La fabricación de piezas especiales en plástico, tanto especiales como de uso cotidiano, puede ser una pesadilla para muchos.
Existen diversos métodos para fabricar una pieza plástica.
Moldes de inyección
Termo-formado
Fresado CNC o torno
Impresión 3d (Fabricación aditiva)
Moldes de vaciado
Moldes de inyección (alta productividad y alto costo inicial)
Consiste en inyectar plástico a alta temperatura y presión caliente en un molde de metal. Es un sistema muy productivo en el cual se pueden hacer cientos de piezas en un par de horas. Por su complejidad y costo en infraestructura se suele exteriorizar la fabricación con empresas especializadas, La terminación de estos moldes en piezas de plástico es excelente. El costo por pieza puede ser bajo siempre y cuando fabriquemos muchas, pero muchas unidades sobre 1000.
La desventaja es que requieren de máquinas especializadas y la fabricación del molde es difícil y de alto costo inicial. Incluso estos moldes son una especialización en los ingenieros mecánicos. Con un asistente en Solidworks puedes simular el molde, pero tienes que saber: el % de expansión del plástico, dónde vas a inyectar, dónde va a salir el exceso, ángulos de salida, etc.
Lo bueno:
Rápido a mediano plazo.
Alta productividad a bajo costo sobre miles de unidades.
Buena repetitividad (todos las piezas salen iguales)
Muy buen acabado.
Lo malo:
Lento y costoso en etapas iniciales.
Muy compleja la modificación de la pieza luego echo el molde
Complejo y costoso sistema de inyección
Necesitas un experto para fabricar el molde
Conclusión
Recomiendamos los moldes de inyección para piezas que ya fueron validadas por impresión 3D o otro sistema de prototipos y requieren mucha producción.
Termoformado
Es la técnica para hacer máscaras de plástico, letreros volumétricos y cúpulas de acrílico. Es muy económico no requiere de grandes inversiones ya que la maquinaria es muy simple. Consiste en un molde y una lámina de plástico. La lamina es calienta hasta el punto donde esta se deforma, luego es presionado el molde (que es un negativo del modelo a fabricar) contra la lámina deformando la misma.
La desventaja de este sistema es que está pensado para fabricar modelos plásticos que tienen sólo una cara. La otra desventaja es que los modelos no pueden ser muy complejos ya que el sistema es bastante arcaico.
Lo bueno:
Rápido y fácil de trabajar.
Alta productividad a bajo costo.
Buena repetitividad (todos las piezas salen iguales)
Baja infraestructura.
Lo malo:
Sólo funciona con piezas de una cara sin caras complejas.
Terminación pobre en resistencia mecánica.
Necesita un molde que no permite modificaciones rápidas.
Conclusión
Recomendamos el termo-formado para piezas publicitarias con gráfica impresa en una de sus caras y carcasas de dispositivos electrónicos.
Fresado O Router CNC
Tarde o temprano usaremos o necesitaremos una CNC para hacer o el molde, tanto para termo formado o inyección. Si hablamos de piezas metálicas o de alta resistencia mecánica por lo general son la opción aparte de los moldes de arena para fundido.
Son máquinas costosas pensadas para producción en materiales duros como plásticos madera o metales entre otros. Donde se desbasta un bloque de plástico, metal o madera. El cual se esculpe hasta lograr una pieza final. Lamentablemente estos sistemas son sumamente costosos y están pensados para grandes unidades.
Estos sistemas se denominan tecnologías sustractivas porque se va esculpiendo el modelo.
Al usar fresas o similares que van sacando material no se pueden hacer figuras en todos las caras a menos que la maquina tenga muchos ejes (articulaciones) para lograr ángulos de ataque complicados en la herramienta. Esto es más costoso todavía.
Lo bueno:
Alta precisión.
Muy flexibles en materiales a trabajar.
Repetitividad buena (depende del operador y calidad de herramientas)
Permite hacer modificaciones al modelo.
