La impresión 3D y el moldeo por inyección son dos métodos de fabricación muy populares, cada uno de los cuales ofrece ventajas y aplicaciones únicas en distintos sectores. Comprender sus diferencias es clave para elegir el proceso adecuado para su producto.

La impresión 3D permite crear formas complejas y personalizadas capa a capa, lo que la hace ideal para prototipos y producción de bajo volumen. El moldeo por inyección, en cambio, es más rápido y rentable para la fabricación a gran escala, sobre todo cuando se necesita gran precisión y durabilidad. Las principales diferencias son la velocidad de producción, la variedad de materiales y el coste por unidad. La impresión 3D es más flexible para diseños complejos, mientras que el moldeo por inyección destaca en la producción en serie.

Mientras que la impresión 3D ofrece flexibilidad y rapidez en la creación de prototipos, el moldeo por inyección es el método preferido para la producción de grandes volúmenes y la rentabilidad. Descubra cómo la elección de la técnica adecuada puede optimizar los plazos y los costes de producción.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D permite crear formas y piezas complejas añadiendo material capa a capa. Ofrece ventajas como la reducción de residuos, la creación más rápida de prototipos y la capacidad de crear diseños intrincados que los métodos de fabricación tradicionales no pueden. Sus aplicaciones abarcan sectores como la automoción, la sanidad y la moda.

¿Qué significa impresión 3D?

La impresión 3D es una forma de tecnología de prototipado rápido, también denominada fabricación aditiva¹. Se basa en archivos de modelos digitales y utiliza materiales adhesivos como metal en polvo o plástico para construir estructuras mediante la impresión capa a capa.

¿Cuáles son las ventajas de la impresión 3D?

Ventaja en costes de fabricación

La fabricación de artículos complejos no aumenta necesariamente los costes. En la fabricación tradicional, el coste tiende a aumentar con la complejidad de la forma producida. Sin embargo, con la impresión 3D no ocurre lo mismo. El coste de fabricación se mantiene relativamente constante independientemente de la complejidad de la forma que se cree. Esto significa que producir un objeto con un diseño complejo lleva aproximadamente la misma cantidad de tiempo y recursos que crear un simple cuadrado.

Ventajas de la impresión bajo demanda

Las características de fabricación aditiva por capas de la impresión 3D permiten imprimir bajo demanda. Las empresas pueden utilizar la tecnología de impresión 3D para fabricar productos personalizados en función de los pedidos de los clientes. La facilidad de la producción personalizada con impresoras 3D puede introducir un nuevo modelo de negocio para la industria manufacturera.

Si los objetos requeridos se fabrican bajo demanda en las proximidades mediante tecnología de impresión 3D, puede ser posible conseguir una entrega a tiempo cero o minimizar los costes de transporte a larga distancia. Además, la tecnología de impresión 3D sólo requiere materias primas de una forma específica para la impresión bajo demanda. Elimina la necesidad de almacenar varios tipos de productos semiacabados, como ocurre en la fabricación tradicional, reduciendo así el inventario corporativo.

¿Cuáles son las limitaciones de la impresión 3D?

Restricciones de tamaño

Normalmente, los modelos impresos en 3D suelen limitarse al tamaño de un teléfono móvil, lo que dificulta la producción de componentes tan grandes como un cuerpo humano o un edificio.

Carga de los gastos

El coste de la tecnología de impresión 3D sigue siendo exorbitante, sobre todo para el gran público. Para ampliar su accesibilidad, es imperativo reducir los precios, aunque ello pueda generar conflictos con los costes de producción.

Cuestiones de propiedad intelectual

En los últimos años se ha hecho cada vez más hincapié en los derechos de propiedad intelectual en los sectores de la música, el cine y la televisión. La aparición de la tecnología de impresión en 3D está a punto de agravar este problema, a medida que se generaliza la reproducción de objetos físicos. La capacidad ilimitada de reproducir objetos a gran escala suscita preocupación en relación con la infracción de los derechos de autor.

Por lo tanto, el desarrollo de legislación y directrices en torno a la impresión 3D es crucial para salvaguardar los derechos de propiedad intelectual. Si no se aborda esta cuestión, puede producirse una avalancha de reproducciones no autorizadas, lo que supondría un reto importante para la industria.

¿Qué es el moldeo por inyección?

El moldeo por inyección consiste en inyectar plástico fundido en un molde a alta presión, donde se enfría y se solidifica para darle la forma deseada. Este proceso es rápido, rentable e ideal para la producción de grandes volúmenes de formas complejas. Sus principales ventajas son la precisión, la eficiencia del material y la capacidad de crear diseños intrincados.

