Moldeo por inyección de ABS: Una guía completa 

El moldeo por inyección de ABS tiene una buena resistencia a los impactos y un acabado superficial liso, y es un método favorito para fabricar piezas de plástico de alta calidad en numerosas industrias. El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un termoplástico muy utilizado en el moldeo por inyección por su resistencia, durabilidad y fácil procesamiento. El moldeo por inyección de plástico ABS es rentable y fiable para fabricar grandes cantidades del producto para la producción en masa, incluidos componentes de automoción, electrónica de consumo y dispositivos médicos. Los plásticos básicos como el ABS se componen de acrilonitrilo para la resistencia química, butadieno para la dureza y estireno para la rigidez y un aspecto brillante que lo hace ideal para el moldeo. A esto hay que añadir su excelente temperatura de fusión (entre 200 y 250°C), su excelente maquinabilidad y su moderada resistencia al calor. Sin embargo, el moldeo de ABS tiene sus pros y sus contras, como cualquier otro material: sensibilidad a los rayos UV, resistencia moderada al calor, etc.

Para fabricar productos sin defectos con el proceso de moldeo de plástico ABS, hay que tener muy en cuenta cada uno de los factores que intervienen en el enfriamiento del material seco, el control de la temperatura, el grosor de la pared, la presión de inyección, así como el diseño del molde. Otros plásticos, además del ABS, utilizados por los fabricantes son el polipropileno (PP), el policarbonato (PC), el polietileno (PE), la poliamida (nailon) y el PET, cada uno con sus ventajas. La elección de un ABS o de un material alternativo depende de la comprensión de las propiedades del material en cuestión.

Este artículo profundiza en las principales características del moldeo por inyección de ABS, cómo se procesa su composición química, sus ventajas y desventajas y su comparación con otros plásticos. El lector terminará la página con un conocimiento detallado de por qué el ABS sigue siendo el material preferido en la fabricación actual.  

¿Qué es el moldeo por inyección de ABS? 

El proceso denominado moldeo por inyección de ABS permite fabricar piezas de plástico duraderas, ligeras y a prueba de golpes a partir de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). El plástico ABS se calienta hasta que se funde, se inyecta en un molde, se enfría y se solidifica para darle la forma deseada. Es muy conocido por ser fuerte, resistente al calor y fácil de moldear, y se utiliza en componentes de automoción, electrónica, juguetes y electrodomésticos. Es un método, que es posible de producción en masa en una calidad consistente, proporcionando una solución asequible y versátil a muchos sectores. Además, se pueden utilizar piezas de ABS pulidas, texturizadas o coloreadas para mejorar la estética y la funcionalidad.

Estructura química y composición del ABS  

El ABS se compone de:

• Acrilonitrilo (C₃H₃N) - Proporciona resistencia química y estabilidad térmica.
• Butadieno (C₄H₆) - Mejora la tenacidad y la resistencia al impacto.
• Estireno (C₈H₈) - Contribuye a la rigidez y al acabado brillante.

Estructura molecular

El ABS es una disposición molecular con la columna vertebral de una larga cadena de polímeros rellena de partículas de caucho butadieno en la matriz de acrilonitrilo estireno. La combinación de estos dos rasgos hace que sea ideal para el moldeo de plástico ABS. 

Propiedades químicas del plástico ABS 

Algunas de las propiedades químicas más importantes del ABS lo convierten en un material popular para el moldeo por inyección de ABS.

• Fácil de procesar, con un punto de fusión de unos 200-250 C.
• Es ligero pero resistente, con una densidad de 1,04-1,07 g/cm³.
• Los ácidos, álcalis y aceites son resistentes, pero los disolventes orgánicos como la acetona la afectan.
• Temperaturas: Resistente al calor hasta 80-100°C, sin embargo la exposición prolongada a altas temperaturas degradará el material. 

