Introducción: La impresión 3D es genial y todo eso, pero no va a sustituir al moldeo por inyección convencional a corto plazo. Ambas tienen sus pros y sus contras y pueden superarse mutuamente en distintos ámbitos.

La impresión 3D es buena para pequeñas tiradas y prototipos, pero proceso de moldeo por inyección En este artículo se explica por qué la impresión 3D no sustituirá al moldeo por inyección.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D es fabricación aditiva, lo que significa que el material inicial se construye capa a capa. La impresión 3D crea objetos tridimensionales a partir de la lectura de un diseño virtual por ordenador y la reproducción del moldeado mediante el uso de materiales, filamentos o polvos.

¿Qué es el moldeo por inyección?

El moldeo por inyección es una forma de hacer cosas de plástico. Es un proceso en el que se calienta un material plástico hasta que se funde. A continuación, el plástico fundido se introduce a presión en un molde. Cuando el plástico se enfría, se abre el molde y se extrae la pieza.

Es un proceso rápido y se utiliza para fabricar grandes cantidades de artículos idénticos, desde componentes de ingeniería de alta precisión hasta bienes de consumo desechables.En el proceso de moldeo por inyección, elegir los materiales de molde adecuados es crucial para la durabilidad y la eficacia de producción de los moldes de acero.

¿Cuáles son las comparaciones de costes entre el moldeo por inyección y la impresión 3D?

El coste total de cualquier proyecto de fabricación es importante porque determina si el producto va a tener éxito o no. El coste total varía en función de varios factores, como los costes de instalación, de utillaje y de mano de obra.

Estas son las diferencias entre los costes del moldeo por inyección y los de la impresión 3D y un desglose de cada uno.

Gastos iniciales

El coste inicial del moldeo por inyección es más elevado debido al mayor equipamiento y al diseño y producción del molde. Por ejemplo, incluso un molde de tamaño pequeño (10 x 10 cm) puede costar entre $5000 y $10.000. Sin embargo, el molde puede utilizarse durante mucho tiempo.

Pero la impresión 3D sólo requiere el coste de la impresora y los materiales necesarios para poner en marcha el proyecto. También es flexible en términos de espacio, ya que hay impresoras de todos los tamaños, desde pequeñas impresoras 3D de sobremesa hasta grandes impresoras industriales.

Costes de procesamiento

Como he mencionado antes, el coste de los moldes de inyección añade mucho al principio al coste total del molde, pero a medida que se fabrican más piezas, el coste disminuye. Con la impresión 3D, los costes iniciales del molde también son menores.

Además, el coste de moldeo por inyección incluye elementos como unidades de control, sistemas de extracción de piezas y otras pequeñas cosas que aumentan el coste del molde.

Costes de material

En primer lugar, los fabricantes suelen comprar materiales a granel para proyectos de moldeo por inyección, porque suele ser bueno para grandes cantidades. Así, se ahorra dinero. Además, el moldeo puede manejar materiales de calidad relativamente baja sin perjudicar el rendimiento del producto.

Pero con SLS, se llena la cámara de fabricación con polvo. Se puede reutilizar el polvo, pero no es tan eficaz y es más caro. Además, algunas aplicaciones necesitan materiales con propiedades especiales (como alta resistencia, flexibilidad o estabilidad térmica) para obtener el rendimiento deseado. Estos materiales cuestan más que los plásticos estándar utilizados en el moldeo por inyección.

Costes laborales

Por último, los costes de mano de obra son diferentes entre la impresión 3D y el moldeo por inyección porque afectan a la eficiencia general de los costes. El alto grado de automatización de la impresión 3D reduce los costes de mano de obra para lotes pequeños y piezas complejas o personalizadas. La intervención humana sólo es necesaria para la configuración, la supervisión y el procesamiento posterior.

El moldeo por inyección también es un proceso de fabricación automatizado y avanzado, pero la complejidad del diseño y el mantenimiento de los moldes conlleva unos costes de mano de obra más elevados que la impresión en 3D.

