Introducción

El moldeo por inyección es una gran manera de hacer cosas, pero también puede generar muchos desperdicios, como ineficiencia, meteduras de pata, daños y tiempos de inactividad de la máquina, y altas tasas de desechos, etc. Este artículo trata sobre cómo reducir los costes del moldeo por inyección, lo que puede ayudarle a ganar más dinero con moldeo por inyección.

¿Cuáles son los principales factores que influyen en el coste del moldeo por inyección?

Diseño de piezas

Cuanto más compleja sea su pieza, más complejo tendrá que ser su molde. Las piezas complejas moldeadas por inyección a medida suelen ser más caras porque requieren más moldes que las piezas sencillas.

El mecanizado de piezas complejas puede requerir el mecanizado por descarga eléctrica para conseguir las características de destalonado, lo que requiere más tiempo de producción. Además, las piezas más grandes requieren más material, lo que aumenta los costes.

Materiales de piezas usadas

El tipo de resina también influye mucho en el coste del moldeo por inyección. A la hora de elegir una resina, también hay que pensar en cuántas piezas se van a fabricar, qué aditivos e ingredientes se necesitan, a qué temperatura se va a moldear, qué facilidad hay para conseguir la resina y qué grado y color se desean.

La resina que elijas también puede afectar al mantenimiento del molde, lo que puede encarecerlo (por ejemplo, si utilizas una resina abrasiva).

Los distintos termoplásticos requieren temperaturas diferentes. Las resinas de alta temperatura aumentan los costes de utillaje, como se describe más adelante. Entre los termoplásticos que ofrecen costes más bajos se encuentran el polipropileno, el polietileno y el poliestireno, mientras que los polímeros de cristal líquido, las polisulfonas y el polisulfuro de fenileno suelen ir acompañados de temperaturas más altas y costes más elevados.

Materiales de molde utilizados

Hay muchos tipos diferentes de acero que se pueden utilizar para fabricar moldes, pero el tipo de acero que necesita depende del tipo de material que esté utilizando para el moldeo por inyección. Si utiliza un termoplástico de alta temperatura, necesitará un acero más duro o un molde chapado en acero.

A la hora de elegir un material para su molde, también debe pensar en cuánto mantenimiento necesitará el molde y con qué frecuencia tendrá que sustituirlo.

Los moldes tienen diferentes vidas útiles. Los moldes con una vida útil más larga son más valiosos, pero se fabrican con aceros más duraderos, lo que aumenta el coste del molde. A la hora de elegir el material del molde, tenga en cuenta el tiempo de ciclo, el acabado de la superficie y el volumen de producción, ya que todos estos factores afectan a la vida útil del molde.

Los aceros para herramientas suelen seleccionarse por su dureza y durabilidad, aunque materiales menos caros, como el aluminio, pueden ser adecuados para el molde, especialmente si se requieren volúmenes de producción más bajos.

Volumen y número de cavidades

Cuantas más cavidades necesite para fabricar una pieza, más tiempo tardará en prensar. Un tiempo de prensado más largo significa que no puede fabricar piezas tan rápido, lo que le cuesta dinero. Si fabrica piezas grandes que necesitan muchas cavidades, el material y la producción le costarán más.

Ubicación del fabricante de moldes

La ubicación del fabricante de moldes influirá en el coste total del moldeo por inyección, en función de los gastos de envío y manipulación necesarios para hacer llegar el molde al lugar de procesamiento. Por ejemplo, si utiliza un fabricante de moldes en China, deberá tener en cuenta el salario mínimo de cada provincia. Además, si está cerca de un puerto marítimo, afectará a los costes de envío.

Si elige un fabricante extranjero para el moldeo por inyección, tendrá que pagar más por los gastos de envío y manipulación. Si sus piezas se fabrican completamente en el extranjero, el coste de envío del producto podría anular cualquier ahorro derivado del bajo precio de producción.

¿Cómo reducir los costes del moldeo por inyección?

Reducir riesgos y costes de calidad

La reducción del riesgo y de los costes de calidad suele ser más reactiva que proactiva. Esto sucede porque el proceso de moldeo por inyección va acompañado de cambios anormales imprevistos, lo que dificulta su predicción. Esto nos expone a riesgos y gastos inesperados debidos a productos entregados de calidad inferior.

