Introducción: El moldeo por inyección está en todas partes. De hecho, la mayoría de los productos de plástico del mundo se fabrican mediante moldeo por inyección. Aunque es ideal para fabricar muchas cosas, los moldes metálicos tradicionales mecanizados por CNC son caros y se tarda mucho tiempo en fabricarlos para una producción de bajo volumen.

Para la creación de prototipos y la producción de bajo volumen (alrededor de 10-1000 piezas), los moldes de inyección impresos en 3D son una solución rentable que ahorra tiempo. También permiten métodos de fabricación más flexibles, por lo que los ingenieros y diseñadores pueden probar los diseños de los moldes, realizar cambios con facilidad y, a continuación, iterar sobre los diseños de forma más rápida y barata que con el mecanizado CNC tradicional.

A continuación explicamos detalladamente las ventajas de la impresión 3D de moldes de inyección de lotes pequeños desde cinco aspectos: qué es la impresión 3D, las desventajas de la impresión 3D, las ventajas de la impresión 3D, ejemplos típicos de impresión 3D de lotes pequeños y los retos de la impresión 3D.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D es un método de fabricación aditiva que genera directamente objetos a partir de datos CAD 3D capa a capa añadiendo una determinada cantidad de material. El proceso básico de moldeo es del modelo CAD al moldeo por acumulación y finalmente al producto. Todo el proceso de fabricación pasará por la conversión tridimensional, bidimensional y tridimensional.

¿Cuáles son las ventajas de la impresión 3D en la producción de pequeños lotes?

La tecnología de impresión 3D es un proceso de innovación independiente en la industria. Con el desarrollo de los tiempos, su valor se reflejará gradualmente, y tiene un gran espacio de desarrollo de mercado. Está llamada a convertirse en uno de los muchos avances que liderarán la industria manufacturera del futuro y merece la atención de todos. moldeo por inyección practicante.

Mi país produce alrededor de 20% de los productos plásticos del mundo. Los moldes son esenciales para la producción en serie de productos de plástico. Sin embargo, el desarrollo tradicional de moldes requiere tiempo e inversiones antes de obtener una verificación suficiente de la producción de prueba y la respuesta del mercado. Esto es contrario a las directrices de flexibilidad y rapidez del mercado que propugna la fabricación ágil actual.

Desde que la tecnología de impresión 3D ha sido ampliamente utilizada en el campo industrial, ha madurado en continua exploración cuando se utiliza en la producción de prueba de moldes. Tiene muchas ventajas comparativas en la producción de lotes pequeños:

Se adapta a cualquier geometría compleja

Siempre que exista un modelo digital 3D, incluyendo cualquier dibujo CAD como CATIA, UG, CREO, etc., después de ser convertido en archivos STL, la tecnología de impresión 3D es muy conveniente para la impresión de modelos de alta precisión, eliminando el proceso de fabricación de herramientas y accesorios, y procesando directamente el producto, resolviendo el problema También ahorra materiales y acorta el tiempo que es difícil de resolver en el proceso de producción. Según las estadísticas profesionales, el coste de desarrollo de nuevos productos se reduce a 1/3-1/5 de los métodos tradicionales.

Utilice una impresora 3D para imprimir los componentes del molde diseñados con software CAD y compruebe además la racionalidad de la estructura mediante el montaje real, lo que facilita el debate y el ajuste de la precisión, el proceso y la vida útil del molde.

Mucho más rápido y barato que la producción tradicional de moldes de metal; múltiples versiones de moldes se pueden imprimir al mismo tiempo; mayores opciones de aplicación, adecuado para los fabricantes de subcontratación; solución interna para evitar la fuga de datos y proteger los derechos de propiedad intelectual; moldeado por inyección Las piezas son de la misma calidad.

De hecho, en algunos casos, los moldes metálicos impresos en 3D pueden ser más caros y tardar más en fabricarse que los moldes metálicos tradicionales. No es que la fabricación de moldes sea más ventajosa, sino que resulta más económico fabricar todo el producto utilizando moldes impresos en 3D.

En resumen, la impresión 3D de moldes de plástico mediante una impresora 3D de plástico (o polímero) combinada con materiales fuertes y resistentes a la temperatura permite a las empresas fabricar sus propios moldes de inyección en la propia empresa o encontrar un proveedor de servicios para encargarlos rápidamente.

Los moldes de plástico impresos en 3D pueden utilizarse en pequeñas cantidades de piezas (100 o 10.00, según el material) y cuestan 90% menos que los moldes de metal. Si el presupuesto es limitado y los plazos de entrega son cortos, la impresión 3D de plástico de bajo volumen es el método de fabricación de moldes preferido.

