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¿Cómo elegir el material de moldeo por inyección adecuado?
Según estadísticas incompletas, actualmente hay 45 series de polímeros en la biblioteca de materiales, hasta 85,000 XNUMX tipos de plásticos, que se pueden dividir aproximadamente en dos categorías: plásticos termoendurecibles y termoplásticos. El moldeo por inyección es uno de los métodos más comunes para fabricar piezas de gran volumen, y elegir un material adecuado puede parecer una tarea abrumadora. Esto requiere una comprensión detallada del material y debe referirse al propósito, la eficiencia y el costo de fabricar la pieza. Seguramente, ciertos materiales pueden ser más adecuados, pero no existe una “talla única” cuando se trata de moldeo por inyección. Al elegir el material adecuado, puede mejorar la forma, el ajuste y la función de sus piezas. En última instancia, el material elegido siempre está directamente relacionado con la aplicación de la pieza.
1. La diferencia entre plásticos termoendurecibles y termoplásticos
La diferencia clave entre los termoestables y los termoplásticos es que reaccionan al calor con resultados diferentes.
Plástico termoestable . Este material aumenta su resistencia al calentarse o exponerse a altas temperaturas; por ejemplo, los productos de plástico termoestable conservan su resistencia y forma originales al exponerse a temperaturas elevadas. Esta característica resulta ventajosa para la fabricación de piezas y conjuntos permanentes de gran tamaño. Soportan bien diversos usos y condiciones extremas. Sin embargo, los termoestables también presentan desventajas importantes. Una vez calentados, su estructura interna se altera y no se puede remodelar, lo que imposibilita su reutilización. Su alto punto de fusión los hace inadecuados para el proceso de moldeo por inyección. Además, no todos los termoestables tienen el mismo punto de fusión. Cada material reacciona de forma diferente al calor, por lo que para un tipo específico de plástico termoestable puede ser necesaria una máquina especial, que generalmente no es universal.
Termoplásticos. Los termoplásticos son materiales reciclables que pueden reutilizarse sin alterar su estructura química tras repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento. Para el moldeo por inyección, los termoplásticos presentan la ventaja de tener un punto de fusión relativamente bajo, lo que los hace más adecuados para la fabricación a gran escala de piezas de plástico.
* Los termoplásticos generalmente cuestan más que los termoestables.
2. Factores a tener en cuenta a la hora de seleccionar los materiales
Para encontrar el material adecuado para su pieza de plástico, puede ser útil pensar al revés. Prepárese para responder estas preguntas: ¿Para qué se usará la pieza? ¿A qué tipo de presión se someterá la pieza? ¿Están trabajando en un entorno hostil? ¿Es complicado el montaje? Dar prioridad a los siguientes factores puede ayudar a seleccionar el material adecuado:
Posición de instalación : La posición de instalación de las piezas es un factor que debe tenerse en cuenta.
¿Bajo el sol, al aire libre , en un ambiente húmedo, o instalado dentro o fuera del módulo?
Temperatura : ¿La pieza funciona en un refrigerador frío o en un ambiente de alta temperatura, como a temperatura ambiente o debajo del capó?
Ciclo de vida: ¿La vida útil promedio de las piezas es de 5 años, 10 años o más?
Garantía: Especialmente en la industria automotriz, es necesario considerar que las piezas pueden dañarse después de algunos años. ¿Cuánto costará la reparación?
Limitaciones de costos: Los plásticos de uso comercial, como el polietileno de alta densidad o el polipropileno, suelen tener alta densidad, baja resistencia al calor y son relativamente económicos. Por otro lado, existen plásticos de ingeniería, como el PEEK, el PEI y otros materiales, que son resistentes a altas temperaturas y muy duros, pero su costo es relativamente elevado.
Requisitos estéticos: si la pieza necesita textura, qué tan alto debe ser el acabado superficial, si las piezas de color son más adecuadas que las transparentes, etc.
