6 formas de conseguir negativos en piezas moldeadas
Si el diseño de tu pieza requiere negativos, plantéate utilizar correderas de acción lateral, proyecciones, inserciones y otras técnicas complejas de moldeo por inyección
Los negativos son los elementos de una pieza moldeada por inyección que impiden su extracción del molde. Con moldes de tiro recto, como los que utiliza Protolabs, se trata de cualquier protrusión, orificio, cavidad o bajorrelieve de la pieza en los que la alineación no es perpendicular a la línea de partición del molde.
Algunos ejemplos son los roscados de una fijación moldeada por inyección, el orificio que recorre la longitud de una espiga de plástico para mangueras, la ranura para el interruptor de encendido en el lateral de la carcasa de un teléfono inteligente, una protuberancia en ángulo en el exterior de un colector hidráulico y las pestañas de bloqueo en la base de la lente de una luz trasera.
Hay muchas más piezas de este tipo para las que se necesita un poco de ingenio en el moldeado (o pequeñas modificaciones en el diseño de la pieza) para adaptarse a ellas. En la sugerencia de diseño de este mes se tratan estas técnicas:
- Líneas de partición
- Acciones laterales
- Proyecciones
- Inserciones cargadas a mano
- Diseño de piezas y operaciones secundarias
1. Líneas de partición
A veces, la forma más sencilla de solucionar un negativo es desplazar la línea de partición del molde para intersecarla. ¿Necesitas un separador cuadrado o redondo como elemento de fijación o bloqueo en la carcasa de un motor? Debido al ángulo de desmoldeo en el exterior de la pieza, es posible mover la línea de partición y ajustar los ángulos de desmoldeo para intersecar estos separadores. En algunos casos, pueden tratarse varios elementos de esta manera, zigzagueando la línea de partición para intersecar cada elemento. Sin embargo, la orientación del molde y la colocación de la línea de partición también se rigen por la geometría de la pieza, el flujo de material y muchos otros factores, así que ten preparado el plan B: acciones laterales perpendiculares.
2. Acciones laterales
Piensa en una pieza con forma tubular, como en el ejemplo de la espiga de la manguera. Este es un buen caso para una acción lateral perpendicular, que puede utilizarse para formar el agujero longitudinal en estas piezas y en otras similares, como pomos de control y mangos de destornillador. En este caso, las mitades del molde se dividen horizontalmente a lo largo del eje longitudinal de la pieza. Cuando comienza el ciclo de moldeo, el molde se cierra y la acción lateral se desliza sobre un extractor en ángulo a la misma velocidad, de modo que se cierran exactamente al mismo tiempo. El plástico fundido se inyecta en el molde y se mantiene durante un breve período de tiempo para que se enfríe. A medida que se abre el molde, la acción lateral vuelve a deslizarse sobre el extractor en ángulo a la misma velocidad hasta que la acción lateral se retrae lo suficiente para que el negativo se extraiga de la pieza.
Las acciones laterales están limitadas a 213,84 mm de ancho por 60,38 mm de alto, y el recorrido máximo no puede superar los 73,66 mm. Estos son los requisitos para automatizar las acciones laterales, pero puede haber alternativas a estas dimensiones utilizando una combinación de acción lateral y asa que comentaremos más adelante. Protolabs ha fabricado muchos moldes con varias acciones laterales, por lo que no está limitado a solo una por molde, pero como siempre, el tamaño de la pieza, la complejidad y los moldes con varias cavidades pueden limitar el número y tamaño de las acciones laterales. Los costes asociados al uso de acciones laterales pueden aumentar las herramientas, pero quedan justificados si obtienes las características que necesitas en las piezas.
También es importante tener en cuenta que las acciones laterales funcionan mejor con materiales rígidos como el nilón, el policarbonato, el acetal, etc., especialmente para elementos muy profundos. Los materiales gomosos y flexibles no son la mejor opción, ya que podrían pegarse al cilindro al retraerse y salirse de la cavidad sin querer. Para este tipo de materiales, lo mejor es utilizar una proyección.
3. Proyecciones
Las proyecciones son una forma sencilla de moldear cubiertas de lentes, tapas de recipientes y piezas similares con funciones que requieren que encajen en su sitio. En lugar de utilizar una corredera de acción lateral, se mecaniza una inserción para que pueda aplicarse el negativo y se atornilla al molde, donde una cajera coincide con las dimensiones de la inserción. Durante la extracción, confiamos en que el material plástico se comprima y libere el material del negativo.
La proyección debe ser lisa y debe estar bien irradiada. Además, debe tener una forma no demasiado radical y el material lo bastante flexible para que pueda deslizarse por la protuberancia sin desgarrarse. El polietileno de baja densidad (LDPE) es una opción excelente, al igual que el elastómero termoplástico (TPE) y el poliuretano termoplástico (TPU).
Otro aspecto que hay que tener en cuenta en la proyección es la extracción de la pieza. Es necesario que la extracción de las piezas sea adecuada para que estas no resulten dañadas por el sistema de los extractores que las atraviesa o penetra en su superficie. Puede que sea necesario añadir una placa extractora al diseño del molde para disponer de una superficie de molde adicional desde la que extraer las piezas.