Naturaleza y características físicas del moldeo de ABS 

El ABS no es un termoplástico de punto de fusión agudo como la mayoría de los demás plásticos (es decir, es amorfo), pero puede fundirse. En cambio, se ablanda en un rango de temperaturas y se adapta bastante bien a las aplicaciones de moldeo. Sus principales características físicas son: 

• Alta resistencia a los impactos: soporta golpes y tensiones repentinas.
• Es Buena Estabilidad Dimensional - Mantiene la forma bajo diferentes condiciones.
• Acabado brillante y liso - Proporciona un atractivo estético a los productos de consumo.
• Puede mecanizarse y moldearse con precisión, y también es fácil de cortar y taladrar.
  

Proceso de moldeo por inyección de plástico ABS 

A continuación se describen los pasos del proceso de moldeo por inyección de plástico ABS. 

• Secado del material - Los gránulos de ABS se secan para eliminar la humedad.
• Calentarlo a 200-250°C y forzarlo a alta presión en un molde (fusión e inyección).
• Enfriamiento y solidificación - El plástico enfría el molde donde el plástico ha tomado la forma del molde.
• Expulsión y acabado - El producto solidificado es expulsado, recortado, pintado o chapado. 

Aplicaciones del moldeo de ABS  

Gracias a su versatilidad, el ABS se utiliza ampliamente en todo tipo de industrias.

• Salpicaderos, parachoques y revestimientos interiores constituyen la industria del automóvil.
• Carcasas de portátiles, teclados, fundas de teléfonos, etc.
• Productos para el hogar: Electrodomésticos de cocina, aspiradoras y juguetes (por ejemplo, ladrillos LEGO).
• Equipos médicos: Instrumental quirúrgico y carcasas para aparatos de diagnóstico. 
  

Ventajas y desventajas del moldeo por inyección de ABS 

Ventajas 

• El plástico ABS (acrónimo de acrilonitrilo butadieno estireno) tiene una alta resistencia al impacto, lo que significa que es duro y duradero frente a los golpes y, por tanto, se utiliza para fabricar productos duraderos.
•  Se moldea, corta, taladra y procesa con facilidad - Excelente maquinabilidad.
• Buena resistencia química y térmica: los ácidos, los álcalis y los calores moderados no les pasan factura, como a las piezas de fundición de hierro de menor calidad.
• Acabado de superficie lisa - Produce piezas brillantes y estéticas adecuadas para productos de consumo.
• El ABS es más económico que la mayoría de los plásticos técnicos.
• Resistente pero ligero: un material excelente para aplicaciones que requieren resistencia sin abultamiento.
•  Biodegradable - El ABS es un material plástico reciclable que puede volver a procesarse, ya que es respetuoso con el medio ambiente por naturaleza.

Desventajas 

• La exposición prolongada a la luz solar provoca amarilleamiento y fragilidad.
•  Inflamable - A menos que se modifique con aditivos ignífugos, arderá fácilmente.
• Las piezas de ABS son propensas al alabeo: cuando las piezas se enfrían a una velocidad inadecuada, pueden encogerse o deformarse.
• Baja resistencia a la intemperie - Susceptible a la degradación en condiciones exteriores extremas.
• El ABS es propenso a la sensibilidad química, por lo que disolventes como la acetona lo disolverán.
• Resistencia térmica moderada - Se funde a altas temperaturas (100°C), por lo que no es adecuado para su uso en entornos extremadamente calientes.

La fabricación del moldeo por inyección de ABS tiene muchos factores clave. 

Para producir piezas de plástico ABS moldeadas por inyección, es esencial tener en cuenta muchas variables y trabajar las cosas de la manera correcta para conseguir una producción de alta calidad, resistente y asequible. A continuación se indican los factores en los que hay que centrarse:

Selección de materiales

• Para obtener la solidez, resistencia al calor y acabado superficial requeridos, utilice resina ABS de alta calidad. 
• Sin embargo, en función de los requisitos de la aplicación, como la resistencia a los rayos UV, la retardancia de la llama o la resistencia al impacto, pueden elegirse grados específicos de ABS.

