo por inyección lo bastante grandes como para hacer el casco de un barco, pero los casos de moldeo de los que hablo aquí son para piezas más pequeñas, de un kilo o menos. Si necesita una pieza más grande, el plazo de entrega y el coste pueden aumentar exponencialmente.

Costes elevados

El moldeo por inyección es una tecnología de fabricación de alta precisión que requiere mucho dinero para garantizar la calidad y estabilidad del producto. La producción del moldeo por inyección requiere muchos equipos, procesos y recursos humanos, lo que se traduce en elevados costes de producción. Además, la necesidad de utilizar materias primas y aditivos de alta calidad en el proceso de moldeo por inyección aumenta aún más los costes.

Las piezas de lotes pequeños pueden ser caras. El utillaje es complejo y hay que limpiar la máquina antes de fabricar la siguiente pieza. Por lo tanto, se tarda mucho tiempo en prepararla. Por eso los moldes de inyección se han considerado tradicionalmente demasiado caros para las piezas de lotes pequeños.

Elevados requisitos de equipamiento

El moldeo por inyección necesita muchos equipos, como máquinas de moldeo por inyección, moldes, equipos de transporte automático y equipos auxiliares relacionados. Estos equipos necesitan un mantenimiento y una gestión estrictos, y una vez que se produce un fallo, el coste de reparación es relativamente alto. Además, el moldeo por inyección también necesita sistemas de control de temperatura de alta precisión y sistemas de control de presión, por lo que el equipo debe ser muy estable y fiable.

Largo ciclo de producción

En comparación con algunos métodos de prototipado rápido, como la impresión 3D, el moldeo por inyección suele tardar más tiempo en configurarse y ponerse en marcha. Esto incluye el diseño y la fabricación de moldes, la realización de pruebas de moldes y el ajuste de los parámetros del proceso antes de poder empezar a fabricar piezas a escala. Por tanto, el tiempo que transcurre desde el concepto hasta las piezas acabadas puede ser mayor que con los métodos de prototipado más rápidos.

El ciclo de producción del moldeo por inyección es relativamente largo y suele durar de varios días a varias semanas. Esto se debe principalmente a que el moldeo por inyección requiere múltiples eslabones, como la fabricación del molde, la prueba del molde y la producción por lotes, y cada eslabón lleva mucho tiempo. Esto también hace que la producción de moldeo por inyección no sea propicia para el procesamiento de pedidos urgentes.

Defectos del producto acabado

La tecnología de moldeo por inyección se ha desarrollado y aplicado, pero sigue habiendo algunos defectos en los productos acabados. Por ejemplo, pueden aparecer burbujas, agujeros de contracción y secciones irreales, que afectarán gravemente a la calidad y el aspecto del producto.

Contaminación medioambiental

Cuando haces cosas con el moldeo por inyección, también puedes hacer cosas malas, como plásticos resistentes a los productos químicos , residuos plásticos , gases residuales y aguas residuales, que pueden estropear el mundo. Además, el moldeo por inyección consume mucha energía y materiales y hay mucho plástico sin usar o de desecho, lo que también es malo para el mundo.

Conclusión

En conclusión, el moldeo por inyección de plástico es un proceso de fabricación común, aunque el moldeo por inyección a veces tiene bajos costos de mano de obra y bajo costo，también tiene algunas desventajas obvias.

Estas desventajas incluyen la baja eficiencia, el alto coste inicial, el proceso de moldeo por inyección irreversible y la alta tasa de desechos. Al utilizar este proceso, las empresas deben ser conscientes de estos problemas para resolverlos mejor y mejorar la eficiencia de la producción y los beneficios económicos.