Diseño de moldeo por inyección: Las 10 claves del éxito, segunda parte

Michael Paloián | 07 de agosto de 2019

En la primera parte de este artículo, Michael Paloian detalló cinco de los 10 principales parámetros relacionados con el diseño que afectan la calidad de una pieza moldeada por inyección: Opciones de materiales y consecuencias; tolerancias críticas; marcas de hundimiento; áreas seguras de acero; y ubicación de la puerta. Los últimos cinco parámetros se exploran aquí.

6. Ángulos de cierre

La mayoría de los lectores estarán familiarizados con los términos "ángulo de cierre" y "derivación". Estos términos se refieren al ángulo mínimo entre el núcleo y la cavidad, que normalmente crea una abertura en una pieza que, de lo contrario, requeriría una corredera o una leva. Las características tales como orificios circulares, cierres a presión o aberturas rectangulares grandes generalmente se pueden moldear en paredes perpendiculares a la línea de dibujo mediante el diseño de características para un desvío en el molde.

Este chasis complejo fue diseñado con muchas características que podrían haber requerido múltiples acciones laterales en el molde, aumentando así el costo, el mantenimiento y el tiempo de ciclo. Sin embargo, la pieza se moldeó en un molde simple de dos piezas utilizando derivaciones. El concepto general y las líneas de partición propuestas se verificaron con el moldeador antes de finalizar el diseño para evitar rediseños importantes.

Todos los moldeadores quieren tanto ángulo como sea posible entre el núcleo y la cavidad, mientras que los diseñadores normalmente no quieren ningún ángulo o un ángulo mínimo en estas características. El compromiso suele estar entre un mínimo de 3° a 5° en la mayoría de los casos. Los beneficios de discutir estos detalles con un moldeador o fabricante de herramientas no se pueden enfatizar lo suficiente. Se ahorrarán muchas horas antes de que pierda el tiempo detallando las características de la pieza en CAD con extensos árboles de características que son difíciles de editar una vez que la pieza se ha detallado por completo. Algunos moldeadores aceptarán un ángulo mínimo de 3°, mientras que otros pueden requerir un mínimo de 8° a 10°. La longevidad de la herramienta, la calidad de la herramienta, las especificaciones del acero del molde y los materiales que se moldean afectarán estos detalles.

7. Orientación del ángulo de tiro

Cuando comenzamos a detallar un concepto y transformarlo en una pieza moldeada por inyección de producción, se deben agregar ángulos de inclinación a todas las superficies en la línea de dibujo. En la mayoría de los casos, la orientación del tiro es obvia. Sin embargo, hay casos en los que el tiro se puede orientar hacia el núcleo o la cavidad. Estas decisiones afectan las líneas de separación, el diseño de herramientas, los ajustes entre piezas y el costo. Hay casos en los que la ubicación de la línea de partición podría complicar innecesariamente el molde y aumentar el costo de las herramientas. La revisión de estos detalles con un moldeador durante el proceso de desarrollo garantizará que el diseño se haya optimizado con un costo mínimo y un rendimiento óptimo cuando se transfiera al moldeador para la producción.

8. Texturizado y calado

Los diseñadores e ingenieros experimentados familiarizados con el moldeo por inyección son muy conscientes del efecto que tiene el acabado de la superficie en los ángulos de inclinación. Las superficies lisas de alto brillo se pueden expulsar de un molde mucho más fácilmente que una superficie rugosa o texturizada. Hay numerosos casos durante el detallado de las piezas de producción en los que los diseñadores deben minimizar los ángulos de inclinación o especificar texturas en las superficies exteriores. Por ejemplo, los pasadores de núcleo y las protuberancias pueden requerir un desmoldeo de ½° o menos para eliminar posibles marcas de hundimiento. Los pasadores de núcleo con tiro mínimo deben pulirse para facilitar la expulsión de la pieza. Lo mismo se aplica a las nervaduras u otras características que normalmente son internas a una pieza.

Las piezas a menudo se diseñan con características que podrían crearse a partir del lado del núcleo o de la cavidad del molde. Esta abertura (resaltada en azul) podría dibujarse desde cualquier lado de la pieza, lo que afectaría el diseño de la herramienta y posiblemente el costo. Es recomendable verificar características como esta con el moldeador para optimizar la pieza para la fabricación.

