El moldeo por inyección es un proceso de fabricación ampliamente utilizado para producir artículos desde juguetes y baratijas de plástico hasta paneles de carrocería de automóviles, botellas de agua y fundas de teléfonos celulares. Un plástico líquido se introduce en un molde y se cura; suena simple, pero es un proceso complejo. Los líquidos utilizados varían de vidrio caliente a una variedad de plásticos. termoendurecible y termoplástico.
Historia
La primera máquina de moldeo por inyección fue patentada en 1872, y el celuloide se usó para producir artículos simples y cotidianos, como peines para el cabello.
Justo después de la Segunda Guerra Mundial, se desarrolló un proceso de moldeo por inyección muy mejorado: la 'inyección de tornillo' se desarrolló y es la técnica más utilizada en la actualidad. Su inventor, James Watson Hendry, más tarde desarrolló 'moldeo por soplado' que se utiliza, por ejemplo, para producir botellas de plástico modernas.
Tipos de plastico
Los plásticos utilizados en el moldeo por inyección son polímeros, químicos, termoestables o termoplásticos. Los plásticos termoendurecibles se fijan mediante la aplicación de calor o mediante una reacción catalítica. Una vez curados, no se pueden volver a fundir ni reutilizar: el proceso de curado es químico e irreversible. Sin embargo, los termoplásticos se pueden calentar, fundir y reutilizar.
Los plásticos termoendurecibles incluyen epoxy, poliésteres y resinas fenólicas, mientras que los termoplásticos incluyen nylon y polietileno. Hay casi veinte mil compuestos plásticos disponibles para moldeo por inyección, lo que significa que hay una solución perfecta para casi cualquier requisito de moldeo.
El vidrio no es un polímero, por lo que no se ajusta a la definición aceptada de termoplástico, aunque puede fundirse y reciclarse.
El molde
La fabricación de moldes ha sido históricamente un oficio altamente calificado ('fabricación de matrices'). Por lo general, un molde está en dos conjuntos principales unidos entre sí en una prensa. Hacer un molde a menudo requiere un diseño complejo, múltiples operaciones de máquina y un alto grado de habilidad.
La herramienta generalmente es de acero o cobre de berilio, que se utiliza para la fabricación de moldes requiere un tratamiento térmico para endurecerla. Aluminio es más barato y más fácil de mecanizar y puede usarse para producción de tiradas cortas. Hoy en día, las técnicas de fresado controlado por computadora y la erosión por chispa ('EDM') han permitido un alto grado de automatización del proceso de fabricación de moldes.
Algunos moldes están diseñados para producir varias piezas relacionadas, por ejemplo, un kit de avión modelo, y estos se conocen como moldes familiares. Otros diseños de moldes pueden tener varias copias ('impresiones') del mismo artículo producido en una 'inyección', es decir, una inyección de plástico en el molde.
Cómo funciona el moldeo por inyección
Hay tres unidades principales que conforman una máquina de moldeo por inyección: la tolva de alimentación, el cilindro del calentador y el pistón. El plástico en la tolva está en forma granular o en polvo, aunque algunos materiales como el caucho de silicona pueden ser líquidos y no requieren calentamiento.
Una vez en forma líquida caliente, el pistón ('tornillo') fuerza el líquido dentro del molde firmemente sujeto y el líquido se endurece. Los plásticos fundidos más viscosos requieren presiones más altas (y cargas de prensa más altas) para forzar el plástico en cada grieta y esquina. El plástico se enfría a medida que el molde de metal aleja el calor y luego la prensa se cicla para quitar el molde.
Sin embargo, para plásticos termoendurecibles, el molde se calentará para fijar el plástico.
Ventajas del moldeo por inyección
El moldeo por inyección permite fabricar formas complejas, algunas de las cuales podrían ser casi imposibles de producir económicamente por cualquier otro medio.
La amplia gama de materiales permite una coincidencia casi exacta de las propiedades físicas requeridas por el artículo, y El moldeado multicapa permite adaptar las propiedades mecánicas y la apariencia visual atractiva, incluso en cepillo de dientes
En volumen, es un proceso de bajo costo, posiblemente con un impacto ambiental mínimo. Se crea poca chatarra en este proceso, y chatarra que se produce, y se vuelve a moler y se reutiliza.
Desventajas del moldeo por inyección
La inversión en herramientas, hacer el molde, generalmente requiere una producción de alto volumen para recuperar la inversión, aunque esto depende del artículo en particular.
Producir las herramientas lleva tiempo de desarrollo y algunas piezas no se prestan fácilmente a un diseño de molde práctico.
La economía del moldeo por inyección
Un molde de alta calidad, aunque de costo relativamente alto, será capaz de generar cientos de miles de 'impresiones'.
El plástico en sí es bastante económico y, a pesar de la energía necesaria para calentar el plástico y reciclar presione (para eliminar cada impresión), el proceso puede ser económico incluso para los artículos más básicos, como la botella tapas.
Moldeo por inyección barato ha llevado en última instancia a desechabilidad por ejemplo, maquinillas de afeitar y bolígrafos.
Con varios cientos de nuevos compuestos plásticos que se desarrollan cada año y técnicas modernas de fabricación de moldes, es seguro que el moldeo por inyección continuará aumentando su uso durante los próximos cincuenta años. Aunque los plásticos termoendurecibles no pueden reciclarse, su uso, particularmente para componentes de alta precisión, también está listo para crecer.