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

Volumen

Los moldes son muy importantes en el moldeo por inyección. Hay que diseñar y fabricar moldes. Eso hace que el moldeo por inyección no sea tan bueno para la creación de prototipos y la producción de lotes pequeños. En cambio, en la impresión 3D no hay que preocuparse por las herramientas. Una vez que tienes tu diseño imprimible en 3D y el filamento, la máquina puede hacer realidad tu diseño sin ningún problema.

Por tanto, la impresión 3D es genial para crear prototipos con miles de tiradas, a menos que otras tecnologías no puedan hacer la complejidad que necesitas. Otra cosa interesante es que los moldes de inyección impresos en 3D son populares para el moldeo de plástico. Pero el moldeo por inyección es muy barato para tiradas medianas y grandes. Una vez hecho el molde, se pueden hacer millones de ciclos.

Complejidad del diseño y personalización

La impresión 3D es la reina en cuanto a complejidad, sobre todo si se compara el moldeo por inyección con la impresión 3D. Puede hacer esquinas afiladas, rebajes y otras características complejas. El moldeo por inyección, por otro lado, tiene algunas limitaciones para geometrías complejas, como ángulos rectos, flujo de material en esquinas afiladas, etc.

Además, si va a fabricar hasta miles de piezas, estas mismas razones hacen que la impresión 3D sea mejor para piezas y productos personalizados.

Tamaño de la pieza

En primer lugar, el moldeo por inyección es flexible para una amplia gama de tamaños, desde pequeñas carcasas electrónicas hasta grandes parachoques de coches. Pero hay que utilizar el equipo y las herramientas (moldes) de moldeo por inyección correspondientes. Por ejemplo, las grandes máquinas de moldeo por inyección pueden moldear piezas de hasta 1,5 metros de longitud o más.

Normalmente, las impresoras 3D son más adecuadas para componentes y productos pequeños. Sin embargo, las innovaciones recientes han ampliado las capacidades de tamaño de los productos y piezas impresos en 3D (300 mm x 300 mm x 400 mm o más).

Tolerancias de las piezas

La impresión 3D tiene tolerancias más estrictas que el moldeo por inyección. En el caso de las piezas de plástico moldeadas por inyección, se sitúa entre ±0,05 mm y ±0,50 mm. En cambio, las tolerancias de los componentes impresos en 0,127D pueden llegar a ±3 mm.

Además, las tolerancias dependen del tipo de material, la tecnología, el utillaje, el equipo y la experiencia de fabricación.

Plazo de entrega

La fabricación de un molde de inyección es un proceso preciso y laborioso que puede llevar desde unas semanas hasta unos meses. Puede utilizar la impresión 3D y otros tipos de moldes de inyección para que le lleve menos tiempo. Una vez que el molde está listo, el moldeo por inyección resulta muy eficaz y reduce los largos plazos de entrega.

Por otro lado, la impresión 3D permite una rápida producción inicial. Esto se debe a que no se necesitan herramientas como moldes y el tiempo de configuración inicial es mucho menor.

Fuerza

La diferencia de resistencia entre las piezas impresas en 3D y las moldeadas por inyección se reduce a cómo se fabrican. En primer lugar, ¿qué resistencia tienen las piezas impresas en 3D? Las piezas impresas en 3D se fabrican acumulando capas, lo que las hace más débiles y menos rígidas en la dirección lateral de la fuerza.

Por otro lado, las piezas moldeadas se fabrican con una sola colada. Esto las hace más resistentes. El calor y la presión del proceso de moldeo del plástico eliminan las burbujas de aire y garantizan que todo el material se funda.

Por tanto, el moldeo por inyección proporciona una pieza más fuerte y rígida que la impresión 3D. Lo único en lo que tienes que pensar es en el material, porque la resistencia final también depende del tipo de materia prima que utilices.

Acabado superficial

Ahora comparemos el aspecto de las piezas. Cuando el material fundido es forzado a adoptar la forma del molde mediante presión y calor, la superficie se vuelve lisa cuando se enfría y endurece. Pero también depende de lo lisas que sean las paredes del molde.