Pretratamiento de resinas ABS secas

Absorben la humedad, por lo que son higroscópicas y deben secarse adecuadamente, ya que de lo contrario pueden aparecer defectos como burbujas e imperfecciones superficiales.

Proceso de secado

• Es conveniente secar los gránulos de ABS a 80-90°C durante 2-4 horas para prepararlos para el moldeo.
• La hidrólisis debilita las propiedades mecánicas y conduce a resultados de moldeo inconsistentes y se evita con un secado adecuado.

 Control de la temperatura

• El flujo óptimo y el llenado del molde tienen lugar a una temperatura de fusión de 200-250°C.
• 50 - 80°C Temperatura de moldeado para evitar alabeos, contracciones desiguales y defectos.

La velocidad de enfriamiento debe ser lenta y uniforme para mejorar la precisión dimensional y la resistencia mecánica.

 Espesor de pared uniforme en el diseño de piezas de plástico ABS

¿Por qué es importante? 

• Cuando el grosor de la pared no es constante, se producen alabeos, marcas de hundimiento, tensiones en el material y acumulación de material.
• La inestabilidad dimensional de las piezas finales puede deberse a un enfriamiento desigual.

Recomendaciones de diseño

• Los mejores resultados se obtienen con un grosor estrictamente uniforme de entre 1,2 y 3,5 mm.
• Las transiciones graduales de una sección a otra evitarán puntos de tensión o zonas débiles.
• Utilice esquinas redondeadas en lugar de afiladas, ya que igualará la tensión.

Presión y velocidad de inyección

Sin embargo, la presión óptima debe establecerse entre 50-150 MPa para garantizar un llenado completo y sin defectos del molde.

Velocidad controlada

• Luego vienen las marcas de quemaduras, el aumento de la tensión interna y la degradación del material, debido a → demasiado rápido.
• Errores → disparos cortos (llenado incompleto), líneas de soldadura y falta de adherencia.

La presión y la velocidad se ajustan correctamente para mejorar el acabado superficial, la resistencia y la precisión de las piezas moldeadas.

Diseño de moldes y ventilación

Esto garantiza que no queden trampas de aire ni marcas de quemaduras, ni defectos causados por gases atrapados.

• La colocación de las compuertas debe optimizarse para que el flujo de material sea fluido y sin tensiones.
• La reducción del riesgo de marcas de flujo y defectos superficiales se debe a que las superficies de los moldes son lisas y uniformes.
• Si la herramienta es un molde con varias cavidades, el llenado y el enfriamiento deben equilibrarse para llenar y enfriar las cavidades de manera uniforme.

 Encogimiento y deformación

• Quizá la consideración más importante a la hora de diseñar moldes para ABS sea su elevado índice de contracción de 0,4-0,7%, por lo que deben tenerse en cuenta las variaciones de tamaño tras el enfriamiento.
• Es esencial el enfriamiento gradual para evitar la distorsión dimensional o la deformación de la pieza.
• Las estructuras de refuerzo, como costillas y cartelas, son adecuadas cuando ayudan a mantener la forma y la estabilidad.

 Postprocesado y acabado

• Las piezas de ABS pueden pintarse, chaparse, pulirse o grabarse con láser para mejorar su aspecto.
• Este paso consiste en asegurarse de que los bordes estén lisos y eliminar el exceso de material recortando, lijando y desbarbando.
• El cromado o el revestimiento UV de la superficie hacen que la solución sea duradera y difícil para los factores ambientales.
  