¿Qué significa moldeo por inyección?

El moldeo por inyección es un método utilizado para producir formas para productos industriales, con moldeo por inyección de caucho² y el moldeo por inyección de plásticos. El moldeo por inyección puede clasificarse a su vez en moldeo por inyección y fundición a presión. El proceso consiste en inyectar materiales plásticos calentados y fundidos en la cavidad de un molde a alta presión, tras lo cual se enfrían y solidifican para crear productos moldeados por inyección. Este método se utiliza sobre todo para la producción en serie.

¿Cuáles son las ventajas del moldeo por inyección?

La calidad del producto es estable

La máquina de moldeo por inyección controla automáticamente factores como la temperatura, la presión, el tiempo, etc., garantizando que los productos fabricados tengan una calidad estable y cumplan las normas exigidas.

Bajo coste de producción

Las materias primas utilizadas en el proceso de moldeo por inyección son partículas termoplásticas, de bajo precio y que pueden reciclarse y reutilizarse, lo que reduce el coste de las materias primas.

Alta precisión de producción

El ajuste preciso de los parámetros de la máquina de moldeo por inyección permite controlar la precisión dimensional y el peso del producto, lo que da lugar a la fabricación de productos de alta precisión que cumplen las especificaciones requeridas.

¿Cuáles son las limitaciones del moldeo por inyección?

El moldeo de productos requiere el uso de dos conjuntos de moldeo por inyección y moldeo por soplado³ moldes, junto con un molde hueco equipado con una válvula. El molde de parisonado por inyección debe soportar altas presiones, por lo que el coste del equipo es considerable.

El parisonado por inyección funciona a altas temperaturas, lo que requiere un periodo prolongado de enfriamiento y conformación tras el soplado en el molde de inyección. Esto alarga el ciclo global de moldeo del producto, lo que repercute en la eficiencia de la producción.

Los parisones de moldeo por inyección presentan tensiones internas significativas y son susceptibles de enfriamiento desigual durante la conversión del molde. El agrietamiento por tensión puede surgir al fabricar productos con formas intrincadas y tamaños grandes. Por consiguiente, las formas y tamaños de los productos son limitados, lo que restringe su idoneidad para productos a pequeña escala en sectores como la cosmética, los artículos de primera necesidad, los envases farmacéuticos y los envases alimentarios.

¿Cuáles son las similitudes y diferencias entre la impresión 3D y el moldeo por inyección?

La impresión 3D es un proceso aditivo en el que el material se deposita capa a capa, por lo que es ideal para prototipos y producción de lotes pequeños. El moldeo por inyección, en cambio, es un proceso sustractivo que consiste en inyectar plástico fundido en un molde para producir grandes cantidades de piezas rápidamente y con gran precisión. Las principales diferencias son la velocidad, la rentabilidad para grandes volúmenes y la diversidad de materiales. La impresión 3D destaca en la personalización, mientras que el moldeo por inyección ofrece mayor consistencia y menores costes unitarios para la producción en masa.

¿Cuáles son las similitudes entre la impresión 3D y el moldeo por inyección?

Se trata de dos métodos de moldeo distintos. Aunque los materiales de procesamiento pueden ser los mismos, no hay ninguna otra similitud entre ellos.

La impresión 3D y el moldeo por inyección desempeñan un papel crucial en la fabricación de productos de plástico. A pesar de su importancia, estos métodos de procesamiento difieren significativamente y son los más adecuados para aplicaciones de productos específicos.

A continuación se explican detalladamente las diferencias entre los dos métodos de tratamiento

Métodos de producción

El proceso de moldeo por inyección puede fabricar productos estandarizados a bajo coste y a gran escala siempre que se disponga de moldes de inyección. Por tanto, para la fabricación tradicional de gran volumen y a gran escala, el moldeo por inyección sigue siendo la mejor opción en la actualidad.

Por otro lado, las impresoras 3D pueden convertir directamente cualquier forma diseñada por ordenador en un modelo físico de forma automática, rápida, directa y relativamente precisa. Debido a las características únicas de las impresoras 3D en comparación con los procesos tradicionales de moldeo por inyección, destacan en el procesamiento de formas complejas y no sólidas a mayor velocidad y con menores costes de materia prima, lo que las hace ideales para fabricar productos personalizados y diversificados.

Coste de fabricación

La amplia disponibilidad de materias primas para el moldeo por inyección, combinada con su capacidad de producción a gran escala, rápida y estandarizada, ayuda a reducir el coste de cada producto individual. Por lo tanto, en términos de costes de fabricación (excluyendo el coste de los moldes de inyección), los productos de moldeo por inyección son significativamente más rentables que los producidos utilizando la tecnología de impresión 3D.

