IDEA 1.61.
La fabricación de moldes es utilizada en todos los sectores por personas como diseñadores de productos, empresarios y profesores para crear series cortas de producción, crear prototipos de moldes complejos, probar la producción en plásticos de uso final y, en general, ayudar en cualquier situación en la que sea necesario crear varias copias de una pieza de forma asequible y sencilla. Permite la producción de lotes cortos de 150 a 600 piezas o la prueba de diseños de moldes antes de comprometerse con un costoso utillaje.
La combinación de la fabricación de moldes con la impresión 3D de sobremesa permite a los ingenieros y diseñadores ampliar el ámbito de los materiales que utilizan y llevar las capacidades de su impresora 3D más allá de la creación rápida de prototipos y al ámbito de la producción. El uso de moldes, matrices y patrones impresos en 3D para complementar el proceso de moldeo suele ser más rápido y menos costoso que el fresado CNC, y más fácil que trabajar con moldes de silicona.
En este artículo, vamos a repasar tres técnicas de fabricación de moldes que se complementan fácilmente con la impresión 3D: el moldeo por inyección, la fundición y el termoformado. Para conocer más a fondo estas técnicas, así como las directrices de diseño para la fabricación de moldes y la impresión 3D, vea nuestro reciente seminario web.
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Moldeo por inyección.
El moldeo por inyección fue inventado en 1872 por John Wesley Hyatt, y originalmente funcionaba de forma muy parecida a una aguja hipodérmica. La máquina de moldeo por inyección moderna se hizo realidad en 1956 con la invención del tornillo recíproco.
En el proceso moderno de moldeo por inyección, un tornillo recíproco impulsa los gránulos de polímero de plástico a través de una tolva hacia un barril calentado. A medida que los gránulos se acercan al calentador, se funden y se introducen en la cavidad del molde, donde se aplica presión. Una vez que la pieza se forma y se enfría dentro del molde, la pieza se expulsa y el molde puede reutilizarse.
Los polímeros utilizados por los procesos de moldeo por inyección son relativamente baratos y pueden utilizarse para conseguir una amplia variedad de propiedades, por lo que el moldeo por inyección es popular para crear envases y productos de consumo (dato curioso: los ladrillos de LEGO, que deben ser fuertes y precisos, se moldean por inyección).
Con impresoras 3D de sobremesa asequibles, materiales de impresión 3D resistentes a la temperatura y máquinas de moldeo por inyección, es posible crear moldes de inyección impresos en 3D en la propia empresa para producir prototipos funcionales y piezas pequeñas y funcionales en plásticos de producción. Para la producción de bajo volumen (aproximadamente de 10 a 100 piezas), los moldes de inyección impresos en 3D ahorran tiempo y dinero en comparación con los costosos moldes de metal. También permiten un enfoque de fabricación más ágil, lo que permite a los ingenieros y diseñadores crear prototipos de moldes de inyección y probar configuraciones de moldes o modificar fácilmente los moldes y seguir iterando en sus diseños con plazos y costes reducidos.
Los moldes pueden imprimirse directamente en 3D en una variedad de materiales, como la resina rígida 10K de Formlabs o la resina de alta temperatura. Las pruebas para nuestro libro blanco sobre el moldeo por inyección se realizaron con el moldeador de inyección Galomb Model-B100, cuyo precio ronda los 3.500 dólares.
Fundición.
La fundición de metales es una técnica muy popular en muchos sectores, como la joyería, la odontología y la ingeniería. Puede utilizarse para piezas pequeñas y grandes en una gran variedad de metales. Originada hace más de 5.000 años, la fundición permite a los creadores trabajar con una gran variedad de materiales y es una de las formas más sencillas de fabricar piezas metálicas.
En la fundición, se crea un molde hueco a partir de un patrón, que puede ser esculpido a mano o impreso en 3D (como se ve en un video tutorial de BJB Enterprises sobre cómo hacer moldes de silicona con una impresora 3D SLA de Formlabs). El molde se sumerge en un material de fundición como arena, arcilla, hormigón, epoxi, yeso o silicona. El material de fundición se endurece, el plástico o el metal se vierte en el molde, y el maestro se retira o se quema para crear la pieza final.
Los moldes de caucho vulcanizado pueden utilizarse para producir modelos de cera en cantidad para la fundición a la cera perdida de piezas metálicas como joyas, pequeños componentes industriales y miniaturas de juegos.
Las impresoras 3D pueden producir modelos maestros que se utilizan para formar moldes de vulcanización a temperatura ambiente (RTV) e incluso moldes duraderos de caucho vulcanizado a alta temperatura.
En el ámbito de la ingeniería y la fabricación, la fundición de metales es un proceso de fabricación rentable y de gran capacidad para producir piezas con características finas o geometrías complejas. Los fabricantes e ingenieros utilizan la fundición para componentes críticos en aplicaciones aeroespaciales, de automoción y sanitarias.
Termoformado y formación al vacío.
Los dos procesos de termoformado y formación al vacío son similares al moldeo por inyección en el sentido de que utilizan el calor y la presión para crear las piezas finales de plástico. Estos métodos se originaron en la década de 1940 para producir cubiertas de aviones sin defectos y mapas en relieve del ejército.
Hoy en día, se utilizan habitualmente para producir desde envases de consumo hasta componentes de automoción en los que la precisión dimensional puede no ser tan crítica y se acepta un grosor no uniforme.
En el termoformado, se presiona una lámina de plástico calentada entre dos mitades del molde para crear una pieza. En el moldeado al vacío, sólo se utiliza una mitad del molde, y se usa la succión para tirar del plástico hacia abajo sobre el molde. La maquinaria utilizada para estos métodos es muy barata, e incluso es posible construirla uno mismo.
La impresión 3D de troqueles de termoformado con impresión SLA 3D es un método rápido y eficaz para crear piezas de alta calidad formadas al vacío para la producción de lotes pequeños. Las matrices de termoformado impresas pueden utilizarse para fabricar prototipos de envases, retenedores de ortodoncia transparentes y moldes aptos para alimentos para dulces de chocolate.
Cómo hacer moldes con impresión 3D.
Al modelar piezas para la fabricación de moldes, hay que tener en cuenta factores como la presión, la desgasificación y el enfriamiento y calentamiento diferencial.
Vea nuestro seminario web para explorar varias técnicas de fabricación de moldes y aprender a hacer moldes de inyección impresos en 3D, moldes de termoformado y moldes para fundición.
Webinar de formlabs: Fabricación de moldes con impresión 3D
Artículo original disponible en: FORMLABS.