En las superficies externas, normalmente se graban texturas específicas en el acero hasta cierta profundidad. A veces se especifican texturas profundas para lograr el efecto deseado. Por lo general, las superficies exteriores deben incluir un ángulo de inclinación de 1° por cada milésima de pulgada de profundidad texturizada además de un ángulo de inclinación inicial de 1°. Aunque esta regla básica parece sencilla, hay casos en los que la textura puede tener que sangrar en superficies donde la corriente de aire no puede cumplir con estos requisitos. Es recomendable discutir estos requisitos con un moldeador para asegurarse de que las piezas cumplan con los requisitos estéticos y funcionales del diseño.

9. Programación de las fases críticas de puesta en marcha

Una parte significativa del proceso de diseño incluye la programación de hitos críticos a lo largo de cada fase de desarrollo. Cada proyecto requiere que las actividades de diseño estén sincronizadas con los planes comerciales asociados con el producto. Estos eventos incluyen ferias comerciales, ensayos clínicos y cumplimiento normativo, así como el lanzamiento del producto final. La comunicación cercana con un moldeador es una actividad esencial para garantizar que la parte interesada del proyecto pueda alcanzar sus objetivos. Los hitos críticos del proyecto directamente asociados con un moldeador incluyen el pedido de acero, el diseño de herramientas, el mecanizado de moldes, las herramientas de texturizado, las tomas de muestra, el diseño y la construcción de accesorios, el establecimiento de estándares de calidad y la optimización de los parámetros de producción. Estas tareas críticas deben planificarse y coordinarse con los objetivos generales del proyecto para evitar costosas revisiones de herramientas o retrasos en la producción. La integración completa de estas actividades con su moldeador es una parte esencial del desarrollo y diseño general del producto para la fabricación.

10. Operaciones y accesorios secundarios

Las operaciones secundarias y los accesorios a menudo se omiten del presupuesto o los planes del proyecto hasta los últimos momentos del inicio de la producción. Las operaciones secundarias, como la tampografía, el etiquetado, la pintura, el mecanizado y la adición de inserciones, tendrán algún efecto en el diseño. Ciertas operaciones secundarias, como la inserción ultrasónica, la unión ultrasónica y el mecanizado, a menudo se suman a los gastos de capital. Las consideraciones técnicas relativas a las uniones ultrasónicas y las tolerancias deben discutirse con los moldeadores para minimizar los problemas durante la producción. Las operaciones de mecanizado secundarias pueden requerir accesorios y afectar el diseño de la pieza. Los buenos socios de moldeo pueden señalar estos detalles sutiles con anticipación, de modo que cuando los archivos CAD y la documentación se liberan para la producción, todos están de acuerdo con el producto final y la inversión de capital.

Espero que este artículo le haya ilustrado sobre los beneficios de asociarse con sus proveedores en las primeras etapas del proceso de diseño y colaborar estrechamente con ellos hasta que se hayan definido todos los detalles finales en la documentación del producto. El diseño de piezas de plástico moldeadas por inyección es, con mucho, el más desafiante de todos los procesos de fabricación de plástico.

Los beneficios de una estrecha colaboración con su moldeador y fabricante de herramientas a lo largo del proceso de diseño y desarrollo no pueden dejar de enfatizarse. Los acuerdos entre todas las partes sobre los principales parámetros de diseño crean vínculos más fuertes, generan confianza y eliminan sorpresas durante el momento crítico del inicio de la producción. Los diseños suelen mejorarse y optimizarse para la producción. Uno de los principales problemas en la mayoría de los lanzamientos de productos es una sorpresa que nadie esperaba. El diseño honesto y crítico para los análisis de fabricación a lo largo del proceso de diseño conduce a una transición elegante al lanzamiento de la producción con cambios mínimos y sin sorpresas no deseadas. Todos pueden compartir la gloria del exitoso lanzamiento del producto.

Sobre el Autor

Michael Paloian es presidente de Integrated Design Systems Inc. (IDS), con sede en Oyster Bay, Nueva York. Tiene una licenciatura en ingeniería de plásticos de UMass Lowell y una maestría en diseño industrial de la Escuela de Diseño de Rhode Island. Paloian tiene un conocimiento profundo del diseño de piezas en numerosos procesos y materiales, incluidos plásticos, metales y compuestos. Paloian posee más de 40 patentes, fue presidente anterior de SPE RMD y PD3. Habla con frecuencia en conferencias de SPE, SPI, ARM, MD&M e IDSA. También ha escrito cientos de artículos relacionados con el diseño para muchas publicaciones.

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