El moldeo por inserción es una tecnología pertinente en la producción actual. Se utiliza para unir metal u otros elementos al plástico. El proceso ofrece un componente unificado, resistente y fuerte. Como alternativa a la técnica paso a paso de tener que ensamblar las piezas después de moldearlas, la técnica del moldeo por inserción las fusiona. Así se ahorra mano de obra y tiempo, y se mejora la calidad del producto.

China es un mamut en el moldeo por inserción. Ofrece una producción rentable. En el país se han establecido fábricas de alto nivel y mano de obra cualificada. China es un productor de materiales polivalentes. Lidera la producción mundial.

Este artículo tratará sobre el moldeo por inserción, su proceso, tipos de inserción, materiales, diseño, directrices disponibles, su uso, ventajas y comparación con los procesos de moldeo en la producción contemporánea.

¿Qué es el moldeo por inserción?

El moldeo por inserción es un proceso de moldeo de plástico. Una pieza ya ensamblada, normalmente metálica, se coloca en un molde. El siguiente paso es inyectar plástico fundido a su alrededor. Cuando el plástico se endurece, el inserto de plástico se convierte en un componente del producto final. Esta técnica se utiliza en las industrias electrónica y del automóvil, y también en la industria de equipos médicos.

La gran ventaja del moldeo por inserción es la resistencia y la estabilidad. Las piezas de plástico con insertos metálicos son más resistentes desde el punto de vista mecánico. Además, pueden roscarse y desgastarse menos con el paso del tiempo. Esto es especialmente esencial en aquellas piezas que deben atornillarse o atornillarse muchas veces.

Tipos de insertos

Los insertos utilizados en el moldeo por inserción tienen diferentes variedades, que se utilizan según el propósito.

Insertos metálicos

Los insertos metálicos son los más extendidos. Pueden ser de acero, latón o aluminio. Se utilizan en orificios roscados para darles resistencia estructural o mecánica.

Inserciones electrónicas

Los componentes electrónicos que pueden moldearse para que aparezcan en forma de plástico son sensores, conectores o pequeños circuitos. Esto garantiza su seguridad y la reducción de los procesos de montaje.

Otros materiales

Algunos de los insertos se fabrican en cerámica o materiales compuestos para ser utilizados con fines especiales. Se utilizan en casos en los que se requiere resistencia al calor o aislamiento.

Elegir el inserto adecuado

La decisión dependerá de la función de la pieza y del tipo de plástico. Las principales son la compatibilidad, la resistencia y la durabilidad.

El proceso de moldeo por inserción

El moldeo en un solo paso implica la incorporación de un elemento metálico o de otro tipo con una herramienta de plástico. El inserto se introduce en el producto final. Se trata de un proceso más resistente y rápido en comparación con el ensamblaje de piezas que se realiza a continuación.

Preparación del inserto

El inserto se enjuaga para extraer toda la suciedad, grasa u óxido. En ocasiones, también se recubre o rugosa para que se pegue al plástico. No se destruye con el plástico caliente cuando se precalienta a 65-100 °C.

Colocación del inserto

El inserto se coloca con mucho cuidado en el molde. Los robots pueden introducirlo en grandes fábricas. Unos pasadores o abrazaderas lo sujetan firmemente. La colocación de la derecha evitará que se mueva cuando se esté moldeando.

Inyección de plástico

Esto se consigue inyectando el plástico fundido para rodear el inserto. Su temperatura oscila entre 180 y 343°C. La presión es de 50-150 MPa. Para que sea fuerte, la presión de mantenimiento debe ser de 5-60 segundos.

Refrigeración

Se trata de una solidificación del plástico. Los componentes más pequeños tardan entre 10 y 15 segundos, y los más grandes, 60 segundos o más. Los canales de refrigeración evitan el calentamiento.

Expulsión de la pieza

El molde y los pasadores expulsores fuerzan la pieza hacia fuera. A continuación, puede realizarse un pequeño acabado o recorte.

Puntos importantes

La dilatación del metal y del plástico no es la misma. El precalentamiento y el control constante de la temperatura del molde disminuyen la tensión. Esto se consigue mediante el uso de sensores en las máquinas modernas para lograr uniformidad en los resultados en cuanto a presión y temperatura.

Parámetros clave:

Tipos de inyecciones comunes a las que hay que dar forma 

Existen varios tipos de insertos aplicados en el moldeo por inyección, y dependen del uso. Cada uno de los tipos contribuye a la resistencia y el rendimiento de la pieza final.

