Descubramos una guía completa sobre la producción de prototipos para moldeo por inyecciónLe ayudará a comprender el propósito y los tipos de prototipos, mientras puede profundizar en el Proceso completo de diseño de piezas y selección de materiales.
Ya sea que sea un moldeador por inyección, diseñador o especialista en productos, esta guía le ofrecerá la mayor cantidad de información sobre el apasionante mundo de la producción de prototipos para 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 El material fundido se inyecta en una cavidad del molde.Este material se enfría y solidifica, adquiriendo la forma deseada en el molde. El siguiente paso es retirar la parte plástica del molde.
Propósito de la creación de prototipos
Quizás se pregunte por qué es necesario crear una muestra de producto antes de producir una pieza o un producto. Estas son algunas de las razones principales:
- Pruebas y validación
Permite probar y validar un producto. Diseño, función, texturas y fabricación. Durante la prueba, si los fabricantes pueden encontrar algunos fallos 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 del producto en diferentes condiciones. Los fabricantes siempre necesitan ayuda para elegir el material adecuado para el producto terminado. Afortunadamente, el prototipado les ayuda. elige 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. Esto permite probar otros materiales y su comportamiento en diversas condiciones. Esto ayuda a... seleccionar el material más adecuado para el producto terminado.
- Eficiencia de costo y tiempo
Podés Ahorre tiempo y dinero produciendo prototipos. Si necesita realizar cambios de diseño, puede hacerlo con antelación. Si no crea una muestra, podría gastar más dinero más adelante si necesita modificar el molde de inyección o el diseño.
- Pruebas de mercado
Antes de lanzar cualquier producto a gran escala, siempre es recomendable establecer nuevas muestras de productos. Estas te permiten... Probar el mercado y evaluar los intereses de clientes potenciales y partes interesadas.
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: el prototipo de impresión 3D y el prototipo de moldeo por inyección. Analicemos cada tipo individualmente.
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. Moldes impresos en 3D.
Aquí hay algunos beneficios clave:
- Es bastante complicado producir formas complejas y detalladas a través de los métodos de fabricación tradicionales; impresión 3D o se utiliza un proceso de fabricación aditiva para fabricar una muestra.
- 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.
Contras
- 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 productos de gran volumen y prototipado. Este método inyecta material fundido en la cavidad de un molde, donde... se enfría y se solidifica para formar un prototipo.
Ventajas
Aquí están 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.
Contras
Éstos son algunos deficiencias de prototipos:
- Primero debes gastar más dinero, ya que es necesario crear moldes.
- Es imposible o, de alguna manera, desafiante crear muestras de diseños complejos a través de él.
- El tiempo de entrega del moldeo por inyección es mayor que el de la impresión 3D porque se necesita tiempo para crear el molde y las 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 | Las altas temperaturas pueden 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 se acelera para producciones grandes. |
| 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 | Las altas temperaturas pueden producir geometrías complejas | 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 el productos mediante prototipadoPermite a los diseñadores realizar cambios vitales y ajustar un diseño antes de fabricar el producto final.
2. Pruebas de funcionalidad
Te lo ponen fácil probar la funcionalidad del productoSi hay algún fallo funcional, puedes realizar cambios de inmediato. Así evitarás 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 las opiniones 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 los riesgos y las fallas En las primeras etapas del desarrollo, se reducen los costosos errores y el rediseño. Además, permite gestionar mejor los recursos al tomar decisiones informadas al seleccionar el material adecuado para una pieza o producto.
5. Participación y financiación de las partes interesadas
Es lo más importante para conseguir financiación de las partes interesadas. Los inversores pueden consultar... potencial y viabilidad de un producto A través de productos de muestra.
6. Cumplimiento Normativo y Certificación
Muchas veces, necesitas muestras de productos para fines de prueba y certificaciónLas autoridades reguladoras sólo 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
Esta es un proceso paso a paso de diseño de prototipos para moldeo por inyección.
Paso 1: preparar el diseño del producto
En el primer paso, se crea el diseño del producto de plástico. El diseño debe ser factible. Normalmente, los expertos en plásticos o en prototipado 3D generan el diseño considerando el espesor de pared adecuado. Debe trabajar con expertos en diseño o aprovechar al máximo el software CAD para crear un concepto de diseño factible.
Paso 2: Ingeniería de producto
Una vez que un diseño pasa la funcionalidad estándares y se considera factibleSe envía a la etapa de ingeniería de producción. Es allí donde se selecciona el material para el prototipo y los expertos supervisan el proceso. moldeo por inyección de plástico proceso de manera que, si se requieren ajustes, puedan abordarlos fácilmente.
Típicamente, molde de acero Se utiliza para 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 moldeSin embargo, en el proceso de moldeo por inyección de plástico se utilizan placas de plástico.