Una vez que haya resuelto la pregunta inicial , podrá excluir la mayor parte del material, pero aún tendrá que considerar la siguiente serie de preguntas para acotar aún más el material:
Función de diseño: Considerando las propiedades mecánicas de la pieza, ¿necesita funciones como flexibilidad, compresibilidad y adhesión? ¿Requiere resistencia a la tracción? ¿Cuáles son los requisitos de resistencia al impacto o aislamiento eléctrico de la pieza? ¿El material requiere insertos adheridos, como sobremoldeo multimaterial o moldeo por inserción? El peso de la pieza también es una consideración importante.
Factores ambientales : ¿A qué entorno operativo estará expuesta la pieza? ¿Estará expuesta a productos químicos? ¿Debe ser ignífuga? ¿Cuáles son los requisitos de protección UV?
Cumplimiento normativo : En algunos sectores industriales, las piezas requieren umbrales de acceso a materiales. ¿Su pieza necesita certificación alimentaria? ¿Debe cumplir con la normativa de la FDA? ¿O requiere certificación médica, ISO, cumplimiento eléctrico, etc.?
Diferencias entre termoestables y termoplásticos
| Polímeros termoendurecibles | Polímeros termoplásticos |
| Se puede calentar y moldear una sola vez | Se puede calentar y moldear varias veces. |
| Se endurecen durante su formación y no se ablandan cuando se calientan. | Se ablandan cuando se calientan (a veces se licuan) |
| No se derriten. Pueden soportar altas temperaturas. | Cuando se les aplica calor, se vuelven blancos, recuperando su dureza al enfriarse. |
| Hasta 5 minutos para estabilizar | La estabilización se puede lograr en 10 segundos. |
| Alta resistencia térmica y química. | Buenas propiedades mecánicas y fácil procesamiento. |
| Insoluble. | Insoluble en solventes orgánicos. |
| Ejemplos: siliconas, algunos tipos de poliéster y materiales fenólicos. | Ejemplos: polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo. |
3. Ventajas y aplicaciones de los materiales termoplásticos de uso común
Una fábrica profesional de moldeo por inyección suele tener en stock decenas de plásticos de grado técnico y, además, debe ofrecer materiales especiales a petición de los clientes. DDPROTOTYPE, proveedor chino de moldeo por inyección, resume las ventajas y aplicaciones de los termoplásticos más comunes, basándose en su inventario de materiales.
① ABS (acrilonitrilo butadieno estireno).
Ventajas : El ABS es un plástico resistente y a prueba de impactos, con baja contracción, dimensiones estables y excelente resistencia a ácidos y álcalis. Se utiliza ampliamente en diversos campos y su precio es relativamente bajo.
Campos de aplicación : Incluyen, entre otros, productos electrónicos, mandos a distancia, ordenadores, teléfonos, cosméticos, dispositivos portátiles, carcasas, etc.
Precauciones: Las piezas moldeadas por inyección de ABS pueden presentar líneas de soldadura y, en las zonas más gruesas, pueden tener poros y huecos. Afortunadamente, el ABS se puede mezclar con PC, y el material resultante puede solucionar en gran medida estos defectos.
②ABS/PC
Ventajas : El material híbrido ABS/PC combina la resistencia y la resistencia al calor del policarbonato con la flexibilidad y la estabilidad dimensional del ABS, un material con excelentes propiedades mecánicas. Este material presenta una mayor resistencia al calor que el ABS. A bajas temperaturas, ofrece una mayor resistencia al impacto que el PC.
Aplicaciones: Estos materiales híbridos son comunes en las industrias automotriz, electrónica y de telecomunicaciones, entre otras.
Precauciones: El material ABS/PC maximiza los defectos al moldearse con un solo material, como problemas de moldeo por exceso de espesor. Si se buscan excelentes propiedades mecánicas y se desea reducir costos, se puede optar por este material híbrido.
③PC (policarbonato)
Ventajas: El policarbonato (PC) es un plástico transparente con una excelente nitidez óptica, alta resistencia, gran resistencia al impacto, baja contracción y buena estabilidad dimensional. Además, el PC presenta buena resistencia al calor y el acabado superficial de las piezas mecanizadas es de muy alta calidad.
Aplicaciones: Incluyen, entre otras, lentes, luces, carcasas de teléfonos móviles, componentes electrónicos, equipos médicos, vidrio antibalas, etc.
