El sobremoldeo es la fabricación de un producto mediante la unión de dos o más materiales en un solo producto. Se aplica en la mayoría de industrias, como la electrónica, equipos médicos, automoción y productos de consumo. Se realiza moldeando sobre un material base conocido como sobremolde, sobre un material base conocido como sustrato.

El sobremoldeo se realiza para mejorar la estética, longevidad y funcionalidad de los productos. Permite a los fabricantes incorporar la potencia de un material con la flexibilidad o suavidad del otro. Esto hace que los productos sean más cómodos, fáciles de tratar y duraderos.

El sobremoldeo aparece en artículos que utilizamos a diario. Se ha aplicado a mangos de cepillos de dientes y fundas de teléfono, así como a herramientas eléctricas e instrumentos quirúrgicos, entre otros artículos de la fabricación contemporánea. Conocer el sobremoldeo le permitirá comprobar lo cómodos y seguros que son los objetos de la vida cotidiana.

¿Qué es el sobremoldeo?

Sobremoldeado es un procedimiento mediante el cual se forma un producto a partir de dos materiales. El material inicial se conoce como sustrato y suele ser un plástico duro como ABS, PC o PP. Tiene una resistencia a la tracción de 30-50 Mpa y una temperatura de fusión de 200- 250 °C. El otro material, que es el sobremolde, es blando, por ejemplo, TPE o silicona, con una dureza Shore A de 40-80.

El sustrato se deja enfriar hasta 50-70 °C. La presión inyectada en el sobremolde es de 50-120Mpa. Así se forma una unión fuerte. El sobremoldeo mejora la capacidad de sujeción, la resistencia y la durabilidad de los productos.

Uno de estos objetos típicos es un cepillo de dientes. El mango es de plástico duro para garantizar su resistencia. El mango es de goma blanda, por lo que resulta cómodo de sujetar. Esta aplicación básica demuestra los usos reales del sobremoldeo.

El sobremoldeo no se aplica sólo a las empuñaduras blandas. También se aplica para recubrir productos electrónicos, dar a un objeto una decoración colorida y prolongar la vida útil de un producto. Esta flexibilidad le permite ser uno de los métodos de fabricación más aplicables en la actualidad.

Proceso completo

Selección de materiales

El procedimiento de sobremoldeo comienza con la elección de los materiales. El sustrato suele ser un plástico duro como ABS, PC o PP. Tienen una resistencia a la tracción de 30-50 Mpa y un punto de fusión de 200- 250 °C. El material moldeado suele ser blando, como el TPE o la silicona, y tiene una dureza Shore A de 40-80. Es necesario seleccionar los materiales que sean compatibles. Si el producto final no resiste la tensión, puede deberse a un fallo en la unión de los materiales.

Moldeo de sustratos

El sustrato se vierte en el molde a una presión de 40-80 Mpa tras calentarlo a 220-250 °C. Una vez inyectado, se deja solidificar a 50-70 °C para hacerlo dimensionalmente estable. El tiempo empleado en este proceso suele ser de 30-60 segundos en relación con el tamaño y el grosor de la pieza. Las tolerancias son extremadamente altas, y la desviación no suele ser superior a +-0,05 mm. La desviación afectará al producto en lo que respecta al ajuste del sobremoldeado y a la calidad del producto.

Preparación del molde a sobremoldear

Tras el enfriamiento, el sustrato se transfiere cuidadosamente a un segundo molde, durante el cual se realiza la inyección del sobremoldeado. El molde se precalienta a 60-80 °C. El precalentamiento elimina el efecto del choque térmico y también permite que el material del sobremolde fluya suavemente sobre el sustrato. La preparación del molde es necesaria para evitar la formación de huecos, alabeos o uniones deficientes en el producto final.

Inyección sobremoldeada

La presión se inyecta en el sustrato utilizando entre 50 y 120 Mpa del material de sobremoldeo. La temperatura de la inyección depende del material: TPE 200-230 °C, silicona 180-210 °C. Este paso debe ser preciso. Una temperatura o presión inadecuadas pueden provocar defectos de burbujas, separación o cobertura insuficiente.

