Descubramos una guía completa sobre la producción de prototipos para moldeo por inyección. Le ayudará a comprender el propósito y los tipos de creación de prototipos, mientras puede profundizar en el proceso completo de diseño de piezas y selección de materiales. Ya sea usted un moldeador por inyección, un diseñador o un especialista en productos, esta guía le ofrecerá la mayor información sobre el apasionante mundo de la producción de prototipos para el moldeo por inyección típico. ¡Vamos a empezar!
¿Qué es la creación de prototipos de moldeo por inyección?
Se trata de crear una versión preliminar de una parte del producto mediante una técnica de moldeo por inyección. El moldeo por inyección Es un proceso de fabricación durante el cual se inyecta material fundido en la cavidad de un molde. Este material se enfría y solidifica en la forma deseada del molde. El siguiente paso es retirar la parte plástica del molde.
Propósito de la creación de prototipos
Quizás se pregunte por qué debe crear una muestra de producto antes de producir una pieza o producto. Estas son algunas de las razones principales:
- Pruebas y validación
Le permite probar y validar el diseño, la función, las texturas y la capacidad de fabricación de un producto. Durante la prueba, si los fabricantes pueden encontrar algunos defectos de diseño o defectos de moldeo por inyección, luego podrán rectificarlos antes de comenzar la producción a gran escala.
- Prueba de material
Otro propósito es probar el comportamiento y su comportamiento en diferentes condiciones. Los fabricantes siempre necesitan ayuda para elegir el material adecuado para el producto terminado. Afortunadamente, la creación de prototipos les ayuda a elegir otros materiales como muestra y luego probar sus propiedades. Pueden encontrar fácilmente el material más adecuado para el producto final comparando diferentes modelos y materiales. Permite probar otros materiales y sus comportamientos en diversas condiciones. Esto ayuda a seleccionar el material más adecuado para el producto terminado.
- Eficiencia de costo y tiempo
Puede ahorrar tiempo y dinero produciendo prototipos. Si necesita realizar algún cambio en el diseño, puede hacerlo con anticipación. Si no crea una muestra, puede gastar más dinero más adelante, si es necesario realizar cambios en el molde de inyección o en el diseño.
- Pruebas de mercado
Antes de lanzar cualquier producto a un nivel extendido, siempre es una buena idea establecer muestras de nuevos productos. Le permiten probar el mercado y evaluar los intereses de clientes y partes interesadas potenciales.
Tipos de prototipos
Aquí hay cuatro tipos comunes:
- Concepto: Siempre que quieras evaluar el diseño conceptual y la estética de un producto, creas un prototipo. Le permiten comprobar la apariencia física y el aspecto de un diseño.
- Funcional: Puede crear este tipo para probar el funcionamiento de un producto en condiciones del mundo real. Los fabricantes los elaboran con el material que quieren para el producto principal. El objetivo final es probar la resistencia, durabilidad y funcionalidad de una pieza o producto.
- Presentación: Utilice materiales de alta calidad siempre que necesite utilizar un producto de muestra para presentaciones, marketing o presentaciones para inversores. El objetivo es hacer que el producto sea muy atractivo para su exhibición.
- Pre-Producción: Este tipo se crea antes de la producción de gran volumen. El propósito de este prototipo es la prueba y validación.
Tipos basados en técnicas
Existen dos tipos comunes de Prototipado Basado en Técnicas. Uno es un prototipo de impresión 3D y el segundo es un prototipo moldeado por inyección. Desbloqueemos los detalles de cada tipo uno por uno.
impresión 3D
Es un producto de muestra creado utilizando un impresión 3D proceso de producción. Durante este proceso, las muestras se construyen capa por capa utilizando un modelo digital utilizando moldes impresos en 3D.
Aquí hay algunos beneficios clave:
- Es bastante complicado producir formas complejas detalladas mediante métodos de fabricación tradicionales; Para fabricar una muestra se utiliza un proceso de impresión 3D o fabricación aditiva.
- Puede producir muestras 3D rápidamente mediante este método. Ésta parece una buena idea cuando se quiere ahorrar tiempo en producción.
- No hay costos de instalación ni de herramientas y es una técnica ideal para producir pequeñas cantidades de manera rentable.
Desventajas
- No se pueden probar la resistencia y las propiedades térmicas de las piezas impresas en 3D.
- No es una técnica de creación de prototipos rentable debido a la lenta velocidad de producción y al alto costo del material.