Sin embargo, la principal ventaja de la impresión 3D para ahorrar costes en la fabricación industrial reside en las modificaciones de prototipos. Modificar un prototipo sólo implica realizar cambios en el modelo CAD sin incurrir en gastos de fabricación adicionales. Además, dado que los productos impresos en 3D no requieren costes de molde, sus costes globales de producción son inferiores a los asociados al moldeo por inyección.

Calidad de la producción

Al comparar la calidad de producción de la tecnología de impresión 3D y el moldeo por inyección, es evidente que el rendimiento de los materiales de las impresoras 3D se queda corto en comparación con los materiales de moldeo por inyección. Las piezas impresas en 3D carecen de las propiedades físicas de las piezas moldeadas por inyección. La tecnología de moldeo por inyección produce piezas superiores con superficies más lisas y mayor durabilidad, cualidades de las que carecen los productos impresos en 3D.

Como resultado, la impresión 3D es adecuada principalmente para crear prototipos. Aunque las propiedades físicas de la impresión en nailon han mejorado notablemente, lo que la hace apta para su uso en diversos campos, aún no iguala la calidad que se consigue mediante el moldeo por inyección.

Ámbitos de aplicación

El proceso de moldeo por inyección permite la producción por lotes de artículos de forma uniforme, por lo que resulta muy adecuado para la fabricación de productos estandarizados de gran volumen.Promoción y aplicación de productos plásticos en sectores industriales como la aviación, la industria aeroespacial, la electrónica, la maquinaria, la construcción naval y la automoción.

Por otro lado, la impresión 3D sólo requiere la entrada de una imagen tridimensional a través del terminal de control para transformar las materias primas en modelos físicos o incluso fabricar piezas o moldes directamente. Esto reduce considerablemente el ciclo de desarrollo del producto. Las impresoras tridimensionales han encontrado amplias aplicaciones en proyectos maker, diseño arquitectónico, diseño de modelos de moldes y otros campos diversos.

¿Cuáles son los pasos para imprimir modelos en 3D?

Los pasos para imprimir modelos 3D incluyen el diseño del modelo 3D, su preparación para la impresión, la selección de materiales y la impresión del objeto. Tras la impresión, a menudo es necesario el posprocesamiento, como la limpieza, el curado y el montaje de la pieza final. Las principales ventajas son la flexibilidad de diseño y la agilización de los plazos de producción.

¿Cuáles son los pasos de preparación para imprimir modelos en 3D?

Antes de comenzar oficialmente el proceso de impresión, debe realizar algunos preparativos básicos: crear un modelo 3D en formato STL, configurar una impresora 3D y disponer el material para el objeto impreso.

En primer lugar, asegúrate de convertir el modelo al formato STL. El formato STL (litografía estereoscópica) sirve como formato de archivo estándar para una comunicación fluida entre el software de diseño y las impresoras.

Desarrollado inicialmente por la empresa estadounidense 3D Systems en 1988, se ha convertido en el formato de interfaz de referencia para los equipos de fabricación de impresión 3D actuales. En esencia, el formato STL es un archivo de gráficos 3D fundamental para la tecnología de fabricación por impresión 3D. De hecho, se ha convertido en el estándar del sector para la producción de impresión 3D.

Comprobación y reparación de archivos STL

Puede haber errores en el archivo STL obtenido tras la conversión. Desde la perspectiva de un modelo 3D general, estos errores no son realmente errores. Pueden visualizarse en el software de modelado de Zhengying\. Sin embargo, para la impresión 3D, estos errores pueden ser muy problemáticos. Si la impresora encuentra un archivo problemático mientras imprime el modelo, se bloqueará y dejará de imprimir debido a secciones de archivo dañadas, lo que provocará una impresión fallida. Por lo tanto, una vez finalizado el modelo, es necesario realizar primero una inspección meticulosa de las caras poligonales.

Software de corte para impresión 3D

Si una sola impresora 3D no es capaz de completar la tarea de impresión, debe instalar en su ordenador el software de corte de impresión 3D adecuado. Utilice este software para ajustar los parámetros del modelo 3D y convertir el modelo en un formato que la impresora pueda reconocer. Una vez finalizado el proceso de corte, envíe el modelo a la impresora para su impresión. El corte consiste en dividir los datos del modelo en capas, lo que permite a la impresora 3D construir el modelo capa por capa según los datos de cada capa.