Enfriamiento y solidificación

Tras la inyección, la pieza se enfría para permitir la solidificación del sobremoldeado y su fuerte unión al sustrato. El tiempo de enfriamiento oscila entre 30 y 90 segundos en función del grosor de las piezas. Las regiones delgadas se enfrían más rápidamente, mientras que las más gruesas tardan más en enfriarse. Es necesario un enfriamiento adecuado para garantizar una unión uniforme y minimizar las tensiones internas que pueden causar grietas o deformaciones.

Expulsión y acabado

Una vez enfriada, la pieza sale del molde. Se eliminan los sobrantes. Se comprueba el acabado superficial y la precisión dimensional de la pieza. Así se garantiza que el producto tenga la calidad requerida y sea compatible con las demás piezas en caso de necesidad.

Pruebas e inspección

El último paso son las pruebas. Tipos de pruebas: Las pruebas de tracción o pelado determinan la resistencia de la unión, que suele ser de 1-5 MPa. Las pruebas Shore A se utilizan para comprobar la dureza del sobremolde. Los defectos, como burbujas, grietas o desalineación, pueden detectarse visualmente. Sólo los componentes sometidos a pruebas se envían o se unen para formar productos acabados.

Tipos de sobremoldeo

Moldeo de dos disparos

El moldeo en dos tiempos implica que una máquina moldea dos materiales. El moldeo se realiza a una temperatura de 220-250 °C y una presión de 40-80 MPa, seguido de la inyección del segundo material, que se realiza a 50-120 MPa. La técnica es rápida y precisa y resulta adecuada cuando se trata de un gran número de productos, como empuñaduras de goma y botones suaves al tacto.

Moldeo por inserción

Durante el moldeo por inserción, el sustrato ya está preparado y se inserta en el molde. Se cubre con un sobremolde, ya sea de TPE o silicona, que se inyecta a 50-120 MPa. La fuerza de adherencia suele ser de 1-5 MPa. Este método es típico de las herramientas, los cepillos de dientes y los dispositivos sanitarios.

Sobremoldeo multimaterial

El sobremoldeo multimaterial es un sobremoldeo en el que hay más de 2 materiales en una sola pieza. La duración de la inyección de cada material es en secuencia 200-250 °C, 50-120 MPa. Permite estructuras complicadas con secciones duras, delicadas y cubrientes.

El sobremoldeo se ha utilizado en aplicaciones

Las aplicaciones del sobremoldeo son muy diversas. Los ejemplos típicos son los siguientes:

Electrónica

Las fundas de los teléfonos suelen ser de plástico duro con bordes de goma blanda. Los botones de los mandos a distancia son de goma, ya que proporcionan un mejor tacto. Los componentes electrónicos se protegen con sobremoldeado, y se mejora la usabilidad.

Productos sanitarios

Los precintos protectores, el instrumental quirúrgico y las jeringuillas suelen estar sobremoldeados. Los productos blandos facilitan la manipulación de los dispositivos y también los hacen más seguros. Esto es esencial en las aplicaciones médicas, donde la comodidad y la precisión son importantes.

Industria del automóvil

 El sobremoldeo se utiliza para fabricar botones de tacto suave, empuñaduras y juntas utilizadas en el interior de los automóviles. Las juntas de goma se utilizan para impedir que entre agua o polvo en las piezas. Esto aumenta la comodidad y la durabilidad.

Productos de consumo

El sobremoldeo se utiliza habitualmente en mangos de cepillos de dientes, utensilios de cocina, herramientas eléctricas y equipamiento deportivo. El proceso se utiliza para añadir agarre, proteger superficies y añadir diseño.

Herramientas industriales

El sobremoldeado se utiliza en herramientas como destornilladores, martillos y alicates, con mangos blandos. Esto limita la fatiga de las manos y aumenta la seguridad de uso.