Precauciones: El policarbonato (PC) produce piezas más gruesas, por lo que pueden aparecer huecos, burbujas de aire o depresiones. Además, la resistencia química de las piezas de PC es relativamente baja. El material compuesto de ABS/PC es un buen sustituto del PC y puede solucionar algunos defectos, pero las piezas fabricadas son opacas.
④PA o PPA (poliamida alifática)
Ventajas: PA es un plástico de ingeniería con un rendimiento excelente. Tiene excelentes propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión, resistencia al aceite, resistencia al calor, etc., y su refuerzo y modificación ignífuga pueden mejorar significativamente su resistencia al calor, propiedades, estabilidad y retardo de llama. El nailon viene en muchas variedades (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12, etc.). Cada material tiene sus propias ventajas. El nailon tiene alta resistencia y resistencia a altas temperaturas, excelente resistencia química. Por ejemplo, el nailon 6/6 tiene alta resistencia y dureza y es muy resistente al desgaste. El nailon 6 es muy rígido y tenaz a bajas temperaturas. El nailon 6/12 tiene mejor resistencia al impacto.
Aplicaciones: Incluyen, entre otras, piezas con paredes delgadas, ejes, engranajes y cojinetes, tornillos, bombas, guías, etc.
Precauciones: Es bien sabido que el nailon se deforma con facilidad. En ciertos entornos, como dentro de un refrigerador húmedo, se recomienda evitar el uso de piezas de nailon. Dado que el nailon absorbe agua, puede provocar cambios en el tamaño y la estructura de la pieza, e incluso dañarla.
⑤POM (Polioximetileno)
Ventajas: Gracias a su tenacidad, rigidez, dureza y resistencia, es muy resistente en comparación con otros plásticos. Además, posee buena lubricidad y resistencia a los disolventes orgánicos, así como una buena elasticidad. Por lo tanto, este plástico es muy adecuado para la fabricación de superficies de apoyo y engranajes.
Aplicaciones: Incluyen, entre otras, engranajes, bombas, impulsores, aspas, cadenas transportadoras, ventiladores, componentes de interruptores, botones y perillas, etc.
Precauciones: Debido a la contracción del POM, es necesario diseñar un espesor de pared uniforme al fabricar las piezas. Debido a su lubricidad, es difícil pintarlo o recubrirlo, y también es difícil lograr un efecto estético.
⑥PMMA (Polimetilmetacrilato)
Ventajas: También conocido como acrílico, es un plástico transparente con buenas propiedades ópticas, acabado superficial, resistencia a los arañazos y baja contracción.
Aplicación: Incluye, entre otros, lentes, guías de luz, pantallas de lámparas, fibra óptica, logotipos, etc.
Precauciones: El PMMA es relativamente frágil, se agrieta fácilmente al aplicarle fuerza y tiene poca resistencia química.
⑦PP (polipropileno)
Ventajas: El PP tiene buena conformabilidad, buena rigidez superficial y resistencia al rayado. Es un plástico de bajo costo con buena resistencia al impacto, resistencia al desgaste, muy tenacidad, buena elongación y resistencia a ácidos y álcalis.
Aplicaciones: Incluyen, entre otras, bisagras, ventiladores, tapones de botellas, pipetas médicas, etc.
Precauciones: El PP se vuelve quebradizo a bajas temperaturas. La fabricación de piezas más gruesas puede generar burbujas de aire, y también existe la posibilidad de que se encoja y se deforme.
⑧PBT (tereftalato de polibutileno)
Ventajas: El PBT es un material de ingeniería de excelente rendimiento, con gran tenacidad y resistencia a la fatiga, resistencia al calor, buena resistencia a la intemperie, buenas propiedades eléctricas y baja absorción de agua. El refuerzo y la modificación ignífuga mejoran significativamente su resistencia al calor, estabilidad dimensional y retardancia al fuego. Es muy adecuado para la industria automotriz y proporciona buenas propiedades eléctricas para componentes electrónicos. Posee una resistencia media a alta, es tenaz, tiene buena resistencia a combustibles, aceites, grasas y muchos disolventes, y no absorbe olores.
Aplicación: No se limita a cojinetes deslizantes, engranajes, amoladoras, aspiradoras, botones, etc.