Insertos metálicos roscados

Los insertos roscados pueden ser de acero, latón o aluminio. Permiten enroscar y atornillar varias veces sin que se rompa el plástico. Esto último es habitual en automóviles, electrodomésticos y aparatos electrónicos.

Insertos a presión

Los insertos a presión son los que se instalan en un componente moldeado sin ninguna fijación adicional. Al enfriarse, el plástico sujeta el inserto y lo estabiliza muy bien y con fuerza.

Insertos termofijables

A esto le sigue el proceso de termofijación de los insertos. Cuando se deja enfriar, el inserto caliente se fusiona con el plástico circundante hasta cierto punto, creando una unión muy fuerte. Suelen utilizarse en termoplásticos, como el nailon.

Insertos ultrasónicos

En una vibración, se instalan insertos ultrasónicos. El plástico se funde en la región que rodea el inserto y se endurece para crear un ajuste hermético. Es un método preciso y rápido.

Elegir el inserto adecuado

La elección del derecho y el revés depende del tipo de plástico, el diseño de la pieza y la carga prevista. La elección de los insertos metálicos se ha hecho en función de la resistencia, y los insertos especiales, como los insertos termofijables y los insertos ultrasónicos, se han evaluado en función de la precisión y la durabilidad.

Reglas de diseño en la industria del moldeo por inyección de insertos

El diseño de las piezas que se van a insertar mediante moldeo debe planificarse adecuadamente. Un diseño preciso garantiza una gran adherencia, precisión y permanencia.

Colocación del inserto

Los insertos se insertarán donde estén en una buena posición para ser soportados por el plástico. No deben estar muy cerca de paredes o bordes finos porque esto puede provocar grietas o alabeos.

Espesor del plástico

Asegúrese siempre de que las paredes que rodean el inserto tengan el mismo grosor. Un cambio brusco de grosor puede provocar un enfriamiento y una contracción desiguales. Normalmente, el inserto tendrá un grosor de 2-5 mm, que es suficiente en lo que respecta a resistencia y estabilidad.

Compatibilidad de materiales

Tome plástico y rellénelo con materiales adhesivos. Un ejemplo es un nailon que puede utilizarse con insertos de latón o acero inoxidable. Hay que evitar las mezclas que se calientan en exceso.

Diseño de moldes

Añada al molde una buena posición de la compuerta y disposiciones de refrigeración. El plástico debe poder moverse libremente por el inserto y no debe atrapar aire. Las temperaturas se estabilizan mediante canales y se evita que se deformen.

Tolerancias

Tolerancias correctas de los componentes de inserción del diseño. Sólo se necesita un pequeño espacio de holgura de 0,1-0,3 mm para que la plaquita encaje perfectamente sin quedar suelta ni dura.

Características del refuerzo

El inserto debe apuntalarse mediante nervaduras, resaltes o cartelas. Cuando se utilizan, estas propiedades se distribuyen ampliamente, evitando así el agrietamiento o el movimiento de los insertos.

Materiales de sobremoldeo inadecuados para un proceso de moldeo por inserción

El proceso ideal es el moldeo por inserción; sin embargo, el plástico se funde fácilmente y fluye con facilidad a lo largo del proceso de moldeo. Además, el plástico debe fijarse al inserto para crear una pieza robusta. Se da preferencia a los termoplásticos porque poseen las características correctas de fusión y flujo.

Estireno Acrilonitrilo Butadieno Estireno

El ABS no sólo es dimensional, sino también fácil de trabajar. Se aplica mejor a la electrónica de consumo, entre otros productos que exigen un alto nivel de precisión y estabilidad.

Nylon (Poliamida, PA)

El nailon es resistente y flexible. Suele soldarse con insertos metálicos a un producto estructural, por ejemplo, un soporte de automóvil o un componente de construcción.

Policarbonato (PC)

El policarbonato no sólo no se agrieta, sino que también es resistente. Se aplica sobre todo en el suministro de armarios electrónicos y equipos médicos, y otros equipos que requieren durabilidad.

Polieteretercetona (PEEK)

El PEEK tiene una ventaja competitiva sobre el calor y la química. Se aplicaría a los campos de ingeniería de alto rendimiento, aeroespacial y médico.

Polipropileno (PP)

El polipropileno no es viscoso ni responde a un elevado número de sustancias químicas. Se utiliza en bienes domésticos y de consumo, y en piezas de automóvil.