- No se puede lograr un acabado superficial preciso con piezas impresas en 3D.
Muestra moldeada por inyección
Es un método tradicional para el gran volumen de productos y creación de prototipos. Este método inyecta material fundido en la cavidad de un molde, donde se enfría y solidifica para formar un prototipo.
Para Agencias y Operadores
Estos son los beneficios clave:
- Es la técnica más eficaz para comprobar la resistencia y las propiedades térmicas.
- Esta técnica es muy rentable para grandes cantidades.
- Puede producir muestras de alta calidad con excepcional acabado de la superficie y finos detalles con moldeo por inyección. No habrá necesidad de grandes Postprocesamiento.
Desventajas
Aquí hay algunas deficiencias de los prototipos:
- Primero debes gastar más dinero, ya que requiere que crees moldes.
- Es imposible o, de alguna manera, desafiante crear muestras de diseños complejos a través de él.
- El plazo de entrega del moldeo por inyección es mayor que el de la impresión 3D porque se necesita tiempo para crear moldes y herramientas.
Piezas moldeadas por inyección versus piezas de impresión 3D
| Aspecto | Prototipo impreso en 3D | Prototipo moldeado por inyección |
| Proceso de manufactura | Es un proceso aditivo, el prototipo se construye capa por capa. | Es un proceso sustractivo, utilizando un molde. |
| Flexibilidad de diseño | Alto, puede producir geometrías complejas. | Limitado por restricciones de diseño del molde. |
| Velocidad | Producción rápida de pequeñas cantidades. | Al principio es lento debido a la preparación del molde. Pero luego es más rápido para grandes producciones. |
| Costo de producción de bajo volumen | Más rentable | Menos rentable para la creación de moldes. |
| Propiedades materiales | Generalmente más débil que el moldeo por inyección. | Más fuerte y más consistente |
| Acabado de la superficie | Puede requerir posprocesamiento | Acabado superficial de alta calidad, no requiere posprocesamiento |
| Costo de producción de bajo volumen | Menos rentable | Más rentable |
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¿Qué hace que la creación de prototipos sea vital?
A continuación se presentan algunas razones que hacen que la creación de prototipos sea esencial antes de comprometerse con una producción ampliada.
1. Validación y refinamiento del concepto
Los diseñadores y las partes interesadas pueden visualizar los productos mediante la creación de prototipos. Permite a los diseñadores realizar cambios vitales y ajustar bien un diseño antes de fabricar el producto final.
2. Pruebas de funcionalidad
Le facilitan probar la funcionalidad del producto. Si hay algún defecto funcional, puede realizar cambios de inmediato. Puede evitar costosas revisiones después de la producción.
3. Comentarios de los usuarios
La creación de prototipos es esencial para la supervivencia de nuevos productos en el mercado. Puede evaluar el potencial del mercado y obtener información a través de los comentarios de los consumidores antes de comprometerse con la producción a gran escala.
4. Reducción de costos y riesgos
La creación de prototipos ayuda a los fabricantes a identificar y abordar riesgos y fallas en las primeras etapas de desarrollo. Reduce errores costosos y rediseños. Además, puede gestionar bien sus recursos tomando una decisión informada seleccionando el material adecuado para una pieza o producto.
5. Participación y financiación de las partes interesadas
Es lo más importante para asegurar la financiación de las partes interesadas. Los inversores pueden comprobar el potencial y la viabilidad de un producto a través de productos de muestra.
6. Cumplimiento Normativo y Certificación
Muchas veces, necesita muestras de productos con fines de prueba y certificación. Las autoridades reguladoras solo pueden revisar el producto y emitir el certificado cuando cumple con los estándares de la industria o los requisitos reglamentarios.
Diseño de prototipos para moldeo por inyección
A continuación se muestra un proceso paso a paso para diseñar prototipos para moldeo por inyección.
Paso 1: preparar el diseño del producto
En el primer paso, se crea el diseño del producto plástico. Un diseño debe ser factible. Normalmente, los expertos en plástico o en creación de prototipos 3D generan el diseño considerando el espesor de pared adecuado. Debe trabajar con expertos en diseño o aprovechar al máximo el software CAD para elaborar un concepto de diseño factible.