Propiedades del material ABS 

Características generales del plástico ABS

El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un termoplástico no tóxico e inodoro que normalmente tiene aspecto de gránulos o polvo de color marfil, translúcido o transparente. Su densidad, que oscila entre 1,05 y 1,18 g/cm³, le permite ser ligero, pero resistente. Al igual que el ABS, el índice de contracción es de 0,4% a 0,9% y garantiza una buena estabilidad dimensional en las piezas moldeadas. Su módulo de elasticidad es de 2 GPa y su coeficiente de Poisson es de 0,394, lo que significa que no es ni demasiado débil ni demasiado rígido. Absorbe menos de 1% de humedad, su temperatura de fusión se sitúa entre 217°C y 237°C, y la descomposición térmica comienza por encima de 250°C.

Resistencia mecánica del plástico ABS 

El ABS es muy conocido por su gran resistencia al impacto y su excelente durabilidad a bajas temperaturas. La resistencia al desgaste es buena, por lo que es adecuado para piezas que requieren movimiento o fricción constantes. Este plástico proporciona la estabilidad dimensional de una pieza moldeada, por lo que mantendrá su forma. Además, el ABS tiene una resistencia moderada al aceite, por lo que es una alternativa aceptable para aplicaciones de cojinetes de baja velocidad y carga media.

Resistencia al calor y estabilidad térmica

El ABS tiene una temperatura de deflexión térmica (HDT) entre 93°C y 118°C, lo que indica que mantiene su estructura a un calor moderado. Sin embargo, su resistencia al calor puede mejorar aproximadamente 10 °C si se recuece, lo que aumentaría su aplicabilidad en aplicaciones más exigentes en cuanto a rendimiento térmico.

Capacidad de aislamiento eléctrico

El plástico ABS es un gran aislante eléctrico, por lo que es el material elegido para carcasas electrónicas y componentes eléctricos. Sus propiedades aislantes son estables en diversas condiciones de temperatura, humedad y frecuencia, por lo que su rendimiento es constante en distintas situaciones.

Resistencia química y medioambiental

El ABS es resistente al agua, las sales inorgánicas, los álcalis y una amplia variedad de ácidos, por lo que es apto para su uso en aplicaciones industriales y de consumo. Sin embargo, no se degrada en contacto con cetonas, aldehídos o hidrocarburos clorados, pero puede desarrollar grietas por tensión en contacto con ácido acético, aceite vegetal, etc.

Con todas sus ventajas, el ABS como polímero tiene poca resistencia a la intemperie. El material se debilita cuando se expone a la radiación ultravioleta (UV). Sus estudios indican que después de seis meses de exposición al aire libre, su resistencia al impacto puede caer casi 50%, dependiendo de la aplicación el contenido inicial de la resina esto apunta a la necesidad de la utilización de estabilizadores UV o revestimiento de protección en las aplicaciones al aire libre. 

Coste del plástico ABS y del moldeo por inyección 

Los factores que determinan el coste del plástico ABS son el coste de las materias primas, el coste del procesado y el coste de cualquier postprocesado que pueda ser necesario. Estos son los costes en los que probablemente se incurra en el proceso de moldeo por inyección de ABS:

Coste de la materia prima

El precio de la resina ABS depende del precio de mercado, del suministro del fabricante, de la calidad y de las características adicionales que puedan requerirse, como ABS ignífugo, estabilidad UV o grados de ABS de mayor resistencia. En general, el coste de la resina ABS estándar es el siguiente:

• $1,50 - $3,50 por kg para gránulos de ABS estándar.
• $3,00 - $5,00 por kg para ABS especial, que incluye ABS ignífugo, estabilizado a los rayos UV o de alto impacto.
• De todos estos tipos, el ABS es más caro que el polipropileno (PP), pero más barato que el policarbonato (PC) y el nailon (PA).