Ahorro significativo de tiempo de producción de productos y pruebas de moldes

Para los moldes pequeños, el coste y el ciclo no son fáciles de satisfacer a los clientes. Para algunos productos electrónicos de consumo, el ciclo de lanzamiento afecta seriamente a los beneficios del producto. Utilizar la impresión 3D para desarrollar moldes es extremadamente rentable. El tiempo de producción sólo depende del tamaño y la complejidad del objeto. Una impresora 3D puede producir una pieza o un molde de silicona para verificar el producto en un plazo de 2 a 24 horas, lo que sin duda es una ventaja en comparación con el moldeo por inyección y los moldes de estampación.

La impresión 3D es especialmente adecuada para las pruebas de verificación del aspecto y el montaje. Si no está satisfecho con el diseño inicial, sólo tiene que ajustar el archivo STL y volver a imprimir en 3D, lo que puede acelerar la producción del modelo y permitir una rápida iteración del diseño. Además, utilizar la impresión 3D para producir pequeños lotes de nuevos productos para explorar el mercado y utilizar la impresión 3D para sustituir algunas piezas también puede ahorrar costes de desarrollo de moldes.

Misma calidad que los moldes mecanizados; puede hacer canales de refrigeración conformados; utiliza menos materias primas y es más rápido que los moldes mecanizados; puede imprimir varias versiones de moldes a la vez; tiene mayores opciones de aplicación, adecuado para fabricantes subcontratados; evita la fuga de datos, solución interna para proteger la propiedad intelectual; piezas moldeadas por inyección tienen la misma calidad.

En comparación con los moldes de procesamiento tradicionales, las ventajas de los moldes de impresión 3D son la velocidad, el ahorro de costes y material, al tiempo que el diseño es más flexible. Si tomamos como ejemplo los moldes de impresión 3D de metal, quizá en el pasado sólo los utilizarían las medianas y grandes empresas, pero ahora también las pequeñas y medianas fábricas de moldes. Es sólo cuestión de tiempo que esta tecnología se popularice.

En resumen, la impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, ayuda a estas empresas a fabricar mejores moldeo por inyección moldes y utillajes de forma más rápida y barata que los procesos tradicionales. Se puede decir que los moldes de impresión 3D están cambiando las reglas del juego en la industria de fabricación de moldes.

Máxima calidad

Por ejemplo, si el producto final es de silicona y se utiliza un molde impreso en 3D, la silicona no interferirá con el molde de plástico ni provocará una reacción química. Lo único a lo que hay que prestar atención es al punto de fusión del plástico. Algunos materiales son incluso resistentes al calor, lo que los hace ideales para moldes impresos en 3D, y las piezas de silicona pueden tener superficies extremadamente lisas y muchos detalles. Los moldes impresos en 3D también son resistentes y pueden utilizarse fácilmente varias veces, lo que los convierte en una solución de primera para mejorar su proceso de producción.

La fundición es un método popular de fabricación de moldes y ahora la impresión 3D puede utilizarse para crear piezas metálicas producidas a partir de moldes de arena. Cuando se utiliza la impresión 3D en este escenario, el efecto superficial del modelo impreso será muy fino, y la forma precisa del diseño quedará en la arena para crear productos metálicos precisos.

Por ejemplo, los productos en serie de joyería se fabrican principalmente mediante el proceso de fundición a la cera perdida, utilizando la impresión en 3D para hacer patrones de cera, y luego recubriéndolos en cáscaras y cociéndolos para obtener el molde de cavidad. Por último, se vierte el líquido metálico necesario en la cavidad para obtener el producto final.
Ejemplos típicos de impresión 3D de moldes de inyección de lotes pequeños.

Zetar Mold: Empresa de moldeo por inyección situada en Shanghai (China) que ofrece servicios de apertura rápida de moldes y moldeo por inyección de lotes pequeños. En los últimos años se ha producido un aumento de la demanda de producción tradicionalmente de bajo volumen. En la actualidad, Zetar Mold utiliza material de resina xPEEK147 con una impresora 3D Nexa3D NXE 400 para producir insertos de molde, que luego se ensamblan con componentes de moldes metálicos tradicionales.

Se puede producir un juego completo de moldes en 12 horas, de las cuales 8 horas se emplean en la impresión 3D y 4 horas en el postprocesado o curado. El tiempo de desarrollo de moldes prototipo se reduce de 4 semanas a 48 horas.