Y ya que hablamos de materiales flexibles y proyecciones, no hay que olvidar el moldeo por silicona líquida (LSR), un proceso termoestable similar al moldeo por inyección de plástico. Es especialmente adecuado para sellos, juntas y otras piezas que requieren una gran flexibilidad, y ofrece menos restricciones en cuanto a negativos y geometrías complejas de piezas que el moldeo por inyección de plástico.
4. Inserciones cargadas a mano
Pensemos en una carcasa de plástico encajable para un dispositivo médico, como un glucómetro. Es del tamaño de una baraja de cartas y se divide en dos mitades iguales. La mitad inferior contiene un labio que recorre el perímetro interior para montar una placa de circuitos y otros componentes electrónicos. El labio es demasiado alto y afilado para una proyección y la línea de partición no se puede ajustar porque hay una serie de agujeros a lo largo del exterior de la carcasa. ¿Qué hay que hacer?
En este caso, las inserciones del molde pueden ser la solución. Una pieza de metal mecanizada o, en este caso, varias piezas, se introduce manualmente en la cavidad del molde, impidiendo así que el plástico fluya hacia esas zonas. Una vez finalizado el ciclo de moldeo, las inserciones se extraen junto con la pieza, y un operario las recoge para reutilizarlas en la siguiente pieza.
Esta intervención manual aumenta un poco la duración del ciclo, a diferencia de las acciones laterales que pueden seguir funcionando en modo automático. Sin embargo, para prototipos y piezas de producción de tiradas cortas, las inserciones cargadas a mano son una buena alternativa a los elevadores o los núcleos plegables. Dado que el operario manipula la inserción y las piezas a temperaturas altas, debe llevar guantes de protección, lo que puede influir en el tamaño de la inserción. Las inserciones no deben ser lo suficientemente pequeñas como para que cueste manejarlas, por lo general unos 3 cm², aunque también pueden ser un poco más grandes, siempre que no superen el tamaño aproximado de una baraja de cartas. Cuanto más grande sea la inserción, más pesada puede ser la pieza que tenga que manejar el operario, lo que puede suponer un esfuerzo adicional para él.
5. Cierres telescópicos
La carcasa de plástico que hemos mencionado antes trae a colación otra técnica de moldeo habitual. Los cierres telescópicos (también conocidos como cierres deslizantes) se suelen utilizar para crear mecanismos de tipo clip y gancho. Suelen utilizarse para unir las dos mitades de un producto moldeado y, en muchos casos, pueden eliminar la necesidad de acciones laterales, inserciones y proyecciones que añaden más complejidad a un molde. El «telescopio» se mecaniza en una mitad del molde y se extiende hacia el lado opuesto durante el moldeo, «cerrando» determinados elementos de la pieza.
Los cierres ofrecen una forma elegante de simplificar el diseño del molde y reducir los costes del producto. Solo tienes que asegurarte de que la pieza y el molde tengan suficiente ángulo de desmoldeo (añade un mínimo de 3 grados con respecto a la vertical, si es posible) o, de lo contrario, podría producirse rozamiento entre los metales, lo que daría lugar a rebabas o daños previos en la herramienta.
6. Diseño de piezas y operaciones secundarias
Al cargar tu modelo CAD en protolabs.es, recibirás un análisis de fabricabilidad del diseño (DFM) gratuito de la pieza moldeada. En él se definirán claramente las zonas de negativos, junto con otros problemas de moldeabilidad. Las piezas deben tener ángulos de desmoldeo suficientes para facilitar su extracción del molde. El grosor de las paredes debe ser uniforme y cumplir las recomendaciones de grosor mínimo y máximo del fabricante de la resina. Deben utilizarse nervaduras para soportar grandes superficies planas. Las esquinas internas deben estar redondeadas, las secciones gruesas deben estar sin núcleo para evitar el rechupe y los acabados finos deben utilizarse solo cuando sea necesario.
Algunos consejos finales sobre los negativos:
- Hay que ser consciente del impacto que pueden tener los negativos en la inversión inicial en moldes y en los costes del producto a largo plazo. Como no siempre es posible eliminarlos, nuestros ingenieros de aplicaciones aportarán algunas ideas sobre cómo minimizar su impacto.
- También es importante analizar los planes del producto a largo plazo para diseñar el molde más eficaz para tu aplicación.
- No descartes las operaciones secundarias. Utilizar una prensa taladradora o una fresadora para hacer un agujero en una pieza moldeada a veces es más rentable que diseñar una pieza compleja que necesita un molde que lo haga todo, especialmente durante las fases de prototipado y producción de tiradas cortas del proyecto.
Si quieres obtener más información sobre técnicas complejas de moldeo por inyección para negativos, consulta nuestro documento técnico: «Diseño para la moldeabilidad».
Como siempre, no dudes en ponerte en contacto con nosotros si tienes alguna pregunta, en el teléfono +34 932 711 332 o en [email protected]. Para obtener información sobre el diseño de tu pieza hoy mismo, solo tienes que cargar un modelo CAD 3D en protolabs.es y recibir un presupuesto interactivo en cuestión de horas.