Introducción: El moldeo por inyección está en todas partes. De hecho, la mayoría de los productos de plástico del mundo actual se fabrican utilizando moldeo por inyección. Aunque es ideal para la producción a gran escala, los moldes metálicos tradicionales mecanizados por CNC son caros y tardan mucho tiempo en fabricarse para la producción de pequeños volúmenes.

Si está creando prototipos o produciendo pequeños volúmenes (entre 10 y 1000 piezas), los moldes de inyección impresos en 3D son una excelente forma de ahorrar tiempo y dinero. También le permiten ser más flexible con su proceso de fabricación. Puede probar diseños de moldes, realizar cambios fácilmente e iterar diseños mucho más rápido y mucho más barato que el mecanizado CNC tradicional.

Hacer moldes personalizados con una impresora 3D estereolitográfica es fácil y cómodo, ya que le permite combinar lo mejor de la impresión 3D y las técnicas de moldeo tradicionales.En esta guía, le mostraremos cómo hacer moldeo por inyección DIY y le daremos todas las herramientas y consejos que necesita para utilizar moldes impresos en 3D para el moldeo por inyección de plástico en casa.

¿Qué se necesita para el moldeo por inyección DIY?

Impresoras 3D SLA de sobremesa de alto rendimiento

Las impresoras 3D SLA de sobremesa son máquinas de alto rendimiento que pueden fabricar moldes con características definidas y un acabado superficial suave, lo que significa que puede fabricar piezas de alta calidad. Puede utilizar las impresoras 3D SLA para algo más que hacer moldes de plástico. También son geniales para crear prototipos y otras cosas que necesita hacer cuando está desarrollando un producto.

Precio: Las impresoras SLA son más caras que las Fused Deposition Modeling (FDM) y las HP Nylon Multi-Jet Fusion (MJF) para la creación de prototipos con materiales termoplásticos, pero proporcionan buenos detalles.

Tamaño de impresión: Las impresoras 3D de consumo están hechas para fabricar piezas pequeñas y lotes pequeños. Son como versiones en miniatura de las grandes. El tamaño medio de impresión es mediano, normalmente 145 x 145 x 175 mm.

Materiales: Aunque la impresora es pequeña, tiene muchos materiales. Tiene resinas para piezas transparentes, sólidas, dentales y flexibles. Los materiales más comunes para la impresión 3D de sobremesa son el policarbonato (PC), el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y las resinas de poliuretano elastomérico (EPU). También hay muchos materiales más baratos en el mercado. Cuestan unos 15 euros los 500 ml.

Resolución: La resolución de las impresoras 3D de sobremesa suele ser bastante buena para el rango de precios, con grosores de capa de unas 25-200 micras. Sin embargo, a veces puede empeorar después de haberla usado un montón de veces.

Peso: Las impresoras SLA de resina de sobremesa pesan menos de 10 kg y son superportátiles.

Materiales de impresión 3D

Material de impresión 3D que puede soportar la temperatura y la presión sobre el molde durante el proceso de moldeo por inyección. Entre los principales se incluyen los siguientes:

La resina Rigid 10K es un material superresistente y altamente relleno de vidrio que puede soportar una gama más amplia de geometrías y procesos de moldeo por inyección. Tiene un HDT de 218 °C a 0,45 MPa y un módulo de tracción de 10.000 MPa, lo que significa que es fuerte, superduro y puede soportar el calor.

La resina High Temp tiene una temperatura de deflexión térmica de 238 °C a 0,45 MPa y es buena para el moldeo por inyección. Es quebradiza, pero se recomienda para materiales con altas temperaturas de moldeo y tiempos de enfriamiento reducidos.

La resina Grey Pro tiene una conductividad térmica menor que la resina High Temp o la resina rígida, lo que significa que tarda más en enfriarse, pero es más blanda y puede soportar cientos de ciclos de desgaste.

Máquinas de moldeo por inyección de sobremesa.