Costes del moldeo por inyección

A continuación se enumeran algunos de los factores que influyen en el coste del moldeo por inyección de plástico ABS:

 Coste del moho

• Moldes simples: $3,000 - $10,000
• Moldes multicavidad complejos: $10.000 - $50.000+
• Moldes para prototipos (producción de bajo volumen): $500 - $5.000

 Coste de producción por pieza

• Piezas pequeñas y sencillas: $0,50 - $2,00 por pieza
• Piezas más grandes o complejas: $2,00 - $10,00+ por pieza
• Alto volumen de producción: Los costes disminuyen debido a factores como la compra a granel de los insumos.

Costes de procesamiento

• Tarifas por hora de máquina: $20 - $100 por hora (según el tamaño y el tipo de máquina).
• Coste de la mano de obra: Varía según la región, pero cuesta entre 5 y 50 USD la hora.
• Costes energéticos: El ABS debe calentarse a 200-250 °C, por lo que se consume mucha energía eléctrica.

Costes adicionales 

• Pintura, chapado y pulido: $0,50 - $5,00 por pieza.
• Desperdicio de material y reprocesamiento: Dependiendo del caso concreto, puede suponer un coste adicional de 5- 10%.
• Transversales: En función de las magnitudes de la pieza y del lugar de producción.

¿Es rentable el ABS?

Pros: El coste de las materias primas es moderado y el material es fácil de mecanizar, mientras que la mayor parte de la chatarra puede reciclarse, por lo que resulta adecuado para invenciones de volumen medio a alto.

Contras: Es más caro que el PP y el PE, pero más barato que el PC y el nailon. También puede considerarse una desventaja el elevado coste de los moldes, sobre todo en la producción a pequeña escala.

En general, el moldeo por inyección de ABS es económico, duradero y fácil de procesar y por eso muchas industrias prefieren este material para su procesamiento.

Otros plásticos utilizados en el moldeo por inyección

Además del plástico ABS, hay muchos otros termoplásticos que se utilizan habitualmente en el moldeo por inyección. Sin embargo, cada material tiene unas propiedades diferentes que lo hacen adecuado para distintas aplicaciones. He aquí una comparación de los plásticos de moldeo por inyección más comunes con el ABS.

Polipropileno (PP) frente a ABS 

Ventajas del PP

• Excelente resistencia química y a la humedad.
• Una opción económica, ligera y barata.
• Buena resistencia al impacto, pero inferior a la del ABS.

Limitaciones del PP

• La resistencia al calor y la rigidez son inferiores a las del ABS.
• No es tan resistente como el ABS en aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos.
• Usos comunes: Envases, piezas de automóvil, envases médicos y artículos domésticos.

Policarbonato (PC) frente a ABS 

Ventajas del PC

• A veces se utiliza para obtener una mayor resistencia a los impactos: cristales antibalas y otros tipos de equipos de protección.
• Gran resistencia al calor y durabilidad.
• Este material puede ser transparente y fácilmente tintado o coloreado.

Limitaciones del PC

• Más caro que el ABS.
• Propenso a rayarse y necesitará revestimientos para reforzarlo.
• Usos comunes: Componentes de automoción, cascos de seguridad, lentes de gafas y recintos eléctricos.

Polietileno (PE) frente a ABS 

Ventajas del PE

• Muy resistente a los productos químicos, el agua y la corrosión.
• Tiene propiedades de baja fricción adecuadas para piezas móviles.
• Extremadamente flexible y ligero.

 Limitaciones de la EP

• Rigidez y resistencia mecánica inferiores a las del ABS.
• Poca resistencia al calor: se funde a temperaturas bajas.
• Las bolsas de plástico, las botellas, las tuberías y los envases de alimentos utilizan plástico.

Tereftalato de polietileno (PET) frente a ABS 

Ventajas del PET

• Muy ligero, pero con excelentes propiedades de barrera contra la humedad y los gases.
• Gran estabilidad dimensional: conserva bien la forma.
• Buena resistencia química y reciclabilidad.