Además, el coste de cada juego de moldes puede reducirse de $10.000 a $350. Estos moldes de fabricación híbrida pueden producir más de 1.000 botellas sin fallos con un ahorro de costes de hasta 96% respecto a los moldes metálicos tradicionales. En el moldeo por inyección tradicional, el mayor coste es la fabricación del molde. Sólo mediante la producción en serie y la venta de productos se puede recuperar el coste de producción del molde.

Si el producto tiene un ciclo de vida corto o una demanda baja, invertir en herramientas de mecanizado puede no tener sentido desde el punto de vista financiero. En este momento, fabricar moldes mediante impresión 3D puede ser una mejor opción. Dentro del control de costes, los fabricantes pueden ampliar las gamas de productos a la personalización o la producción de bajo volumen que antes no era económicamente viable.

Por eso, fabricar moldes con impresión 3D puede ser una opción mejor. La flexibilidad del diseño de la tecnología de impresión 3D permite innovaciones y personalizaciones que antes eran difíciles de conseguir. Puede probar diseños de prototipos complejos sin la carga de los moldes tradicionales. Los riesgos de las renovaciones costosas

El sector del moldeo por inyección, altamente competitivo y en rápido crecimiento, mueve cientos de miles de millones de dólares, por lo que los fabricantes buscan formas más eficaces y baratas de mantenerse a la vanguardia.

¿Cuáles son las desventajas de la impresión 3D?

Los moldes de plástico suelen tener una conductividad térmica inferior a la de los moldes metálicos, lo que se traduce en tiempos de enfriamiento más largos para piezas moldeadas por inyecciónse desgastan más rápidamente que los moldes metálicos; pueden seguir necesitando un tratamiento posterior al mecanizado para cumplir los requisitos de precisión; y el tamaño de los moldes es limitado.

Puede llevar más tiempo y costar más que el mecanizado; requiere más tiempo de diseño inicial y mayores conocimientos; puede ser necesario el procesamiento posterior al mecanizado para cumplir los requisitos de precisión; el tamaño de los moldes es limitado.

¿Cuáles son los retos de la impresión 3D?

Calcule el valor de su inversión: Los fabricantes de moldes suelen estar sometidos a una intensa presión por parte de los clientes para que construyan moldes al precio más bajo. Por tanto, los fabricantes de moldes deben calcular con precisión el valor de la inversión adicional y demostrárselo al cliente final.

Integración con los procesos tradicionales de fabricación de moldes: Lo último que limita la aplicación de la tecnología de impresión 3D en metal en el campo de los moldes es que no existe una solución para integrarla a la perfección en las líneas de producción tradicionales. Este es también un reto clave para la aplicación de la impresión 3D en la fabricación de moldes.

Retos de la propia tecnología de impresión 3D: Cuando se imprimen insertos de moldes en 3D, hay que contar con un proceso de impresión muy estable para producir piezas de alta densidad: así se consigue un acabado perfecto de la superficie tras el postprocesado. Estos son los aspectos más desafiantes de la propia tecnología de impresión 3D. requisitos.

Conclusión

A medida que la tecnología de impresión 3D madura y los costes disminuyen, surgen cada vez más casos en los que se fabrican moldes enteros mediante impresión 3D. Especialmente para el sector de la electrónica de consumo, donde los productos moldeados por inyección cambian rápidamente, como teléfonos móviles, dispositivos inteligentes para llevar puestos, etc.
La impresión 3D no sustituye a los métodos de fabricación tradicionales. En su lugar, la impresión 3D complementa la fabricación resolviendo las limitaciones de los métodos de fabricación tradicionales. La aplicación de la impresión 3D en moldes de inyección está relativamente madura.

Las principales ventajas de la impresión 3D son la rentabilidad, la mayor velocidad de producción, la flexibilidad y complejidad del diseño, la reducción de riesgos, los materiales y la sostenibilidad, la resistencia y durabilidad, la reducción de residuos, la accesibilidad y la creación rápida de prototipos. Las principales aplicaciones se encuentran en dispositivos médicos: bienes de consumo de automoción: aeroespacial: educación e investigación.

La tecnología de impresión 3D es un proceso de innovación independiente en la industria. Con el desarrollo de los tiempos, su valor se reflejará gradualmente, y tiene un gran espacio de desarrollo de mercado. Está llamada a convertirse en uno de los muchos avances que liderarán la industria manufacturera del futuro y merece la atención de todos. moldeo por inyección practicante.