El moldeo por inyección de sobremesa es un proceso mecánico que se utiliza habitualmente en varios ciclos de producción para dar forma permanente a diversos materiales, incluidos los plásticos. En esta página, aprenderá qué es el moldeo por inyección, dónde se utiliza habitualmente el moldeo por inyección, la producción de piezas y objetos de plástico, la producción de moldes y el moldeo de precisión de materiales plásticos.

Hay muchos tipos diferentes de máquinas de moldeo por inyección utilizadas por los fabricantes. Los principales tipos de máquinas que se utilizan son hidráulicas, eléctricas e híbridas (una combinación de eléctricas e hidráulicas), pero las máquinas de moldeo por inyección de sobremesa suelen ser eléctricas.

Las máquinas de moldeo por inyección de sobremesa están diseñadas para forzar el material fundido (normalmente plástico o metal) en un molde que incluye una cavidad para empujar el material y una fijación para moldear y asegurar la pieza en su forma final. En una máquina, los moldes pueden ser de cavidad única o de cavidades múltiples, lo que significa que pueden fabricarse uno o varios productos en un solo proceso.

Además, los moldes multicavidad pueden incluir cavidades idénticas o únicas, por lo que los productos creados pueden ser idénticos o individuales. Cada molde está diseñado para fabricar más de un millón de piezas a lo largo de su vida útil, lo que significa que deben ser resistentes y tener bajas tolerancias.

Tanto si se trata de un escritorio moldeo por inyección máquina le resulte útil depende de su caso de uso y de las necesidades del usuario. Para los aficionados al bricolaje doméstico y los pequeños estudios, pueden ofrecer una forma barata, rápida y fácil de usar de fabricar piezas y modelos complejos.

Moldeo por inyección DIY en pasos

Diseño del molde en CAD

En primer lugar, elija su herramienta de software CAD favorita para diseñar el inserto de molde. Puede diseñar su propio inserto de molde utilizando el dibujo de la cavidad de la estructura del molde principal.

Lleve las dos mitades del núcleo y el diseño 3D que desea realizar a su herramienta CAD.

En Blender, bloquea una mitad del molde utilizando el icono del ojo en el explorador de escenas. Una vez que tengas el espacio de trabajo configurado a tu gusto, ajusta ambas mitades del molde al tipo de dibujo "alambre" en el menú Objeto.

Ahora puede colocar el molde. Durante el proceso de inyección, asegúrese de que el objeto interseca completamente la entrada del plástico fundido. Utilice el modo ortográfico para facilitar esta tarea alternando entre las vistas en perspectiva y ortográfica.

Oculte el núcleo del molde actual y, a continuación, desoculte el otro lado. Repita este proceso, asegurándose de que el objeto interseca completamente la entrada de la otra mitad del núcleo. Una vez que los objetos están alineados, puede utilizar la función Boolean Difference en Blender para restar el área de los dos objetos que se cruzan.

Seleccione la mitad frontal del objeto y, a continuación, seleccione la opción booleana en el menú modificador. Selecciona el objeto que vas a cortar y asegúrate de que la operación "diferencia" está seleccionada. Aplica el operador y haz lo mismo para el otro lado.

Su molde está ahora listo para imprimir. Exporta cada mitad, asegurándote de marcar la casilla "Sólo selección" en el exportador de Blender.

Moldes para impresión 3D

Para imprimir moldes en 3D, es necesario elegir un material que pueda soportar la temperatura y la presión del molde durante el proceso de moldeo por inyección.

Durante el proceso de fabricación del molde, la estructura de aluminio del molde se combina con los moldes de acero y las mitades del molde se procesan utilizando una prensa de taladro para garantizar la eliminación eficaz de las burbujas de aire en la resina líquida.

Basándonos en nuestras propias pruebas y en estudios de casos de clientes, hemos elaborado una lista de las resinas de impresión 3D más populares.