Si un diseño tiene geometrías complicadas, se necesita una nueva herramienta de acero porque se requerirán más de dos mitades del molde. El molde del prototipo se puede fabricar con acero más blando que el moldeo por inyección convencional porque este material será más fácil de tallar.
Un molde de prueba complejo y relativamente costoso Se utiliza para productos plásticos simples y de pequeña producción. Los avances tecnológicos han simplificado el proceso de creación de prototipos de plástico.
Gracias al análisis del flujo del molde, puede ver fácilmente el flujo de material plástico en el molde y ya no es un desafío determinar la ubicación de las puertas. Se ha vuelto fácil verificar las trampas de gas y las áreas que no se llenarán con material.
Paso 4: Aprovecha la máquina de moldeo por inyección
Una vez listo el molde, se colocará en la máquina de moldeo por inyección, donde luego se inyectará el material plástico.
El plástico fundido se inyecta en el molde y se enfría mediante las líneas de agua. Una vez finalizado el proceso de enfriamiento, se libera la presión de la abrazadera. El molde se abre y puede obtener su... Diseño 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 hacer un prototipo con impresión 3D, recuerda que esta muestra será más resistente que la creada con 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 térmica. Ideal para aplicaciones exigentes. |
| Costo | 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, adecuado para entornos hostiles. |
| Propiedades termales | Puntos de fusión más bajos, no apto 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 |
|---|---|---|
| Ligero | Ligero, 1/3 del peso del acero. | Suave y fácil de mecanizar |
| Fortaleza | 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, recubrimientos y tratamientos de protección. |
| Costo | 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-Curtido Se requieren tolerancias ajustadas en la carcasa de acero; se pueden mecanizar moldes de acero y producir piezas con tolerancias altas, como de +/- 0.001 pulgadas. Se recomienda considerar acero blando y semiendurecido para muestras, ya que los expertos pueden crear un molde con este material en menos de dos semanas. Aunque el acero semiendurecido cuesta el doble, vale la pena cuando se necesitan piezas moldeadas por inyección con tolerancias ajustadas.
- 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 | Más fácil de mecanizar, le permite producir moldes de forma rápida y más rentable. | Alta durabilidad y larga vida útil. Ideal para producción a gran escala. |
| maquinabilidad | Menos costoso, rentable para producción de bajo volumen y creación de prototipos. | 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. |
| Costo | Altos costos de mecanizado y material. Rentable para producción de gran volumen gracias a su durabilidad. | Altos costos de mecanizado y material. Rentable para producción de gran volumen gracias a su durabilidad. |
Múltiples materiales de molde
Puedes usar Múltiples materiales para tu 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 usar insertos de matriz de unidad maestra (MUD), que funcionan bien con marcos de molde estándar. Lo mejor del molde MUD es que reduce los costos de herramientas en un 66 %. Puedes usar este material cuando necesites un prototipo con patrones de diseño complejos e intrincados.
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¿Cuándo necesita moldeo por inyección de prototipos?
Al crear un prototipo, puedes Ahorre tiempo con la impresión y el mecanizado 3D, especialmente cuando se trata de un diseño complejo o intrincado. Sin embargo, en muchas ocasiones se utilizan prototipos de moldeo por inyección antes de optar por la producción en masa:
1. Económico
Con el moldeo por inyección se pueden producir grandes cantidades de prototipos a alta velocidad. Si se necesitan más de 30 unidades, siempre se debe optar por el moldeo por inyección, ya que... más rentable que la impresión 3D. Gasta un poco en un molde de muestra y luego replica tantas piezas como necesites a un precio más bajo que la impresión 3D.
2. Alta precisión
No se puede lograr alta precisión ni un acabado liso con la impresión 3D ni el mecanizado. Es cuando se necesita una pieza moldeada por inyección.
3. Versatilidad
La técnica de moldeo por inyección permite probar una amplia variedad de plásticos. Por lo tanto, al seleccionar el material adecuado para su producto, esta técnica es... Mejor que la pintura 3D.
Las piezas de muestra fabricadas mediante moldeo por inyección son altamente 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
Por lo general, los moldes prototipo para moldeo por inyección tienen una sola cavidadDependiendo del diseño, este molde se puede fabricar en una o dos semanas.
Una vez que la herramienta de prototipo esté lista, puede crear un prototipo rápido con moldeo por inyección en comparación con Mecanizado CNC o Impresión 3D. El Tiempo del ciclo is 45 a 60 segundos En el moldeo por inyección, 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 de desarrollo de producto exitoso porque le ayuda reducir el riesgo de fallos de diseño o de producto. Disfruta de un profundo conocimiento y previsión de materiales y métodos a través de la creación de prototipos.
La producción de prototipos es esencial porque ayuda a prevenir el riesgo de fallos de diseño y permite refinar la visión y probar la viabilidad y funcionalidad de un producto. Este es el paso inicial del desarrollo del producto. Te ahorra errores y equivocaciones costosas en la etapa de postproducción.
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