Moldes de Inyección con Tecnología PolyJet

La fabricación de piezas mediante moldeado por inyección es una técnica empleada por múltiples industrias para obtener piezas en cantidades masivas, a bajo coste por unidad, y en un corto espacio de tiempo.

Esta tecnica requiere hacer uso de moldes metálicos que presentan ciertas innegables ventajas:

1. Aguantan ciclos de producción muy elevados.
2. Se enfrían rápidamente.
3. Permiten reproducir pequeños detalles con absoluta fidelidad.
4. El material inyectado no se pega a ellos

pero cuya fabricación presenta asimismo ciertas innegables desventajas:

1. Puede requerir semanas o meses en función de su complejidad y tamaño.
2. El coste, proporcional asimismo a su complejidad y tamaño, se mide en miles cuando no en decenas de miles de euros.
3. Existe siempre el riesgo de que el diseño contenga errores que pasen inadvertidos en la pantalla y sean advertidos cuando el molde está fabricado; en tales casos el tiempo y dinero se pierden irremediablemente.
4. Su coste resulta inviable para la fabricación de series cortas

Para compensar tales desventajas, existe la alternativa de fabricar los moldes mediante Sistemas de Producción 3D basados en tecnología PolyJet. Esta alternativa presenta ciertas interesantes ventajas:

1. Detección temprana de errores antes de encargar la fabricación del molde metálico.
2. Reducción de un 50-70% de costes respecto de la fabricación metálica tradicional.
3. Reducción de un 50-90% de tiempos respecto de la fabricación metálica tradicional.
4. Testeo de piezas finales, fabricadas en material final, en condiciones reales de uso final.

Sin embargo, hay que recordar que la resistencia mecánica y térmica de los moldes PolyJet no es comparable a la de los moldes metálicos, y esto reduce su uso a la producción de preseries. ¿De cuantas unidades por molde? La respuesta depende sobre todo del material a inyectar (las temperaturas de inyección no deben superar los 300 grados y las presiones sobre el molde no deberían superar las 20 toneladas) pero "a grosso modo" podríamos segmentar los materiales en cuatro gamas:

Hasta 100 ciclos por molde:

• ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno)
• PE (Polietileno)
• PP (Polipropileno)
• PS (Poliestireno)
• TPEs (Termoplásticos Elastómeros)

Hasta 80 ciclos por molde:

• PC-ABS (Policarbonato con mezcla de ABS)
• PA (Poliamida)
• POM (Polioximetileno)
• PP+G (PP con carga de Vidrio)

Hasta 40 ciclos por molde:

• PC (Policarbonato)
• POM+G (POM con carga de Vidrio)

Hasta 10 ciclos por molde:

• PA+G (PA con carga de Vidrio
• PC+G (PC con carga de Vidrio)
• PPO (Polióxido de Fenileno)
• PPS (Polisulfuro de Fenileno)

Bombones personalizados

Volviendo al tema de los procesos de termoformado, existe una aplicación que quizá pueda ser interesante para las pequeñas industrias alimentarias: La fabricación de bombones personalizados.

Para la fabricación de bombones necesitamos contar siempre con un molde en cuyo interior verteremos el chocolate fundido, con el fin de que adopte la forma que deseamos obtener. Ese molde puede ser fabricado en metal, pero es una opción extraordinariamente cara, apta únicamente para fabricar series grandes.

Otra opción es fabricar los moldes en silicona. Es una opción económica, pero lleva tiempo y requiere una intervención manual que encarece el producto final.

Por último, existe otra opción que no es muy cara, y que requiere menos tiempo que optar por la silicona: fabricar los modelos mediante impresión 3D.

Es una opción muy interesante cuando nos vemos obligados a crear series muy limitadas de formas geométricas únicas. ¿Aplicaciones? Tantas como se nos ocurra: Hemos hablado de moldear chocolate, pero nada impide moldear con otros materiales como los empleados para las gominolas, y tantos otros que existen en la industria alimentaria. Y quien dice la industria alimentaria, puede tambien pensar en la industria cosmética (jabones, velas, etc.) ¿Y en cuanto a los clientes potenciales? Esta es otra cuestión, ya que se trata de crear objetos únicos, y el cliente debería estar dispuesto a pagar el precio que merecen.

Los moldes para termoformado impresos en 3D calientan la Conferencia de Atlanta

En la reciente Society of Plastics Engineers Thermoforming Conference celebrada en Atlanta, se ha debatido en profundidad el papel que pueden desempeñar las Impresoras 3D en el proceso de termoformado, proceso mediante el cual se da forma a una lámina de plástico mediante su calentamiento previo y posterior acercamiento a un molde, tal como se puede observar en este vídeo:

Bien: ¿Qué tiene que ver todo esto con la impresión 3D? Pues tiene muchísimo que ver, sobre todo en lo referente al objetivo de RECORTAR COSTES Y TIEMPOS.

Habitualmente, los moldes de termoformado se fabrican partiendo de un tocho metálico. Mecanizar hasta el final ese tocho requiere tiempo (dias o semanas) y dinero (miles de euros), lo cual hace económicamente inviable la posibilidad de fabricar series cortas del producto final.