Muy buena terminación.
Lo malo:
Requiere mucho material
Complejo uso.
Productividad media a baja (dependiendo de la pieza, la maquina y material)
Conclusión
Recomendamos los sistemas de fresado y tornería tanto como manual como CNC para fabricación de moldes o piezas de metal o madera.
Impresión 3D o Fabricación Aditiva
Otra opción además de inyectar, deformar y esculpir es agregar material capa a capa. La impresión 3d o fabricación aditiva es la solución para crear piezas especiales a un costo muy interesante ya que tiene la flexibilidad del diseño 3D y un bajo costo en cantidades acotadas. Puedes hacer 500 unidades (piezas pequeñas) con una repetitividad aceptable. Por ejemplo llaveros, bujes, carcasas. Tan solo en unas semanas y cambiar el modelo cada vez que quieras o incluso hacer varias versiones en una tanda de impresión. Esto es imposible con otro sistema de fabricación.
Articulo de interés: Cuando la impresión 3D es una solución?
En mercados pequeños donde es poco probable vender miles de unidades de productos o para productos de nicho o de uso específico, la impresión 3D es una buena opción para validar un prototipo y hacer la matriz par moldes de vaciado.
Lo bueno:
Muy flexible en formas y diseños.
Puedes trabajar a bajo costos plásticos en mono color.
Repetitividad media.
Permite hacer modificaciones al modelo.
Permite validar el producto rápidamente.
Permite materiales mixtos como PLA con metal o madera.
Lo malo:
Baja productividad.
Terminación en bruto menor que las otras opciones.
Alto costo en metal y otros materiales.
Baja resistencia en multi color.
Gama de materiales acotada (PLA, ABS, Nylon, PET, Policarbonato)
Tamaño de fabricación en una pesa limitado (se puede imprimir en partes y luego unir)
Conclusión
Recomiendo la impresión 3d para etapas iniciales de grandes proyectos. Para la fabricación de pequeñas producciones bajo las 100 unidades (dependiendo del tamaño). Para piezas únicas o que ya se descontinuaron también para piezas costosas que se pueden emular o remplazar.
Puedes encontrar mas información sobre los costos aquí https://www.3dworks.cl/blog/cuanto-cuesta-imprimir-en-3d
Moldes de vaciado
Un molde de vaciado es una sistema ocupado por artistas para copiar piezas o esculturas en resinas y poliuretano. Con o sin fibras para mejorar la resistencia.
Permite hacer muchas unidades a un costo razonable menor que la impresión 3d, pero siempre sobre una cantidad de unidades. Ya que el molde es mas costoso que hacer un par de piezas en impresion 3d.
En esta imagen usamos esta técnica para copiar una pieza que necesitaba ser replicada ya que el fabricante descontinuo el modelo. También podríamos imprimir, luego validar la pieza y hacemos un molde para copiar las veces que queramos.
Esta técnica de copiado nos permite ahorrar al cliente el diseño y impresión. A su vez que podemos hacer muchas unidades con un molde. Por ejemplo se podrían hacer 20 a 50 unidades con este molde.
Lo bueno:
Permite tamaños mayores que la impresion 3d
Resistencia similar al ABS en impresion 3d
Bajo costos.
Piezas mono color buena terminación.
Repetitividad media a buena.
Fabricar 100 o mas unidades
Buena terminación (si la pieza original la tiene)
Lo malo:
Productividad media.
No puedes hacer piezas complejas que no permitan des-molde.
Lento en la fabricación del molde (1 a 2 días)
Baja resistencia en multi color.
Gama de materiales acotada (poliuretano y Resinas)
Deformación para altas producciones (se puede deformar la pieza al sacar del molde, si no cura totalmente)
Conclusión
Recomendamos los moldes de vaciado para fabricación de copias generadas con impresión 3D y terminaciones cuando se necesitan muchas unidades que no hacen viable la impresión 3D por su lentitud y acabados trabajosos.