Precauciones: La resina PBT se deforma con facilidad y es difícil de procesar para obtener piezas de paredes delgadas.
⑨PPSU (polifenilsulfona)
Ventajas: El PPSU posee características de alta tenacidad y resistencia al calor, y es un material resistente a altas temperaturas y dimensionalmente estable. Además, presenta resistencia a la radiación y cierta resistencia a ácidos y álcalis.
Aplicaciones: No se limita a componentes de dispositivos médicos, bandejas de esterilización, accesorios de agua caliente, enchufes y conectores, etc.
Precauciones: En piezas más gruesas, el PPSU puede causar huecos y burbujas de aire. Los disolventes orgánicos y los hidrocarburos corroen el PPSU. Generalmente, no se pueden añadir colorantes a la resina PPSU.
⑩PEEK (poliéter éter cetona)
Ventajas: El PEEK es un material resistente a altas temperaturas, con buena resistencia química, ignífugo, de excelente resistencia mecánica y dimensionalmente estable, comúnmente utilizado en las industrias médica, aeroespacial y automotriz.
Aplicación: No se limita a cojinetes, piezas de pistones y bombas, cables aislados, etc.
Notas: El PEEK es un material de alto rendimiento, por lo que su coste es muy elevado.
⓫PEI (polieterimida)
Ventajas: Al igual que el PEEK, el PEI es un material con resistencia al calor y retardante de llama, excelente resistencia mecánica y estabilidad dimensional, y buena resistencia química. Se utiliza comúnmente en las industrias médica, aeroespacial y automotriz.
Aplicaciones: no se limitan a instrumentos médicos y químicos; aires acondicionados, tuberías, etc.
Notas: El PEI también es un material con una alta rotación, pero es más barato que el PEEK.
Los 11 materiales anteriores se usan comúnmente en el moldeo por inyección. También se incluyen otras opciones de plástico en la memoria DDPROTOTYPE, como PPS, TPE, TPU, LCP, HDPE, LDPE y PSU, y estas resinas también pueden mejorar el rendimiento al agregar fibra de vidrio y carbono.
4. Materiales típicos para moldeo por inyección médica
Durante mucho tiempo se ha considerado que los plásticos tienen ventajas sobre los metales para aplicaciones médicas. Porque, cuando entra en contacto con el cuerpo humano, el metal puede reaccionar químicamente con la solución salina del cuerpo humano. En el proceso de moldeo por inyección, la industria médica tiene el más alto nivel de requisitos y tiene una gran demanda. La calidad de las piezas médicas moldeadas por inyección está relacionada con la salud humana e incluso amenaza la vida humana. Cuando se trabaja con fabricantes de moldeo por inyección médica, es muy importante que comprendan completamente las características de los termoplásticos más utilizados en el moldeo por inyección médica, que es una de las manifestaciones de si el fabricante cumple con los estrictos estándares de fabricación. A continuación presentamos los materiales comunes y las aplicaciones de las piezas médicas moldeadas por inyección. Por lo general, estos materiales médicos no se usan como materiales de repuesto, sino que deben usarse en la producción después de pruebas estrictas antes de la fabricación.
Polietileno (DPE)
El polietileno, con diferencia el plástico más utilizado en el mundo, es un material de grado médico rentable que no es absorbente, no es biodegradable y resistente al color, lo que lo hace ideal para dispositivos y componentes médicos sensibles. El polietileno no retiene fácilmente las bacterias peligrosas y puede resistir los agentes de limpieza agresivos. Se usa comúnmente en contenedores, botellas y pipas, etc., pero es susceptible a la radiación ultravioleta y es inflamable. Tiene una resistencia a la tracción de 4,000 psi.
Polipropileno: un termoplástico de uso común para el moldeo por inyección de dispositivos médicos.
El polipropileno es un material termoplástico con excelentes propiedades mecánicas y resistencia química. El polipropileno es relativamente fuerte y duradero, con una resistencia a la tracción muy alta de 4,800 psi, y se usa en aplicaciones que van desde parachoques de automóviles hasta herramientas médicas. El polipropileno se usa comúnmente en la fabricación de jeringas desechables, conectores, prótesis de nudillos, suturas no absorbibles, contenedores, viales y bolsas transparentes, entre otros.