Hoy día, cada vez más empresas que fabrican objetos mediante procesos de termoformado se enfrentan a una creciente demanda de series cada vez más cortas, que deben ser fabricadas en menos tiempo, y a un menor precio. Frente a ese problema, la impresión 3D representa una alternativa en la medida que permite fabricar directamente los moldes en un tiempo record (horas) y a un coste más que atractivo (centenares de euros).  Quizá esas empresas debieran plantearse en serio la necesidad de adoptar procesos de fabricación digital directa al objeto de resolver esa complicada ecuación que se les plantea cada vez con más frecuencia, ya que les permitiría comenzar antes a producir, al tiempo que les permitiría ofrecer al cliente diversas muestras unitarias fabricadas en material final, antes de dar comienzo a la producción masiva.

Impresión 3D para Moldes de Inyección

En la reciente edición de EuroMold se ha presentado una interesante aplicación de la que en su día ya nos hicimos eco en este blog: La fabricación digital directa de moldes aptos para inyección. Les invito a verlo más claro a través de este vídeo:

Impresión 3D para moldes de arena

Danko Arlington (Baltimore, Maryland) es una empresa norteamericana que se dedica a la fabricación de piezas metálicas mediante fundición, y que cuenta con su propio taller de creación de modelos y moldes.

Hace tres años, Danko Arlington adquirió un sistema de producción 3D Stratasys Fortus 900mc como herramienta de apoyo a la fabricación de modelos para fundición. Desde entonces, la experiencia adquirida en la aplicación de la tecnología FDM a la fabricación de modelos ha llegado a un punto en el que las tecnologías de fabricación tradicional se les han quedado obsoletas, de modo tal que actualmente sólo fabrican modelos mediante FDM.

El problema inicial que les hizo plantearse la posibilidad de recurrir a la tecnología FDM estribaba en la creciente escasez de profesionales artesanos con experiencia suficiente en las tecnologías de modelado tradicional. Como solución a este problema decidieron migrar a la fabricación digital directa y consiguieron ciertos beneficios que en mayor o menos medida les resultaron todo un descubrimiento:

• Más fiabilidad
• Más rapidez en la obtención de los resultados
• Más precisión
• Más versatilidad en las opciones de diseño
• Menos programación y preparación de máquina
• Posibilidad de incorporar aperturas, cerraduras, filetes, pasadores, etc.
• Un proceso de construcción eficiente y casi desasistido

En suma: Un excelente ROI

Para no quedarnos en teorías, les invito a ver en directo cómo realizan el proceso en la propia Danko, a través de este video: 

Impresión 3D para moldes de inyección

En nuestro día a día, utilizamos cientos cientos de piezas y productos fabricados mediante inyección.

Se trata de un proceso extremadamente productivo, empleado por fabricantes de todo el mundo para obtener piezas de plástico. Para ello es necesario previamente obtener un molde en aluminio u otro metal, cuyo coste de fabricación mediante CNC se mide normalmente en miles de euros cuando no en decenas de miles, y cuyo tiempo de fabricación se mide en días cuando no en semanas. Es por esto que antes de comenzar la producción en masa debe evaluarse -hasta donde sea posible- el resultado final de la pieza a fabricar, pues en caso de que haya que modificar cualquier error inadvertido habrá que fabricar un molde nuevo. En suma: Cometer un error se paga carísimo.

Pero gracias a la impresión 3D, cada vez más fabricantes de piezas de plástico están descubriendo los beneficios de la fabricación aditiva. La última de ellas, fabricar el premolde mediante impresión 3D, para inyectar una preserie de prueba en material final: Con la impresión 3D, pueden diseñarse los primeros borradores del molde de inyección en unos pocos días, y hacer la impresión del mismo en menos de 24 horas para llevar a cabo la evaluación de la pieza a fabricar. Tradicionalmente, se necesitarían varias semanas para obtener el molde en metal mediante el proceso convencional de CNC, y costaría bastantes miles de euros. Por el contrario, mediante la impresión 3D se puede obtener un molde que va a costar menos de mil euros y va a tardar no mas de unas pocas horas. En suma: Imprimir el premolde en 3D permite ahorrar muchísimo dinero.

Para no quedarnos en teorías, les invito a ver este vídeo basado en un caso real:

Fabricación de moldes de soplado mediante impresoras 3D

Las impresoras 3D Basadas en tecnología FDM pueden ofrecer interesantes oportunidades para el sector del Packaging alimentario, cosmético o farmacéutico, en la medida que posibilitan la creación rápida y económica de moldes capaces tanto de producir prototipos, como de producir series cortas de envases listos para uso final.

(Para seguir leyendo: http://www.ide-e.com/index.php?option=com_content&view=article&id=2863:fabricacion-de-moldes-de-soplado-mediante-impresoras-3d&catid=41:actualidad&Itemid=80)

Packaging: Moldes para Termoformado mediante FDM

Su gran ventaja es que es un proceso que se mide en horas, no en días como en el caso de la manufactura tradicional. Con este sistema no hay límites en la geometría y forma del objeto a fabricar, y la materia prima resulta mucho más barata que el aluminio...(leer más)

Packaging: Moldes para termoformado impresos en 3D

En este vídeo se muestran algunas aplicaciones muy interesantes de las impresoras 3D aplicadas al packaging.




Y en este enlace se explican sus ventajas clave:

 http://ide-e.bumpho.com/2012/abril/actualidad/002/592-moldes-para-termoformado-obtenidos-mediante-impresoras-3d.html

Para más información sobre aplicaciones de las impresoras 3D en la industria del envase:

David del Fresno
Consultor Tecnológico
Móvil: 681-284-196
correo-e: dfresno@analisisysimulacion.com