Polietileno (PE)

El polietileno es barato y también elástico. Su uso principal es en iluminación, por ejemplo, embalajes o fundas protectoras.

Poliuretano termoplástico (TPU) y elastómero termoplástico (TPE)

El TPU y el TPE son similares al caucho, blandos y elásticos. Son perfectos para sobremoldear empuñaduras, juntas o piezas que requieran absorción de impactos.

Elegir el material adecuado

La elección del material del sobremoldeado viene dictada por la funcionalidad de la pieza, la tarea del inserto y su funcionamiento. También debe ser un plástico que fluya bien al pegar el inserto, además de proporcionar la resistencia y flexibilidad necesarias.

Geometría de la pieza y colocación del inserto:

 Esta característica se aplica a todas las piezas.

 Geometría de la pieza y colocación del inserto:

 Es una característica que podría aplicarse a cualquier pieza.

La retención de la plaquita depende de la forma de la pieza. La colocación del inserto debe ser tal que haya suficiente plástico a su alrededor. Uno no debe tener seguro demasiado cerca de los bordes o paredes estrechas, ya que esto puede agrietarse o doblarse.

El plástico que rodea el inserto debe tener un grosor uniforme. Un cambio brusco de grosor puede provocar un enfriamiento no uniforme o una contracción. En el caso del inserto, un espesor normal de plástico de 2-5 mm es suficiente en cuanto a resistencia y estabilidad.

Las características de diseño que pueden utilizarse para sostener el inserto son las nervaduras, los resaltes y los refuerzos. Su uso contribuye a dispersar las tensiones e inhibir los movimientos. Una vez instalado correctamente el inserto, se tiene la seguridad de que la pieza está en su sitio y de que funciona eficazmente.

Comparación técnica de termoplásticos para moldeo por inserción

Ventajas del moldeado por inserción

Piezas resistentes y duraderas

Un proceso de moldeo por inserción implica la combinación de plástico y metal en una sola entidad. Esto hace que los componentes sean resistentes, robustos y puedan utilizarse una y otra vez.

Montaje y mano de obra reducidos

El inserto se insertará en el plástico y no será necesario ningún montaje adicional. Esto ahorra tiempo y mano de obra y reduce la posibilidad de errores durante el montaje.

Precisión y fiabilidad

El inserto se fija firmemente al molde. Así se garantiza que las dimensiones sean las mismas y se aumenta la resistencia mecánica para aumentar la fiabilidad de las piezas.

Flexibilidad de diseño

La fabricación de diseños complejos con la ayuda del moldeo por inserción sería difícil de producir mediante el ensamblaje convencional. Es posible utilizar metal y plástico en una combinación novedosa para satisfacer requisitos funcionales.

Relación coste-eficacia

El moldeo por inserción también reducirá el desperdicio de materiales, así como los costes de montaje en grandes volúmenes de producción. Mejora la eficacia y la calidad general de los productos, por lo que resulta rentable a largo plazo.

Las aplicaciones del moldeo por inserción

Industria del automóvil

La industria del automóvil es una aplicación típica de moldeo por inserción. Los componentes de plástico tienen insertos metálicos, que proporcionan resistencia al componente, como soportes, piezas del motor y conectores. De este modo, el montaje será menor y la durabilidad mayor.

Electrónica

Electrónica. La ventaja del moldeo por inserción es que permite añadir conectores, sensores y circuitos a una carcasa de plástico. Esto garantizará la seguridad de los frágiles componentes y facilitará relativamente el proceso de montaje.

Productos sanitarios

La tecnología de moldeo por inserción es muy utilizada en aparatos médicos que exigen un alto grado de precisión y longevidad. Se aplica en la producción de equipos quirúrgicos, equipos de diagnóstico y combinaciones duraderas de plástico y metal.

Productos de consumo

Los bienes de consumo como las herramientas eléctricas, los electrodomésticos y los equipos deportivos se moldean sobre todo con moldeo por inserción. Refuerza y simplifica el montaje del proceso, y hace posibles diseños ergonómicos o complejos.

Aplicaciones industriales, aeroespacial.

En moldeo por inserción también se utiliza en la industria pesada y aeroespacial. Los plásticos de alto rendimiento rellenos de metal tienen componentes ligeros y fuertes, resistentes al calor y al desgaste.

Materiales utilizados

La acción del modo de moldeo por inserción requiere los materiales adecuados para el plástico y la inserción. La elección redundará en la potencia, la estabilidad y el rendimiento.

