Cómo evitar defectos estéticos comunes en piezas inyectadas

Los consumidores de hoy esperan un cierto nivel de acabado en los productos que compran. Cada vez más, el estilo se ha convertido en un factor importante y decisivo a la hora de comparar productos. Estos factores nos obligan a entender cómo se fabrica una pieza para garantizar que, incluso las dificultades básicas de diseño, no se conviertan en problemas mayores para los consumidores o afecten la funcionalidad de la pieza.

El moldeo por inyección viene con un conjunto especializado de directrices de diseño y los ingenieros de diseño que las entiendan aumentarán sus posibilidades de detectar problemas a tiempo para desarrollar piezas y productos estructuralmente sólidos y estéticamente atractivos.

Hay una serie de problemas comunes que vemos en las piezas moldeadas por inyección en Protolabs. He aquí algunas ideas sobre cómo evitarlos.

Soluciones para evitar distorsión en piezas moldeadas

La estética de las piezas moldeadas por inyección comienza con el ángulo de desmoldeo. Un ángulo de desmoldeo suficiente es una parte importante del diseño de cualquier molde, incluso con moldes de giro rápido. Las paredes verticales, es decir, las superficies de la pieza paralelas a la dirección de funcionamiento del molde deben tener un ángulo de desmoldeo mínimo de ½ grado, aunque 2 grados es incluso mejor.

Las superficies muy texturizadas pueden requerir 5 grados o más. Sin un ángulo de desmoldeo adecuado, la expulsión de la pieza se hace difícil o imposible y pueden producirse defectos estéticos como líneas de arrastre o rayado, que son poco atractivos.

Evite rechupes o hundimientos en piezas moldeadas

Como indica su nombre, los rechupes o hundimientos aparecen como una depresión poco profunda en la superficie de una pieza moldeada. Están causados por secciones transversales más gruesas de lo normal, un diseño no uniforme de la pieza o una colocación incorrecta de la compuerta de inyección.

El polipropileno y el acetal son muy propensos al rechupe, mientras que los materiales rellenos con cargas minerales, como fibra o vidrio, son menos propensos. Nosotros recomendamos que el espesor de pared mínimo no sea inferior al 40-60 % de la sección más gruesa de la pieza, de acuerdo con cada material. El flujo de material dentro del molde debe ir de grueso a estrecho siempre que sea posible, lo que puede significar reorientar la cavidad del molde o colocar la compuerta en una zona originalmente reservada para una superficie cosmética.

Deformaciones en el espacio y tiempo

Si se diseña una pieza con paredes demasiado finas para el material seleccionado es probable que se enrosque como una patata frita. Este fenómeno, llamado alabeo, se evita fácilmente siguiendo las mismas reglas que se utilizan con el rechupe, es decir, manteniéndose dentro de las directrices generales de espesor de pared.

Irónicamente, los materiales rellenos con cargas de vidrio, que funcionan bien con piezas propensas a los rechupes, son más susceptibles al alabeo. La razón es porque a medida que la pieza se enfría, las fibras de vidrio tienden a alinearse en la misma dirección, creando tensiones internas. Puede mejorar sus piezas con estructuras de soporte o refuerzos internos para soportar paredes finas o nervaduras de superficies planas y grandes.

Entendiendo las rebabas

Fíjese bien en una junta tórica de goma y verá una fina línea de material en su periferia más externa. Se trata de una línea de partición, la costura donde se unen las dos mitades del molde. Si trabaja con materiales que fluyen fácilmente, como el Santoprene o el nailon sin relleno, a veces se puede escapar una pequeña cantidad de material por la partición, lo que suele requerir recortarlo una vez que la pieza se ha enfriado, para mejorar la apariencia.

En una forma de donut como esta, no hay muchas opciones en cuanto a la ubicación de la línea de partición, pero numerosas piezas ortogonales tienen esquinas afiladas, lo que crea una unión limpia y nítida, perfecta para una línea de partición. Con rebaba o sin ella, es de esperar que aparezca una línea de partición en la mayoría de los productos moldeados. Los fabricantes digitales —como Protolabs— son capaces de identificar la ubicación de la línea de partición durante el proceso de cotización y pueden sugerir formas de modificar la geometría de la pieza para evitarla.

Remolinos de colores

Desde el beige miel hasta el azul aciano, los fabricantes disponen de una gran variedad de colorantes. Estos se mezclan con los gránulos de resina natural justo antes del moldeado y suelen acercarse bastante al color deseado. Sin embargo, el color final del producto puede variar debido al polímero utilizado, la textura y el pulido del molde, y la eficiencia en el proceso de mezcla. Si desea un color idéntico en sus piezas, lo mejor es comprar resina precompuesta de color similar, a un proveedor externo.