En realidad hay una forma mejor. Empiece por utilizar principios científicos de moldeo para desarrollar un proceso repetible y estable. Una vez desarrollado el proceso mediante sensores y tecnología de moldeo, puede controlar varios defectos comunes del moldeo por inyección en moldeo por inyección para garantizar la calidad 100% a sus clientes.

A menudo vemos esta situación: la máquina de moldeo por inyección lleva semanas funcionando y los técnicos del proceso aún tienen que hacer ajustes. Llegados a este punto, la calidad del producto siempre falla, así que hay que ajustar el proceso para mejorar, aislar a los sospechosos, clasificar a los malos, aplastarlos y volver a moldearlos.

En el peor de los casos, ya hemos enviado algunos de estos productos a los clientes y tenemos que informarles del problema.

Cuando esto ocurre, sale muy caro. Sin desarrollar y documentar un proceso fiable basado en principios científicos de moldeo, nuestros técnicos sólo pueden perder un tiempo valioso ajustando el proceso con la esperanza de hacer una buena pieza.

Cuando se produce un defecto en el producto, se pide al técnico que vuelva a ajustar la máquina de moldeo por inyección para resolver el problema, y no hay garantía de que el problema vuelva a producirse. En ese momento, hay que decidir qué hacer con el producto, y la clasificación o el reajuste pueden llevar días o incluso semanas y rara vez son 100% eficaces. Por no hablar de que es una tarea sin valor añadido.

Si estos productos ya se han enviado a los clientes, es un negocio perdido. Podemos evitar esta situación dedicando tiempo a crear y documentar un proceso que pueda producir repetidamente productos de alta calidad desde el principio.

El uso de sensores de presión de cavidad para supervisar el proceso de producción puede lograr un mayor nivel de control de calidad. Imagine saber si el producto es bueno antes de abrir el molde y poder clasificarlo automáticamente.

Aumentar la eficiencia mediante la automatización

Con tecnología de moldeo y formación, puede automatizar varias áreas de producción para ayudar a mejorar la eficiencia de la mano de obra. La recogida, el apilado y el paletizado de productos son tres métodos de automatización muy útiles.

La tecnología de control de procesos puede clasificar automáticamente los productos y emitir alarmas para avisarle cuando el proceso está fuera de tolerancia. Al proporcionar datos, puede determinar la causa raíz más rápidamente sin tener que señalar con el dedo, lo que mejora aún más la eficacia y la precisión. Puede dejar de buscar averías y empezar a resolver problemas.

Piense en el proceso en una fábrica sin automatización. En el proceso de fabricación por moldeo paso a paso, tenemos que extraer el producto y los patines del molde, colocar el producto de forma ordenada, empaquetarlo y, a continuación, paletizar el producto final.

En algún momento de este proceso, es posible que también tenga que añadir un paso de montaje, lo que añadirá mano de obra, espacio y tiempo adicionales.

Si se realizan todos estos procesos manualmente, la eficacia del proceso siempre será diferente. Si sólo nos fijamos en el paso de sacar el producto del molde, incluso el mejor operario tendrá fluctuaciones de tiempo, lo que provocará variaciones en el tiempo de ciclo, que harán que la calidad del producto sea inestable. Esta fluctuación se sumará en cada paso del proceso.

Cuando empezamos a automatizar procesos, empezamos a eliminar estos altibajos, aumentando la eficacia, mejorando la calidad y aumentando el espacio disponible. La automatización de la calidad -mediante la supervisión de procesos, sistemas de visión o verificación dimensional en línea- puede garantizar que nuestros clientes no vuelvan a recibir un producto defectuoso.

Mayor conciencia de las fluctuaciones del proceso (reducción de los desechos)

Al saber rápidamente cuándo ha cambiado un proceso, puede solucionar el problema con mayor rapidez. Esto significa menos desechos, lo que aumenta la utilización de la máquina de moldeo por inyección y reduce los costes de los desechos. Puede conseguirlo mediante software de control de procesos, supervisión de la presión de cavidad y formación.

En la fabricación siempre hay un coste de calidad. Se puede pagar en la fase final, utilizando valiosos recursos y tiempo para comprobar el producto antes de enviarlo al cliente. El problema es que la calidad nunca tiene un coste fijo. A medida que cambia la producción, también cambian el tiempo para clasificar el producto y el número de empleados que necesita.

