¿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 de modelado por deposición fundida (FDM) y las HP de fusión Multi Jet de nailon (MJF) para crear prototipos con materiales termoplásticos, pero ofrecen un buen nivel de detalle.
Tamaño de impresión: Las impresoras 3D de consumo están diseñadas para fabricar piezas pequeñas y lotes reducidos. Son como versiones en miniatura de las grandes. El tamaño medio de impresión es moderado, normalmente de 145 × 145 × 175 mm.
Materiales: Aunque la impresora es pequeña, admite muchos materiales. Hay resinas para piezas transparentes, rígidas, dentales y flexibles. Los materiales más comunes en 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 económicos en el mercado, que cuestan unos 15 euros por 500 ml.
Resolución: La resolución de las impresoras 3D de sobremesa suele ser bastante buena para su rango de precio, con espesores de capa de unos 25 a 200 micrones. Sin embargo, a veces puede empeorar tras un uso intensivo.
Peso: Las impresoras SLA de resina de sobremesa pesan menos de 10 kg y son muy fáciles de transportar.
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.
Que una máquina de moldeo por inyección de sobremesa le resulte útil depende de su caso de uso y de las necesidades del usuario. Para aficionados al bricolaje doméstico y pequeños estudios, puede ofrecer una forma económica, rápida y fácil de usar para 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 fotocurables: Las resinas fotocurables son uno de los tipos más populares en la impresión 3D. Se endurecen rápidamente mediante luz ultravioleta. Estas resinas curan con rapidez y ofrecen un excelente nivel de detalle. Son adecuadas para fabricar modelos detallados, obras artísticas y piezas mecánicas de alta calidad.
Resinas compuestas: Las resinas compuestas se obtienen mezclando dos o más materiales de resina. Es posible ajustar su resistencia y dureza mediante distintas proporciones, lo que permite fabricar desde objetos blandos hasta piezas duras. También ofrecen buena resistencia química y térmica.
Resinas de silicona: Las resinas de silicona son materiales de alto rendimiento, con gran resistencia y dureza, estabilidad a altas temperaturas y excelentes propiedades mecánicas. También resisten bien la intemperie y ofrecen buena estanqueidad al aire, por lo que suelen emplearse en piezas de automoción de alta gama y componentes aeroespaciales.
Resina termoplástica: La resina termoplástica es un material que puede deformarse plásticamente a altas temperaturas. Ofrece buena resistencia al calor y a la corrosión, y puede procesarse.
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 conocidos. Ofrece buena resistencia y tenacidad, resistencia al impacto y resistencia química frente a ácidos, bases y aceites. Es completamente opaco y puede moldearse por inyección en diversos colores. Además, resulta muy económico en comparación con los demás plásticos de moldeo por inyección de esta lista.
Nailon; El nailon es un material excelente: es resistente, soporta el calor y presenta buenas propiedades de fricción y desgaste. Existe en la naturaleza, pero también puede fabricarse en laboratorio; esta variante sintética es idónea para el moldeo por inyección. Además, absorbe bien las vibraciones, por lo que sirve para fabricar componentes que reducen el ruido.
PC; El PC es muy tenaz y resistente al astillado y a los impactos. Es transparente y conserva sus propiedades mecánicas y su aspecto en un amplio intervalo de temperaturas, por lo que funciona muy bien en entornos de alta temperatura.
POM; El POM es idóneo para aplicaciones que requieren gran precisión. Es rígido y apenas se deforma. También es deslizante y liso, por lo que resulta adecuado para componentes sometidos a fricción frecuente. Además, soporta temperaturas muy bajas.
PP; El PP está presente en todas partes, sobre todo en los armarios de cocina en forma de recipientes para alimentos. Es uno de los plásticos más comunes aprobados por la FDA para el moldeo por inyección. Es duro y resistente al calor y a los productos químicos, y puede reciclarse muchas veces. Estas cualidades facilitan su procesamiento.
PS; El PS es uno de los pocos materiales frágiles empleados en moldeo por inyección. Es especialmente ligero y resistente a la humedad y a las reacciones químicas. Resulta muy adecuado para el moldeo por inyección doméstico porque se contrae de manera uniforme al enfriarse en el molde.
PE; El PE se divide en tres grandes categorías con distintas 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 sin deformarse—. Además, resisten las reacciones químicas.
TPE; El TPE se diferencia de otros materiales de moldeo por inyección porque es una mezcla de plástico y caucho. Combina las ventajas de ambos: es flexible, puede estirarse mucho, es resistente y puede reciclarse. Además, resulta económico frente a la mayoría de las alternativas de caucho.
TPU; El TPU es otra mezcla de caucho y plástico cuyo componente de poliuretano aporta propiedades muy valiosas. Es muy duro y ofrece excelente resistencia a la compresión, la abrasión y los productos químicos. Además, estas propiedades apenas varían 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 realizar moldeo por inyección casero variará según el diseño y el volumen que necesite, pero estos consejos y trucos aumentarán sus probabilidades de éxito. Para reducir la visibilidad de las líneas de impresión en la pieza terminada, imprima el molde de plástico con una altura de capa menor —50 o 25 micrones por capa en lugar de los 100 predeterminados—. 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.
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