Paso 2: Ingeniería de producto
Una vez que un diseño supera la funcionalidad estable y se considera factible, se envía a la etapa de ingeniería de producción. Es donde se selecciona el material para el prototipo y los expertos supervisan el proceso. moldeo por inyección de plástico proceso para que, si se requiere algún ajuste, puedan abordarlo fácilmente. Normalmente, el molde de acero se utiliza para los servicios de creación de prototipos de plástico y se utiliza material cónico para que pueda expulsarse rápidamente.
Paso 3: Creación de moldes o impresión 3D
Si tienes un diseño complejo, puedes abordarlo con impresión 3D sin crear un molde. Sin embargo, en el proceso de moldeo por inyección de plástico, se utilizan placas de plástico. Si un diseño tiene geometrías complicadas, necesitará una nueva herramienta de acero porque se necesitarán más de dos mitades del molde. El molde prototipo puede estar hecho de acero más blando que el moldeo por inyección normal porque este material será más fácil de tallar.
Para productos de plástico sencillos y en pequeñas cantidades se utiliza un molde de prueba complejo y relativamente caro. El avance tecnológico ha simplificado el proceso de elaboración de prototipos de plástico. Gracias al análisis del flujo del molde, puede ver fácilmente el flujo de material plástico hacia el molde y ya no es un desafío determinar las ubicaciones de las puertas. Se ha vuelto fácil revisar las trampas de gas y las áreas que no se llenarán con material.
Paso 4: Aprovecha la máquina de moldeo por inyección
Una vez que el molde esté listo, se colocará en la máquina de moldeo por inyección, en la que se inyecta material plástico. El plástico fundido se inyecta en el molde y se enfría mediante líneas de agua. Una vez finalizado el proceso de enfriamiento, se liberará la presión de la abrazadera. El molde se abre y usted puede tener su diseño de plástico en forma física.
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Materiales para la producción de prototipos
Estos son los materiales comunes utilizados:
Diferentes tipos de plástico
El plástico básico es una opción económica cuando su diseño se encuentra en las etapas iniciales y debe crear una muestra. Pero su principal inconveniente es que tendrá propiedades diferentes a las del material previsto para la producción en masa.
Los plásticos de ingeniería cuestan más que los polímeros, pero son una buena opción para elaborar muestras de dispositivos médicos. Sería útil utilizar el técnica de moldeo por inyección para crear muestras para la inspección del primer artículo. Polifenilsulfona PPSU es una opción de material rentable para la producción de tipos funcionales.
Aunque puedes utilizar material plástico de ingeniería y realizar un prototipo con Impresión 3D, recuerda que esta muestra será más resistente que la creada con el moldeo por inyección.
| Aspecto | Plásticos básicos | Plástico de ingeniería |
| Las propiedades mecánicas | Mayor resistencia, rigidez y resistencia al calor. Ideal para aplicaciones de baja tensión. | Menor resistencia, rigidez y resistencia al calor, ideal para aplicaciones exigentes. |
| Cost | Rentable, adecuado para la creación de prototipos económicos | Caro debido a formulaciones especializadas. |
| Resistencia química | Resistencia química limitada, más propensa a la degradación debido a productos químicos y disolventes. | Alta resistencia química, adecuada para entornos hostiles |
| Propiedades termales | Puntos de fusión más bajos, no aptos para aplicaciones de alta temperatura. | Puntos de fusión más altos, ideal para aplicaciones de alta temperatura |
Acero y aluminio
El molde prototipo se puede crear con acero o aluminio. Hay muchos grados diferentes de ambos materiales:
| Aspecto | Aluminio | Acero blando y semiendurecido |
| Peso | Ligero, 1/3 del peso del acero. | Suave y fácil de mecanizar |
| Fortalecimiento | Baja | Alta resistencia a la tracción, especialmente en variedades semiendurecidas. |
| maquinabilidad | Suave, fácil de mecanizar | Duro, difícil de mecanizar |
| Resistencia a la Corrosión | Resistencia a la corrosión natural sin tratamiento superficial. | Menos resistencia a la corrosión, revestimientos y tratamientos de protección. |
| Cost | Menos costoso y rentable para aplicaciones livianas | Menos resistencia a la corrosión, recubrimientos y tratamientos de protección. |
- Aluminio: Si quieres gastar menos, el aluminio es la elección correcta. Puedes utilizar este material cuando esté apretado. tolerancias no son necesarios en un proyecto de moldeo por inyección.