Si hay rotación de personal, hay que formar a gente nueva para que clasifique las piezas defectuosas. Si forma a todos los técnicos con el mismo nivel, podrá reducir o eliminar los rechazos de forma proactiva, en lugar de reactiva, o evitar las altas tasas de desechos debidas a un bajo nivel de cualificación, a la configuración de un proceso de moldeo con una ventana de proceso demasiado pequeña o a la ausencia de ventana de proceso.

Otra forma de pensar en el coste de la calidad es en la fase inicial. Si integramos la calidad en el proceso y la controlamos a lo largo de todo el ciclo, podemos detectar las fluctuaciones del proceso.

Por ejemplo, si sabemos que una amplia gama de variaciones en la viscosidad del material causará problemas de calidad, podemos utilizar herramientas de supervisión del proceso para detectar cambios en la viscosidad. En ese momento, se puede volver a centrar el proceso para volver a fabricar una pieza de alta calidad.

Comprar resinas de amplio espectro

Las resinas más baratas tienen una amplia gama de propiedades, pero es difícil mantener las dimensiones de las piezas con tolerancias estrictas. Esto aumenta definitivamente la variación, lo que conlleva mayores tasas de desecho. Pero si utilizamos la tecnología DECOUPLED MOLDING® y sensores de cavidad, podemos hacer que funcione.

¿Alguna vez has visto esto sucede a menudo: Haces buenas piezas durante unos días, y de repente empiezas a tener destellos. Así que reduces la velocidad de relleno para solucionar el problema. Unas horas más tarde, consigues un plano corto. ¿Por qué todo funcionaba bien y de repente se producen destellos? La respuesta es probablemente la viscosidad.

La viscosidad puede fluctuar a menudo al alza o a la baja en 30%, lo que dificulta la producción de una buena pieza incluso con el moldeo Desacoplado II. Para garantizar que se fabrica la misma pieza en cada ciclo (o al menos lo más parecido posible), debe utilizar sensores de presión de cavidad para controlar el proceso y minimizar los efectos de las variaciones de viscosidad del material.

Reducción de la duración del ciclo

Puede optimizar la fuerza de sujeción/acción de expulsión, el tiempo de llenado, el tiempo de envasado, el tiempo de mantenimiento y el enfriamiento con técnicas de moldeo científicas y DECOUPLED MOLDING®. Puede moldear una buena pieza con un cojín más pequeño.

Una unidad de control de la temperatura del molde o un controlador de temperatura de tamaño adecuado también pueden ayudar a reducir el tiempo del ciclo. 80% del tiempo de ciclo de moldeo se dedica a enfriar la pieza desde la temperatura de fusión hasta la temperatura de desmoldeo, haciendo que la pieza sea lo suficientemente fuerte como para soportar las fuerzas de expulsión y manteniendo la estabilidad dimensional de la pieza.

Sin un caudal de agua de refrigeración adecuado, la capacidad de enfriar la pieza a la temperatura correcta se ve comprometida. Lo único que hay que hacer es mantener la pieza en el molde más tiempo y gastar más dinero.

Cuando se inicia un proyecto, hay que tener en cuenta el grosor de la pieza. Tiene que preguntarse: "¿Cómo afecta el grosor de la pieza al tiempo de ciclo y al rendimiento del producto?". Muchas veces, diseñamos las piezas como lo hacemos porque "siempre lo hemos hecho así". Como puede imaginar, esto puede salir muy caro.

La ciencia y la simulación pueden ayudarnos a predecir si un diseño funcionará, de modo que no tengamos que moldear una pieza para probarla y obtener resultados. Asegurarse de tener el diseño de pieza adecuado es solo un ejemplo de cómo se puede reducir el tiempo de ciclo.

Fabricación de moldes más eficientes

En términos sencillos, un molde es a la vez un recipiente a presión y un intercambiador de calor: siempre habrá pérdidas de presión dentro de la cavidad. Sin embargo, en la mayoría de los casos, cuanto menor sea la pérdida de presión desde la compuerta hasta el final de la cavidad, menor será la probabilidad de que la pieza presente problemas de calidad como alabeo, contracción, marcas de hundimiento, disparos cortos o fluctuaciones dimensionales.