Embalaje

El sobremoldeado de alguna parte del envase (por ejemplo, las tapas de las botellas o los precintos de seguridad) se utiliza para mejorar la manipulación y la funcionalidad.

El sobremoldeo permite al fabricante fabricar productos funcionales, seguros y atractivos.

Ventajas del sobremoldeo

El sobremoldeo tiene numerosas ventajas.

Agarre y comodidad mejorados

El uso de materiales blandos facilita la manipulación de los productos. Esto se aplica a herramientas, productos domésticos y dispositivos médicos.

Mayor durabilidad

La unión de varios materiales aumenta la resistencia de los productos. Los materiales duros y blandos garantizan la seguridad del producto.

Mejor protección

Mediante el sobremoldeo pueden añadirse cubiertas o juntas de componentes electrónicos, maquinaria o instrumentos delicados.

Diseño atractivo

Los productos se diseñan en varios colores y texturas. Esto realza la imagen y la marca.

Ergonomía

Soft grips minimize fatigue in the hand and make objects or devices more comfortable to work with for longer.

Versatilidad

Overmolding uses a wide variety of materials and can be used to form intricate forms. This enables manufacturers to come up with products that are innovative.

Challenges of Overmolding

There are also some challenges of overmolding, which should be taken into consideration by the manufacturers:

Compatibilidad de materiales

Not all materials bond well. Certain combinations might need to be adhesive-bonded or surfaced.

Higher Cost

Because it involves additional materials, molds, and steps of production, overmolding may raise production costs.

Complex Process

Mold design, pressure, and temperature have to be strictly regulated. Defects can be brought about by the slightest of errors.

Production Time

Molding Two-stage molding may require more time than single-material molding. New technologies, such as two-shot molding, can, however, cut this time.

Design Limitations

Complex shapes can need custom molds, and this can be costly to make.

Nonetheless, these discouraging issues have not stopped overmolding since it enhances the quality of products and performance.

Overmolding Design Principles

Overmolding is a design where the base is made of a material, and the mold is made out of a different material.

Compatibilidad de materiales

Select the materials that are bonded. Overmold and substrate should be compatible with each other in terms of their chemical and thermal characteristics. Similar materials that have close melting points minimize the chances of weak bonding or delamination.

Espesor de pared

Keep the thickness of the wall constant so that there is consistency in the flow of the material. Lack of uniformity of the walls may lead to faults such as sink marks, voids, or warping. Walls are usually between 1.2 and 3.0 mm of various materials.

Ángulos de calado

Emboss angles on vertical surfaces to facilitate ejection. An angle of 1- 3 degrees assists in avoiding damage to the substrate or overmold during demolding.

Rounded Corners

Avoid sharp corners. Rounded edges enhance the flow of materials during injection, and stress concentration is decreased. The recommended corner radii are 0.5-2mm.

Bonding Features

Pits or grooves are made, or interlocked structures are made to grow mechanical bonding between the substrate and the overmold. The features add peel and shear strength.

Venting and Gate Placement

Install vents that will enable the escape of air and gases. Position injection gates in locations other than the sensitive areas in order to achieve a homogeneous flow that avoids cosmetic faults.

Shrinkage Consideration

Consider variation in the shrinkage of materials. The shrinkage of thermoplastics can be as little as 0.4-1.2 or elastomers can be 1-3%. The correct design will avoid distortion and dimensional errors.

Technical Decision Table: Is Overmolding Right for Your Project?

Parts Made by Overmolding

Tool Handles

Overmolding is used to create a hard core and soft rubber grip in many hand tools. This enhances comfort and minimizes fatigue of hand usage and offers greater control of usage.

Productos de consumo

Most common products, such as toothbrushes, kitchenware, and tools that require electricity, usually utilize overmolding. Soft grips or cushions help to improve ergonomics and lifespan.