Por otro lado, los objetos impresos en 3D pueden presentar algunas líneas visibles en la capa de material. La rugosidad (Ra) de los productos de plástico impresos en 3D suele oscilar entre 1,6 y 25 µm. En cambio, para las piezas moldeadas, es de 0,1 a 0,2 micras.

Residuos materiales

El desperdicio de material se produce cuando se moldea por inyección. Ocurre en las compuertas, los canales, los bebederos y las rebabas. Pero se puede recuperar en el siguiente ciclo.

Por otro lado, la impresión 3D es muy eficiente en cuanto al material. No desperdicia material (excepto a veces en los soportes estructurales).

¿Cuáles son las ventajas y desventajas del moldeo por inyección?

¿Cuáles son las ventajas del moldeo por inyección?

Tiene una gran productividad y bajos costes unitarios, especialmente en la producción en serie. El moldeo por inyección mantiene la precisión de las piezas que fabrica de un lote a otro. Se pueden hacer moldes con características complejas y rebajes. Se puede utilizar para todo tipo de cosas, desde tiradores de puertas de coches hasta jeringuillas médicas.

Mantiene las propiedades mecánicas originales del material o las mejora. Las piezas que salen del molde tienen un aspecto estupendo, por lo que no hay que hacerles mucho después.

¿Cuáles son las desventajas del moldeo por inyección?

La primera desventaja es la gran inversión inicial en equipos de moldeo y moldes de inyección. Las geometrías complejas de las piezas están limitadas por restricciones de diseño, como los ángulos de desmoldeo y el flujo de material. Los costes unitarios son demasiado elevados para lotes pequeños. Los residuos plásticos plantean problemas de sostenibilidad y medioambientales.

¿Cuáles son los pros y los contras de la impresión 3D?

¿Cuáles son las ventajas de la impresión 3D?

La inversión inicial en configuración y utillaje es baja, por lo que resulta rentable para la producción de bajo volumen. Puede crear formas más complejas que moldeo por inyeccióny los cambios de diseño pueden ajustarse rápidamente.

Las impresoras 3D pueden producir rápidamente prototipos para la iteración de diseños y el desarrollo de productos. La impresión 3D permite obtener piezas altamente personalizadas. Como proceso aditivo, produce menos residuos que las tecnologías sustractivas.

¿Cuáles son las desventajas de la impresión 3D?

La impresión 3D para la producción en serie suele ser más lenta que el moldeo por inyección. Sin embargo, puede ser eficaz si la complejidad del diseño no es compatible con el moldeo. El tamaño de las piezas está limitado por el tamaño del lecho y las capacidades de la impresora. Las superficies impresas suelen presentar líneas de capa. Por lo tanto, pueden ser necesarios procesos de acabado adicionales para conseguir una superficie lisa.

Cómo elegir: ¿Moldeo por inyección o impresión 3D?

A la hora de elegir entre el moldeo por inyección y la impresión 3D para la producción, hay que tener en cuenta algunos factores clave.

Parte Lote

El número de piezas que necesita es un factor importante a la hora de decidir qué proceso utilizar. El moldeo por inyección es ideal para fabricar muchas piezas (más de 1.000 piezas por tirada). Si solo necesita unas pocas piezas (menos de 10), la impresión 3D es más barata y sencilla.

Si está utilizando procesos de impresión 3D sencillos como FDM o SLS, con plásticos baratos como ABS, PC, Nylon, y está haciendo una pieza o unas pocas piezas (iguales y no iguales), la impresión 3D es definitivamente el camino a seguir. MJF es también una buena opción para hacer cantidades medianas (10-1000) y es muy común.

En conclusión, si usted está haciendo un montón de piezas, moldeo por inyección es el camino a seguir. Si vas a fabricar pocas piezas, la impresión 3D es el camino a seguir.

Complejidad del diseño

Para fabricar una pieza con moldeo por inyección, primero hay que hacer un molde. No se hace un molde de la pieza, se hace un molde del diseño de la pieza. Diseñar un modelo CAD para moldeo por inyección no es fácil porque hay que tener en cuenta muchas cosas.