Resinas fotopolimerizables: Las resinas fotopolimerizables son uno de los tipos de resina más populares en la impresión 3D. Funciona endureciéndose rápidamente con luz ultravioleta. Esta resina puede endurecerse rápidamente y tiene un gran rendimiento de detalle. Las resinas fotopolimerizables son adecuadas para crear modelos detallados, obras de arte y piezas de máquinas de alta calidad.

Resinas compuestas: Las resinas compuestas se fabrican mezclando dos o más materiales de resina. Se puede ajustar la resistencia y dureza de esta resina en diferentes proporciones, por lo que se pueden hacer desde cosas blandas hasta cosas duras. Las resinas compuestas también tienen una buena resistencia química y térmica.

Resinas de silicona: Las resinas de silicona son un material de resina de alto rendimiento con gran resistencia, gran dureza, estabilidad a altas temperaturas y excelentes propiedades mecánicas. Esta resina también tiene buena resistencia a la intemperie y estanqueidad al aire, por lo que se suele utilizar para fabricar piezas de automoción de gama alta y piezas en el ámbito aeroespacial.

Resina termoplástica: La resina termoplástica es un material de resina que puede deformarse plásticamente a altas temperaturas. Esta resina tiene buena resistencia al calor y a la corrosión, y se puede procesar.

La resina fotosensible es el material que se utiliza para hacer cosas con una impresora 3D que utiliza luz para endurecer la resina. Es un líquido que se convierte en sólido cuando se le aplica luz. Se compone de un montón de productos químicos diferentes, pero los principales son polímeros, fotoiniciadores y diluyentes.

Hay 9 tipos diferentes de resina fotosensible que se pueden utilizar con una impresora 3D: resina general, resina dura, resina para fundición a la cera perdida, resina flexible, resina elástica, resina para altas temperaturas, resina biocompatible, resina cerámica y resina para luz diurna.

Configurar una impresión en PreForm, el software de preparación de impresión para las impresoras 3D de Formlabs, sólo lleva unos segundos. Si el diseño de su molde necesita una estructura de soporte para la impresión, asegúrese de colocar la mitad del molde en PreForm de modo que la cavidad quede hacia arriba. Esto facilitará el procesamiento posterior y le proporcionará una superficie de alta calidad en su pieza moldeada.

Dependiendo de la geometría y el tamaño, puede imprimir varios moldes a la vez en la plataforma de construcción para que la impresión sea más eficiente.

Piezas de plástico moldeadas por inyección

Ahora que ha diseñado e impreso en 3D su molde, puede moldear por inyección sus piezas en una máquina de moldeo por inyección de plástico de sobremesa.

Tienes un montón de materiales para elegir para el moldeo por inyección. Estos son algunos de los materiales de moldeo por inyección más comunes.

Acrílico; El acrílico, también conocido como poli(metacrilato de metilo), es un material termoplástico ligero, con buena resistencia mecánica, claro y transparente. No es dúctil, pero resiste bien el astillado.

ABS; El ABS es uno de los materiales de moldeo por inyección más reconocidos. Tiene buena resistencia y tenacidad, resistencia al impacto y resistencia química a ácidos, bases y aceites. Es completamente opaco y puede moldearse por inyección en una gran variedad de colores. Lo mejor de todo es que es muy barato en comparación con otros materiales de moldeo por inyección de plástico de esta lista.

Nylon; El nailon es un gran material. Es resistente, soporta el calor y tiene buenas propiedades de fricción y desgaste. Es un material natural, pero también se puede fabricar en laboratorio. El fabricado en laboratorio es ideal para el moldeo por inyección. Además, absorbe bien las vibraciones, por lo que es ideal para fabricar objetos que amortigüen el ruido.

PC; El PC es superduro, resistente a las astillas y a los golpes. Es transparente. Además, tiene la gran cualidad de mantener sus propiedades mecánicas y su aspecto en un amplio rango de temperaturas. Por tanto, funciona muy bien en entornos de altas temperaturas.