- Suave y Semi: Acero endurecido: en caso de que se requieran tolerancias estrictas, puede mecanizar moldes de acero y producir piezas con tolerancias altas, por ejemplo de +/-0.001 pulgadas. Lo mejor sería considerar el acero blando y semiendurecido para los productos de muestra, ya que los expertos pueden crear un molde con este material en menos de dos semanas. Aunque gastas el doble en acero semiduro, vale la pena cuando necesitas inyectar piezas moldeadas con tolerancias estrictas.
- Acero reforzado: Usar acero endurecido siempre es una buena idea si necesita tolerancias estrictas en prototipos para aplicaciones aeroespaciales, médicas u otras aplicaciones exigentes.
| Aspecto | Moldes de aluminio | Moldes de acero endurecido |
| Durabilidad y vida útil | Menor durabilidad, ideal para creación de prototipos o tiradas de producción cortas ya que el material se desgasta con el tiempo. | Alta durabilidad, larga vida útil. Ideal para producción a gran escala. |
| maquinabilidad | Más fácil de mecanizar, le permite producir moldes de forma más rápida y rentable | Más difícil de mecanizar, requiere más tiempo y coste para la preparación del molde. |
| Transferencia de calor | Excelente conductividad térmica, tiempo de enfriamiento más rápido y tiempo de ciclo más rápido. | menor conductividad térmica, tiempo de enfriamiento más lento y mayor tiempo de ciclo. |
| Cost | Menos costoso y rentable para producción y creación de prototipos de bajo volumen | Alto debido a los costos de mecanizado y materiales. Rentable para producción de gran volumen debido al factor de durabilidad. |
Múltiples materiales de molde
Puede utilizar varios materiales para su molde. Por ejemplo, cree su base con acero blando o aluminio, y luego podrá hacer un inserto con acero endurecido. Sin embargo, la elección del material depende de los requisitos de su proyecto.
BARRO
También puede utilizar insertos de matriz de unidad maestra (MUD), que funcionan bien con marcos de moldes estándar. Lo mejor del molde MUD es que reduce los costos de herramientas en un 66 por ciento. Puede utilizar este material cuando necesite un prototipo con patrones de diseño complejos e intrincados.
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¿Cuándo necesita moldeo por inyección de prototipos?
Al crear un prototipo, puede ahorrar tiempo con la impresión y el mecanizado 3D, especialmente cuando tiene que formar un diseño complejo o intrincado. Pero hay muchas ocasiones en las que se utilizan prototipos de moldeo por inyección antes de optar por la producción en masa:
1. Económico
Puede producir grandes cantidades de prototipos a alta velocidad con moldeo por inyección. Cuando necesite producir más de 30 cantidades, siempre debe optar por el moldeo por inyección, ya que es más rentable que la impresión 3D. Gaste un poco en un molde de muestra y luego reproduzca tantas piezas como necesite a un precio más bajo que la impresión 3D.
2. Alta precisión
No se puede lograr una alta precisión y un acabado suave con la impresión 3D o el mecanizado. Es cuando necesitas una pieza moldeada por inyección.
3. Versatilidad
La técnica del moldeo por inyección permite probar una amplia variedad de plásticos. Por eso, a la hora de seleccionar el material adecuado para tu producto, esta técnica es mejor que la pintura 3D. Las piezas de muestra fabricadas mediante moldeo por inyección son muy resistentes al desgaste. Por lo tanto, los prototipos moldeados por inyección se utilizan ampliamente para pruebas médicas y ensayos clínicos.
4. Tiempo de producción más rápido
Normalmente, los moldes prototipo para moldeo por inyección tienen una sola cavidad, según el diseño. De este modo, este molde se puede producir en una o dos semanas. Una vez que la herramienta prototipo esté lista, puede crear un prototipo rápido con el moldeo por inyección en comparación con Mecanizado CNC o Impresión 3D. El Tiempo del ciclo es de 45 a 60 segundos en moldeo por inyección. Por tanto, es uno de los métodos más rápidos para producir prototipos a gran escala.
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Conclusión
La producción de prototipos para moldeo por inyección es la parte más crítica de un proceso exitoso de desarrollo de productos porque ayuda a reducir el riesgo de fallas en el diseño o en el producto. Disfruta de una profunda comprensión y previsión de materiales y métodos a través de la creación de prototipos.
La producción de prototipos es esencial porque le ayuda a prevenir el riesgo de fallos en el diseño y le permite refinar su visión y probar la viabilidad y funcionalidad de un producto. Este paso inicial del desarrollo del producto le evita costosos errores y errores en la etapa de posproducción.
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