Por ejemplo, si tiene ángulos rectos en el diseño de la pieza, es difícil sacarla del molde. Si hay zonas delicadas, hay que tener mucho cuidado con ellas. Pero si quieres hacer algo complejo, la impresión 3D es el camino a seguir. No importa lo complejo que sea el diseño, la impresión 3D puede hacerlo con muy poco esfuerzo.

En conclusión, asegúrese de que su diseño puede moldearse por inyección. Si no puede, cámbielo. Si puede, piense en la impresión 3D.

Tiempo de iteración

El moldeo por inyección lleva mucho tiempo porque hay que analizar el diseño y construir un molde perfecto para él (10-20 días). La impresión 3D tiene un plazo de entrega mucho más corto que el moldeo por inyección. En Xometry puede obtener piezas impresas en 3D en tan solo 3 días.

En conclusión, si necesita la pieza de inmediato, utilice la impresión 3D.

Personalización

Una vez construido el molde para el moldeo por inyección, cambiarlo es caro y lleva mucho tiempo. El moldeo por inyección no sirve para personalizar piezas o modificar un diseño existente. Lo que sale del molde es la pieza final, y cambiarla es muy difícil.

Por otro lado, la impresión 3D es fantástica para personalizar piezas. Todo lo que necesitas es un archivo CAD modificado o personalizado. Por eso es genial para crear prototipos y probar piezas.

En conclusión, si quieres hacer un prototipo o personalizar algo, deberías utilizar la impresión 3D.

Resistencia del material

Las piezas moldeadas por inyección se fabrican en una sola pieza sólida, lo que las hace más resistentes porque no tienen costuras ni puntos débiles. Las piezas impresas en 3D se fabrican capa por capa, lo que las hace más débiles. Las piezas impresas en 3D presentan líneas visibles y defectos estructurales que no suelen verse en las piezas moldeadas por inyección.

En conclusión, si necesita algo resistente, opte por el moldeo por inyección de plástico.

Acabado superficial

Aunque las capas impresas en 3D sean pequeñas y estén muy juntas, se siguen viendo. Esto significa que la superficie del objeto acabado es irregular, por muy detalladas que sean las capas. Esto es un problema si quieres hacer cosas que rocen con otras cosas, como piezas de máquinas que tocan y se mueven. Hay que alisar la superficie después de imprimirla, lo que supone un trabajo extra.

En cambio, cuando se inyecta plástico en un molde, el plástico entra como una sola capa con una superficie lisa. No tiene que preocuparse por las líneas y capas del molde. Además, puede alisar las piezas moldeadas por inyección después de fabricarlas.

Conclusión: Si desea un buen acabado superficial, opte por el moldeo por inyección.

Pérdida de material

El moldeo por inyección es eficaz porque sólo utiliza el material necesario para cada diseño. Esto lo convierte en una excelente forma de producir objetos en masa sin preocuparse por los residuos. Por otro lado, algunas tecnologías de impresión 3D pierden material al construir estructuras de soporte, e incluso si el polvo de material se puede reutilizar, solo se puede reutilizar unas pocas veces antes de que no funcione tan bien.

Conclusión: La impresión 3D no produce muchos residuos, como las estructuras de soporte que hay que retirar en postproducción por impresiones fallidas, pero cuando se utiliza para hacer piezas únicas o lotes pequeños, los residuos no son tan importantes, mientras que para lotes grandes, los residuos son enormes. Por lo tanto, si tiene que fabricar grandes lotes personalizados, es mejor que piense en el moldeo por inyección, ya que no tiene que preocuparse por los residuos de material.

Conclusión

Ambos procesos son buenos para fabricar plástico, pero son buenos para cosas diferentes. Moldeo por inyección es buena para fabricar muchas piezas complicadas de pequeñas a grandes. La impresión 3D sirve para fabricar pocas piezas complicadas. Por tanto, la impresión 3D no va a sustituir al moldeo por inyección de fabricación tradicional.