Preparar la impresora 3D y los materiales de impresión

La variedad de tipos y modelos de impresoras 3D aumenta constantemente. Puede adquirir impresoras y sus consumibles en función de sus necesidades específicas. Actualmente, en el mercado nacional de impresoras 3D, aparte de unos pocos fabricantes que crean sus propias impresoras, la mayoría de las empresas establecen sus marcas en torno a impresoras de código abierto.

Material de impresión.

Los materiales más utilizados en las impresoras 3D de sobremesa son el PLA y el ABS. Ambos son plásticos de ingeniería con una excelente termoplasticidad y se utilizan con frecuencia para imprimir modelos de objetos. Además de estos dos materiales de impresión 3D habituales, también hay disponibles resinas fotosensibles líquidas, metales, polvos cerámicos y otros materiales.

Es importante tener en cuenta que los distintos modelos requieren materiales específicos para obtener resultados óptimos. Por lo tanto, los materiales de impresión deben seleccionarse en función de las necesidades de los artículos que se van a imprimir e instalarse en la impresora para garantizar que la máquina pueda alimentar el filamento sin problemas.

¿Cómo imprimir en línea y en tarjeta SD?

Cada imprenta puede tener operaciones ligeramente diferentes dentro del proceso de impresión específico, pero los pasos generales siguen siendo similares.

El software de corte controla directamente la máquina durante la impresión.

Para iniciar el proceso, abra el software de corte y seleccione Añadir modelo. Proceda a generar los archivos X3G. Una vez importado el modelo STL, vaya a Ajustes de impresión para configurar parámetros específicos.

Normalmente, la impresora almacenará archivos de datos originales, principalmente para ajustar la temperatura de la plataforma en función del material, elegir el grosor de la capa en función del grosor deseado del objeto, determinar si son necesarias estructuras de soporte en función de la forma del objeto y otros ajustes fundamentales. Una vez finalizado, exporte el archivo en formato X3G a su ubicación de almacenamiento preferida.

Utilizar tarjeta SD para imprimir

Inserta el archivo X3G en la tarjeta SD y, a continuación, puedes utilizar directamente los botones de la impresora para iniciar el proceso de impresión.

Localice la ranura para tarjetas SD en la impresora. Situada a la derecha del botón, inserte la tarjeta SD con la cara hacia delante y empújela suavemente en la ranura. Asegúrese de que la tarjeta de memoria está correctamente alineada con la ranura antes de presionarla.

Encienda el interruptor de alimentación de la impresora.

Pulse la tecla abajo para seleccionar Archivos de Tarjeta SD y pulse la tecla central para confirmar. Aparecerá en pantalla una lista de los archivos X3G guardados en la tarjeta SD.

Seleccione el archivo que desea imprimir utilizando las teclas de flecha arriba y abajo y, a continuación, pulse la tecla central para confirmar la selección.

La máquina está ahora preparada para imprimir, y tanto la placa inferior como el cabezal de tinta comenzarán a precalentarse. La pantalla mostrará las temperaturas actuales de la placa inferior y del cabezal de tinta junto con el progreso del calentamiento.

Una vez finalizado el proceso de precalentamiento, comenzará la tarea de impresión. Durante este tiempo, la pantalla indicará el progreso de la finalización de la tarea, así como las temperaturas de la placa inferior y del cabezal de tinta.

Al alcanzar el progreso 100%, la pantalla le notificará que la impresión ha finalizado y el sistema reproducirá un aviso musical. Simultáneamente, la placa inferior bajará a su posición más baja, el cabezal de tinta volverá a su posición inicial y el proceso de impresión habrá concluido.

¿Cómo acabar con la impresión?

Tras la impresión, la boquilla vuelve automáticamente. Para facilitar la retirada del modelo impreso, baje primero la plataforma de impresión y, a continuación, utilice suavemente un rascador para retirar el modelo de la plataforma. Si el tiempo lo permite, puedes esperar a que el modelo se enfríe antes de retirarlo de la plataforma (ten en cuenta que algunas impresoras 3D tienen una plataforma vertical fija que no se puede bajar).

Cuando el material que queda en la bandeja de material es insuficiente para la siguiente impresión o si es necesario cambiar el color, primero se debe reponer el material antes de sustituirlo por material nuevo en la impresora.

¿Cuáles son las etapas del moldeo por inyección?

Las principales etapas del moldeo por inyección son el cierre, la inyección, el enfriamiento y la expulsión. En primer lugar, se cierra el molde bajo presión. A continuación, se inyecta plástico fundido en la cavidad del molde. Tras enfriarse y solidificarse, se abre el molde y se expulsa la pieza. Este proceso se utiliza ampliamente en industrias como la automoción, la electrónica y los bienes de consumo.