Para que el plástico fluya, necesitamos calentarlo, pero para expulsar la pieza, necesitamos eliminar parte de ese calor. Para hacer un molde eficiente, tenemos que asegurarnos de que los circuitos de refrigeración están diseñados correctamente.

También tenemos que elegir un metal que transfiera bien el calor, pero que también resista el desgaste (sobre todo con rellenos de fibra de vidrio o carbono). Por último, tenemos que crear turbulencias en el proceso para asegurarnos de que el molde alcanza rápidamente la estabilidad térmica y la mantiene durante largos periodos de producción.

También puede aumentar la eficiencia del molde añadiendo más cavidades. Los moldes de una sola cavidad son los que menos fluctúan, pero los costes de producción eclipsan los costes normales. Si aumenta el número de cavidades, podrá fabricar más piezas en el mismo tiempo.

Existen algunas limitaciones en cuanto al número de cavidades que puede alojar, como la calidad del producto, la separación entre moldes y máquinas y los requisitos de validación.

Otra forma de aumentar la eficiencia del molde es hacer moldes familiares, que contengan diferentes geometrías de piezas en el mismo molde. Esto puede resultar difícil porque las cuatro variables del plástico son diferentes en cada cavidad. Sin embargo, con software de control de procesos y sensores de cavidad, puede controlar cada cavidad individualmente mediante compuertas de válvula de aguja.

Reduzca los costes de transferencia de moldes

La Aplicación de Desarrollo de Procesos (PDA) le permite transferir rápida y fácilmente moldes de una moldeo por inyección máquina a otra. Al transferir el molde, la PDA crea automáticamente la tabla de condiciones de configuración de la máquina de moldeo por inyección para que pueda fabricar piezas buenas desde el primer disparo.

Estas curvas se pueden utilizar en cualquier máquina de moldeo por inyección, siempre y cuando la máquina de moldeo por inyección pueda proporcionar suficiente flujo, presión, temperatura y volumen. O, si no utiliza simulación, también podemos crear plantillas y transferirlas a cualquier máquina de moldeo por inyección capaz.

Reducción de características innecesarias de las piezas

Este planteamiento simplifica el diseño del molde, lo que ahorra dinero porque los moldes complejos cuestan más de fabricar. Además, las piezas más sencillas utilizan menos material, lo que ahorra dinero.

Los diseños más sencillos también pueden acortar el ciclo de moldeo por inyección, lo que permite fabricar más piezas en menos tiempo y ahorrar dinero en mano de obra y energía. También supone un menor mantenimiento del molde. Y lo que es más importante, los diseños más sencillos suelen fabricar piezas más resistentes y de mejor calidad, lo que se traduce en menos piezas defectuosas.

Para deshacerte de cosas que no necesitas, tienes que fijarte en el diseño y averiguar cómo hacer que funcione mejor y sea más fácil de fabricar. Puede que tengas que deshacerte de algunas cosas bonitas, combinar piezas o cambiar el tamaño de las cosas para que no tengan cosas de más. Hay que hacer que la pieza funcione bien y sea fácil de fabricar. Hay que hacer que la pieza funcione bien y sea fácil de fabricar.

Reducción del tamaño de las piezas

Las piezas más grandes no siempre son mejores. Cuando se hacen piezas más grandes, hay que hacer moldes más grandes. Los moldes más grandes cuestan más material. Si puede hacer la misma pieza más pequeña, hágalo.

Conclusión

En resumen, abaratar los costes del moldeo por inyección de plásticos es un gran problema. Hay que hacer muchas cosas bien. Hay que diseñar bien la pieza. Elegir el material adecuado. Hay que hacer bien el molde. Hay que ejecutar el proceso correctamente. Hay que hacer todas estas cosas bien para que el moldeo por inyección sea más barato.

Puede hacer todas estas cosas bien utilizando la ciencia y la tecnología. Puede utilizar principios científicos de moldeo y tecnología de automatización para hacer moldeo por inyección más barato. Puedes hacer menos chatarra. Menos variaciones. Puede fabricar piezas más rápido. Puede ganar más dinero. Puede mejorar el moldeo por inyección. Puede mejorar el mundo.