Insertos metálicos

El uso de insertos metálicos se hace normalmente porque son resistentes y duraderos. Se compone principalmente de acero, latón y aluminio. En piezas con carga se puede utilizar acero, el latón no se corroe y el aluminio es ligero.

Insertos de plástico

Los insertos de plástico son resistentes a la corrosión y ligeros. Se utilizan en aplicaciones de baja carga o en piezas que no son conductoras. Los insertos de plástico también pueden adoptar formas complejas.

Los insertos de cerámica y composite.

Las plaquitas cerámicas y de materiales compuestos se utilizan para obtener resistencia al calor, al desgaste o a los productos químicos. Suelen emplearse en los sectores aeroespacial, médico e industrial. La cerámica es resistente a altas temperaturas, y los materiales compuestos son rígidos pero tienen una baja dilatación térmica.

Moldes termoplásticos

Los alrededores del inserto son un termoplástico que generalmente es un plástico. Las opciones disponibles incluyen ABS, Nylon, Policarbonato, PEEK, Polipropileno, Polietileno, TPU y TPE. El ABS es moldeable y estable, el Nylon es flexible y fuerte, y el Policarbonato es un material resistente a los impactos. El TPU y el TPE son materiales blandos y gomosos que se utilizan como juntas o agarres.

Compatibilidad de materiales

Se supone que el plástico y el metal crecen en proporción para eliminar tensiones o deformaciones. Los plásticos deben estar pegados al inserto para que no se separen. En los insertos de plástico, el material de sobremoldeo debe adquirir adhesivo para garantizar su resistencia.

Consejos para la selección de materiales

Tenga en cuenta la carga, la temperatura, los productos químicos y la exposición del diseño de la pieza. Los insertos metálicos son duraderos, los de plástico son ligeros y los cerámicos pueden soportar condiciones extremas. El material de sobremoldeo debe ser capaz de cumplir todos los requisitos funcionales. 

Análisis de costes

El plástico insertado permitirá ahorrar el dinero que se habría empleado en la fijación de las piezas sueltas. La disminución de los niveles de montaje supondrá una disminución del número de trabajadores y una mayor velocidad de producción.

Los costes iniciales de moldeo y utillaje son más elevados. Los moldes multiplex con un conjunto de insertos en una posición determinada son más caros. Sin embargo, el coste unitario es menor cuando el nivel de producción es grande.

La elección del material también es un factor de coste. Los insertos de plástico son más baratos que los de metal. El PEEK es un plástico de alto rendimiento que resulta caro en comparación con los plásticos más utilizados, como el ABS o el polipropileno.

En general, el precio del moldeo por inserción será mínimo en los volúmenes de producción medios y altos. Ahorrará tiempo de montaje, mejorará la calidad de las piezas y reducirá el coste de producción a largo plazo.

Los problemas del moldeo de insertos

A pesar de la gran eficacia del moldeo por inserción, también tiene sus problemas:

Expansión térmica: Tendremos diferencias de velocidad y, por tanto, alabeo en metal y plástico.

Movimiento de inserción: Los insertos pueden moverse, ya en el proceso de inyección, a menos que estén firmemente fijados.

Compatibilidad de materiales: No todos los plásticos son compatibles con todos los metales.

Coste de utillaje y preparación de moldes para series pequeñas: El utillaje y la puesta a punto de los moldes pueden resultar caros en cantidades muy pequeñas.

Estos problemas se reducen al mínimo mediante un buen diseño, la preparación del molde y el control del proceso.

El futuro del moldeo por inserción

El moldeo por inserción está en fase de desarrollo. Se están utilizando nuevos materiales, máquinas mejoradas y automatización para aumentar la eficiencia, y la impresión 3D y los procesos de fabricación híbridos también se están convirtiendo en oportunidades. Su capacidad para producir piezas ligeras, resistentes y precisas debido a la necesidad de las piezas es que el moldeo por inserción será un proceso de producción importante.

Cuando se trata de Asistencia con Sincere Tech

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Conclusión

Moldeo por inserción es un proceso de producción flexible y eficaz. Permite a los diseñadores emplear un único componente potente que es una combinación de metal y plástico. El uso del moldeo por inserción en las industrias a lo largo de los años se debe a sus ventajas, que incluyen potencia, precisión y bajo coste. Pero cada vez es más seguro gracias a los avances en materiales y automatización. La solución a la fabricación mediante moldeo por inserción es el ahorro de tiempo, la reducción de costes y los productos de alta calidad en el contexto de la fabricación moderna.