POM; El POM es ideal para cosas que deben ser muy precisas. Es rígido y rígido, por lo que no cambia mucho de forma. También es resbaladizo y suave, por lo que es bueno para cosas que se rozan mucho. También soporta temperaturas muy bajas.

PP; El PP está a nuestro alrededor, sobre todo en los armarios de la cocina en forma de envases para alimentos. Es uno de los plásticos más comunes aprobados por la FDA para su uso en el moldeo por inyección de plásticos. Es duro, resistente al calor y a los productos químicos, y puede reciclarse muchas veces. Estas cualidades hacen que sea fácil trabajar con él.

PS; El PS es uno de los pocos materiales frágiles para el moldeo por inyección. Es especialmente ligero, resistente a la humedad y a las reacciones químicas, y resulta muy adecuado para el moldeo por inyección de plástico doméstico porque se contrae uniformemente cuando se enfría en el molde.

PE; El PE se divide en tres grandes categorías con diferentes densidades: polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE) y tereftalato de polietileno (PET). En general, los grados de PE son dúctiles, tienen buena resistencia al impacto y a la fluencia (pueden soportar cargas mecánicas durante largos periodos de tiempo sin deformarse). Además, son resistentes a las reacciones químicas.

TPE ; El TPE es diferente de otros moldeo por inyección porque es una mezcla de plástico y caucho. Combina lo mejor de ambos mundos. Es flexible, se puede estirar mucho, es resistente y se puede reciclar. Además, lo mejor es que es barato comparado con la mayoría de alternativas de goma.

TPU ; El TPU es otra mezcla de caucho y plástico que posee cualidades muy deseables en su componente de poliuretano. Es muy duro y tiene muy buena resistencia a la compresión, a la abrasión y a los productos químicos. Además, estas propiedades no cambian mucho a temperaturas extremas.

Antes de elegir, piense qué quiere que haga y qué puede hacer la máquina. Después, sigue las instrucciones de la máquina para fabricar tu pieza.

Dependiendo de lo que esté inyectando, la adhesión de la pieza al molde puede hacer que éste se deteriore cuando intente extraer la pieza, especialmente con materiales flexibles como TPU o TPE. Utilizar un desmoldante es una buena forma de separar la pieza del molde. Los desmoldantes de silicona funcionan con Formlabs Grey Pro Resin, High Temp Resin y Rigid 10K Resin.

Consejos para diseñadores que prueban el moldeo por inyección DIY

Cuando diseñe su molde, piense si se puede imprimir y si se puede moldear.

El método exacto para el bricolaje moldeo por inyección variará en función del diseño y el volumen que necesite, pero estos consejos y trucos le ayudarán a aumentar su tasa de éxito. Para reducir la visibilidad de las líneas de impresión en la pieza acabada, imprima el molde de plástico utilizando una altura de capa menor (50 o 25 micras por capa en lugar de las 100 predeterminadas). Tenga en cuenta que esto aumentará el tiempo de impresión.

Si se añaden de 2 a 5 grados de inclinación a las superficies perpendiculares a la dirección de tiro, será más fácil sacar la pieza y se evitará que se dañe el molde. Puede lijar los planos divididos con papel de lija fino para eliminar las rebabas. Puede utilizar un baño de agua para enfriar la pieza más rápidamente y evitar que se deforme. Los detalles en relieve y grabados deben estar al menos a 1 mm de la superficie.

Si está diseñando un marco de aluminio, añada 0,125 mm de grosor adicional a la parte posterior del encofrado para crear compresión y garantizar un sellado completo.

Conclusión

A menudo se habla de la impresión 3D y el moldeo por inyección como si fueran enemigos mortales, pero no siempre es una elección binaria. La creación de prototipos y la producción de bajo volumen, ya sea mediante impresión 3D directamente en una pieza o mediante moldeo por inyección utilizando un molde impreso en 3D, pueden ser una forma estupenda de ayudar a las empresas a llegar al mercado más rápido, de forma más rentable y con menos riesgos.