Poliestireno
El poliestireno es uno de los plásticos más utilizados. Es un plástico duro, transparente y vítreo que es relativamente económico pero tiene una mala barrera al oxígeno y al vapor de agua y un punto de fusión relativamente bajo. El poliestireno se usa comúnmente en la fabricación de tubos de ensayo, placas de Petri, bandejas, vajillas de plástico desechables, etc.
Acrílico
El PMMA tiene una transmisión casi perfecta de la luz visible y tiene la propiedad inusual de mantener los rayos de luz reflejados dentro de su superficie, por lo que a menudo se usa para fabricar fibras ópticas. A menudo se usa en dispositivos médicos para fabricar dientes artificiales, implantes dentales, materiales para dentaduras postizas, empastes dentales, lentes intraoculares y membranas para diálisis.
Cloruro de polivinilo
El cloruro de polivinilo (PVC) es uno de los polímeros termoplásticos más utilizados en el mundo. Se usa más comúnmente en las industrias de la construcción, como pisos, tuberías y revestimientos en laboratorios estériles de hospitales. También se usa como sustituto del caucho en algunos casos y también se usa comúnmente en la fabricación de dispositivos de hemodiálisis o hemoperfusión, tubos de sangre, bolsas de sangre y materiales protésicos.
Policarbonato: un termoplástico de uso común para el moldeo por inyección de dispositivos médicos
Los policarbonatos son un grupo de polímeros termoplásticos que son naturalmente transparentes a la luz visible y resistentes a los rayos UV. Se usan comúnmente en lentes de anteojos y se consideran un buen sustituto del vidrio. El policarbonato es un material muy fuerte que no es quebradizo y se usa comúnmente en dispositivos médicos. Las piezas fabricadas con policarbonato se pueden esterilizar con métodos de vapor a 120 °C, radiación gamma u óxido de etileno (Eto).
5. Encuentre un fabricante de moldeo por inyección de confianza
Cuando confía su proyecto de moldeo por inyección a un fabricante, espera que cumpla con sus expectativas de manera consistente y agregue valor a su proyecto. Por lo tanto, debe saber cómo buscar en un fabricante de moldeo por inyección.
Certificación adecuada de moldeo por inyección.
La industria del moldeo por inyección tiene pautas estrictas, especialmente para industrias especiales como la médica.
Calificación de diseño y fabricación:
Es muy importante que el equipo del fabricante cumpla con los estándares de calidad para la validación del proceso IQ/OQ/PQ. Además, el uso de software de diseño como SolidWorks CAD es un desempeño importante para determinar su capacidad de creación de prototipos.
Certificación de Evaluación y Control de Calidad
Para los fabricantes, la ISO 9001:2015 es una certificación importante ya que implica un sistema de gestión de calidad adecuado.
Seguridad de materiales y certificación de adquisiciones.
Especialmente en el campo médico, la trazabilidad es muy importante. Asegúrese de que los registros de producción del fabricante cumplan plenamente con las restricciones legales y éticas pertinentes.
Nivel de control de calidad del fabricante.
El moldeo por inyección requiere una estabilidad extremadamente alta, así que asegúrese de que su proveedor implemente medidas de seguridad y control de calidad durante todo el proceso de producción. Visite su fábrica para obtener una solución práctica para la fabricación de una gama de piezas termoplásticas. Es sabio escucharlos describir ejemplos específicos de la práctica.
Equipos de fabricación propia y mecánicos profesionales
Los maquinistas y los equipos de fabricación avanzados internos son una base importante para ofrecer alta calidad y cumplir con las expectativas de producción. Una máquina herramienta CNC de 5 ejes, un instrumento de medición de tres coordenadas, etc. son una condición necesaria. Por supuesto, los mecánicos experimentados deberán seguir toda la etapa de desarrollo.
Si tiene alguna duda a la hora de elegir materiales para moldeo por inyección, no dude en ponerse en contacto con DDPROTOTYPE de inmediato; le asesorarán gratuitamente, basándose en sus más de 20 años de experiencia.