Limitaciones de la PET

• Tiene menor resistencia al impacto que el ABS.
• No es tan resistente al calor como otros plásticos técnicos.
• Aplicaciones: Botellas de agua, envases de alimentos, fibra para ropa y envases de cosméticos.

Poliamida (PA/Nylon) frente a ABS 

Ventajas del nailon

• Alta resistencia mecánica y excelente tenacidad.
• Buena resistencia al calor, por lo que es adecuado para entornos de altas temperaturas.
• Resistente al desgaste y a la fricción, se utiliza para piezas móviles.

 Limitaciones del nailon

• Absorbe la humedad, lo que afecta a la estabilidad dimensional.
• Más caro que el ABS.
• Piezas de automóvil, engranajes, rodamientos, componentes industriales, conectores eléctricos.

Selección del tipo de material adecuado para el moldeo por inyección

Factores como la resistencia mecánica, la resistencia química, la tolerancia a la temperatura y el coste, afectarán al plástico que tenga que elegir para el moldeo por inyección. El ABS ofrece un equilibrio entre resistencia, durabilidad y asequibilidad, pero otros plásticos, como el PP, el PC, el PE, el PET y el nailon, por citar algunos, tienen ventajas en algunas aplicaciones. Esta información permite a los fabricantes tomar las mejores decisiones para sus productos en términos de rendimiento. 

Conclusión

El moldeo por inyección de ABS es una forma muy versátil, eficaz y económica de fabricar componentes de plástico de alta calidad. Es un material ideal para los sectores de la automoción, la electrónica, los bienes de consumo y los equipos médicos debido a su buena resistencia a los impactos, su acabado superficial liso y su buena capacidad de procesamiento. Para obtener los mejores resultados en el moldeo de ABS, los fabricantes deben prestar especial atención al control de la temperatura, al grosor uniforme de las paredes, a la presión óptima de inyección y al diseño adecuado de los moldes. La absorción de humedad en las resinas de ABS también requiere un tratamiento previo, ya que puede generar burbujas y otros defectos, así como propiedades mecánicas deficientes. Las técnicas de postratamiento, como el revestimiento con pintura y el acabado superficial, pueden aumentar mucho la durabilidad y el aspecto de acabado de las piezas moldeadas en ABS.

El ABS sigue siendo líder en la industria del plástico moldeo por inyecciónpero el PP, el PC, el PE, el PET y el nailon son otras opciones superiores en función de las necesidades de la aplicación. El policarbonato tiene un impacto superior al nylon y el polipropileno es más resistente químicamente. Las propiedades mecánicas, el coste, los aspectos medioambientales y el uso previsto determinan la elección del material adecuado. En general, el moldeo de plástico ABS sigue siendo una fuerza importante en la fabricación moderna, ya que su perfecta combinación de rendimiento, precio y producción lo hace ideal. El ABS es un termoplástico fiable y de uso común en el moldeo por inyección, independientemente de su aplicación en los mercados de la automoción, el hogar o la industria.

Preguntas frecuentes sobre el moldeo por inyección de ABS

1. ¿Puede utilizarse el plástico ABS en exteriores?

Esta forma particular de motor CC síncrono sin escobillas de voltaje mínimo tiene poca resistencia a los rayos UV y es susceptible de volverse quebradizo y decolorarse por la exposición a la luz solar. A pesar de ello, los estabilizadores o revestimientos UV también pueden mejorar su durabilidad para uso en exteriores.

2. ¿Cuáles son las ventajas del moldeo por inyección de ABS? 

El ABS es resistente al calor, extremadamente fuerte pero ligero, tiene una alta resistencia al impacto, ofrece una buena maquinabilidad y es fácil de acabar como una superficie lisa. Además, sigue siendo ligero, pero robusto.

3. ¿Resiste el plástico ABS los productos químicos?

El agua, los ácidos, los álcalis y, a veces, los disolventes orgánicos como la acetona afectan al ABS. Puede mejorar el grado de resistencia del ABS a los productos químicos.