Líneas de unión y cómo solucionarlas

¿Le preocupan esas finas líneas que parecen pequeñas grietas en su pieza inyectada? No se preocupe, son líneas de unión que se forman cuando dos flujos opuestos de material se unen en la cavidad del molde. Normalmente se observan en el borde de un orificio u otro elemento con núcleo y, por lo general, son puramente estéticas, pero pueden crear un punto de fallo físico si están presentes en una zona de la pieza que recibe una tensión considerable, como la cabeza de un tornillo.

En este caso, diseñar un resalte de refuerzo alrededor del orificio es una buena medida de precaución, o simplemente omitir el orificio por completo y taladrarlo después.

Imperfecciones superficiales y opciones de acabado

Si selecciona un acabado no cosmético PM-F0 en un molde, la pieza final mostrará probablemente pequeñas marcas circulares de fresado y líneas de transición de la herramienta. Si necesita un acabado superficial más estético puede pulir manualmente el molde, una opción más fácil, pero más costosa. Un acabado PM-F1 elimina la mayoría de las marcas de la herramienta, mientras que un acabado SPI-A2 será más suave que un tarro de mantequilla de cacahuete recién hecha.

El texturizado mediante granallado es otra opción que suele dejar un acabado mate uniforme (excepto en las zonas más gruesas) alrededor de las líneas de unión y en los materiales más oscuros. Tenga en cuenta que las ranuras y cavidades profundas son de difícil acceso para el pulido y texturizado, y que los acabados finos pueden afectar el plazo de entrega debido al esfuerzo adicional necesario para el pulido.

A veces, los proveedores ofrecen múltiples posibilidades de acabado superficial para escoger (como tampografía y grabado láser), así como opciones de acabado (por ejemplo, texturizado de moldes y marcado de piezas).

Vestigios

El vestigio de la compuerta es esa pequeña mancha fea en un extremo de la pieza que queda al retirar la compuerta después del moldeo, normalmente con un cortador o una cuchilla de afeitar. Es un hecho inevitable del moldeo por inyección. En la mayoría de los casos, lo único que se puede hacer para evitarlo es orientar la pieza en el molde de forma que las superficies estéticas no se afecten.

Por ejemplo, cuando se moldea una réplica de la Estatua de la Libertad, la puerta debe colocarse en las plantas de los pies de la Dama de la Libertad. Cuando envíe un diseño a un fabricante subcontratado como Protolabs, asegúrese siempre de hablar con un ingeniero de aplicaciones para garantizar que las superficies que requieran un aspecto sin vestigios puedan adaptarse. Es posible que haya opciones para cambiar el estilo de compuerta en función del material y la geometría de la pieza. Resulta mucho más fácil hacerlo durante las fases de revisión que una vez iniciadas las fases de diseño del molde.

Jetting (chorro libre), piel de naranja y otros problemas de moldeo

Otros problemas pueden surgir con el moldeo por inyección, algunos de los cuales pueden relacionarse con espesores de pared que superan las recomendaciones generales:

• Las marcas de arrastre, normalmente causadas por un ángulo de desmoldeo insuficiente, se producen cuando la pieza se arrastra por la pared del molde durante la expulsión del mismo, estropeando la superficie de la pieza.
• El jetting o chorro libre, un remolino en forma de gusano que aparece cerca de zonas de compuerta muy gruesas, está causado por las variaciones de temperatura dentro del flujo de material.
• Una superficie con aspecto de piel de naranja puede deberse a variaciones de flujo en la cavidad del molde, normalmente en las secciones más gruesas de la pieza.
• Las rayas plateadas y la descamación del material se conocen como ráfagas y pueden producirse como resultado de una resina húmeda o degradada. También pueden deberse al cizallamiento del material con velocidades de husillo superiores a las normales.
• El blush o blanqueamiento, una decoloración turbia que suele aparecer cerca de las zonas de las compuertas, puede deberse a velocidades de llenado inadecuadas, pero la geometría apropiada de las piezas y la ubicación de las compuertas también influyen.

Por fortuna, la mayoría de estos problemas pueden resolverse al modificar ligeramente el diseño de la pieza y, o, seleccionar un material diferente. Las geometrías difíciles suelen requerir un ajuste fino de la temperatura de moldeo, la velocidad de inyección, los tiempos de mantenimiento o las tres condiciones. La selección del material también desempeña un papel importante en la apariencia.

Dos ejemplos de ello son el polipropileno y el HDPE, que tienden a rechuparse más que el polibutileno o el acetal, pero fluyen mejor en los detalles de las piezas pequeñas. Es posible utilizar el mismo molde para probar diferentes materiales, pero por desgracia los factores de contracción pueden impedir que las piezas tengan dimensiones que coincidan con el CAD. En algunos casos, después de probar varios materiales, puede ser necesario un molde nuevo para realizar más pruebas.