Cuando el material que queda en el estante de material es insuficiente para la siguiente impresión o si es necesario cambiar el color, primero se debe reponer el material antes de sustituirlo por material nuevo en la impresora.El proceso de moldeo por inyección incluye principalmente seis etapas: cierre del molde - llenado - mantenimiento de la presión - enfriamiento - apertura del molde - desmoldeo. Estas seis etapas determinan directamente la calidad de moldeo del producto, y estas seis etapas son un proceso continuo completo.

Sujeción de moldes

La máquina de moldeo por inyección contiene 3 partes, el molde de inyección, la pinza y la unidad de inyección⁴. La unidad de sujeción mantiene el molde bajo cierta presión para garantizar la consistencia de la producción.

Etapa de llenado

El llenado es el primer paso de todo el ciclo de moldeo por inyección, que comienza en el momento en que se cierra el molde y se inicia el moldeo por inyección, hasta que la cavidad del molde se llena hasta aproximadamente 95%. Teóricamente, cuanto más corto sea el tiempo de llenado⁵Sin embargo, en la producción real, el tiempo de moldeo (o la velocidad de inyección) está limitado por muchas condiciones.

Etapa de espera

La función de la etapa de mantenimiento de la presión es aplicar presión continuamente, compactar la masa fundida y aumentar la densidad del plástico (densificación) para compensar el comportamiento de contracción del plástico. Durante el proceso de mantenimiento de la presión, la contrapresión es alta porque la cavidad del molde se ha llenado de plástico.

Durante el proceso de mantenimiento de la presión y compactación, el tornillo de la máquina de moldeo por inyección sólo puede avanzar lentamente, y la velocidad de flujo del plástico también es relativamente lenta. El flujo en este momento se denomina flujo de mantenimiento de presión. Porque durante la etapa de mantenimiento de la presión, la pared del molde de plástico se enfría y solidifica más rápidamente, y la viscosidad de la masa fundida aumenta rápidamente, por lo que la resistencia en la cavidad del molde es muy grande.

En la fase posterior de mantenimiento de la presión, la densidad del material sigue aumentando y las piezas de plástico se forman gradualmente. La etapa de mantenimiento de la presión continúa hasta que la compuerta se solidifica y se sella. En este momento, la presión de la cavidad en la etapa de mantenimiento de la presión alcanza el valor más alto.

Fase de enfriamiento

En los moldes de moldeo por inyección, el diseño del sistema de refrigeración es muy importante. Esto se debe a que sólo cuando los productos de plástico moldeados se enfrían y solidifican hasta alcanzar una cierta rigidez, se puede evitar que los productos de plástico se deformen debido a fuerzas externas después de ser desmoldeados.

Dado que el tiempo de refrigeración representa entre 70% y 80% de todo el ciclo de moldeo, un sistema de refrigeración bien diseñado puede acortar significativamente el tiempo de moldeo, mejorar la productividad del moldeo por inyección y reducir los costes. Un sistema de refrigeración mal diseñado alargará el tiempo de moldeo y aumentará los costes; una refrigeración desigual provocará además alabeos y deformaciones en los productos de plástico.

Apertura de moldes

El dispositivo de sujeción se abre para separar el molde. A menudo, los moldes se utilizan repetidamente a lo largo del proceso, y su mecanizado es muy costoso.

Etapa de desmoldeo

El desmoldeo es la etapa final del ciclo de moldeo por inyección. Aunque el producto se haya fraguado y formado en frío, el desmoldeo sigue teniendo un impacto muy importante en la calidad del producto. Los métodos de desmoldeo inadecuados pueden provocar una fuerza desigual sobre el producto durante el desmoldeo, la deformación del producto y la pérdida de calidad. deformación⁶ durante la expulsión y otros defectos.

Existen dos métodos principales de desmoldeo: el desmoldeo por espiga eyectora y el desmoldeo por placa de desmoldeo. Al diseñar el molde, debe seleccionarse el método de desmoldeo adecuado en función de las características estructurales del producto para garantizar su calidad.

Conclusión

En la industria de fabricación de plásticos, la impresión 3D y el moldeo por inyección se enfrentan a menudo, y hay muchas opiniones que afirman que la impresión 3D es el fin del moldeo por inyección. Las principales diferencias entre la impresión 3D y el moldeo por inyección incluyen los métodos de producción, los costes de fabricación, la calidad de la producción y los campos de aplicación.