Electrónica

In the phone case, remote control, and protective housings, common applications of overmolding include these. It also provides shock absorption, insulation, and a soft touch surface.

Componentes de automoción

Overmolded buttons, seals, gaskets, and grips are a common feature in the interior of cars. Soft-touch systems enhance the comfort, noise, and vibrations.

Productos sanitarios

Overmolding is used in medical devices such as syringes, surgical instruments, handheld objects, and the like. The process will guarantee thorough-going safety, accuracy, and firm hold.

Raw Materials in Overmolding

Material selection is of importance. Common substrates include:

Hard plastics such as polypropylene (PP), polycarbonate (PC), and ABS.

Metals in fields of application

The overmold materials usually are:

• Soft plastics
• Rubber
• Nylon thermoplastic elastomers (TPE)
• Silicone

The choice of the material is based on the use of the product. As an illustration, biocompatible materials are needed in medical gadgets. Electronic requires materials that are insulative and protective.

Best Practices in the Design of Overmolding Parts

The design of parts to be overmolded must be well considered in order to attain high levels of bonding, attractive outlook, and quality performance. Adhering to established design guidelines contributes to minimizing the error rate, and the quality of the products becomes consistent.

Select Materials which are compatible

The overmolding depends on the choice of material. The overmold and the underlying material have to have a good connection. Commodities that melt at similar rates and have the same chemical properties have more powerful and dependable bonds.

Design for Strong Bonding

Good mechanical bonding between the part design and the design itself should be supported. Undercuts, grooves, and interlocking shapes are some of the features that enable the overmolded material to hold the base part firmly. This minimizes the chances of separation when in use.

Keep the wall thickness in the right way

A uniform thickness in the walls enables the flow of materials in the molding process. Lack of uniformity in the thickness may lead to sink marks, voids, or weak sections in the component. A symmetric design enhances strength as well as its looks.

Use Adequate Draft Angles

Draft angles simplify the process of extracting the part from the mold. Friction and damage can be minimized in ejection through proper draft, and this is particularly useful in complex overmolded parts.

Avoid Sharp Corners

Acute edges have the potential to cause stress points and limit the flow of material. Rounded edges and flowing results enhance strength and make the overmolded compound flow evenly around the component.

Include Venting Features

During injection, good venting enables the trapped air and gases to escape. Good vents allow avoiding air pockets and surface flaws, as well as filling the mold halfway.

Plan Overmold Material Positioning

The injection points are not to be placed near important features and edges. This eliminates the accumulation of materials, rupture of flow, and aesthetic defects in the exposed parts.

Optimize Tool Design

The successful overmolding requires well-designed molds. Proper placement of the gate, balanced runners, and effective cooling channels contribute to ensuring that there is even flow and stable production.

Take into consideration Material Shrinkage

Various substances have different rate in cooling down. These differences should be taken into account by designers so that no warping, misalignment, or dimensional problems can be observed in the final part.

What are some of the materials used to overmold?

Overmolding gives the manufacturers the chance to mix dissimilar materials to accomplish certain mechanical, operational, and aesthetic traits. The choice of the material is determined by its strength, flexibility, comfort, and environmental resistance.

Thermoplastic, not Thermoplastic.

It is one of the most widespread overmolding combinations. The base material is a thermoplastic polymer, which is a polycarbonate (PC). It is then covered with a softer thermoplastic such as TPU. This composite enhances grip, comfort, and surface feel, and structural strength is not sacrificed.

Thermoplastic over Metal

This technique uses a thermoplastic material that is molded on top of a metal part. Metals like steel or aluminum are usually coated with plastics like polypropylene (PP). This assists in guarding against corrosion of the metal, reducing vibration, and decreasing noise during usage.

TPE over Elastomer.

This system employs a hard plastic recycled substrate like ABS with the addition of a flexible elastomer on the top. It is normally applied in products that require durability and flexibility, such as tool handles and medical equipment.

Silicone over Plastic

Silicone is also overmolded over plastic materials such as polycarbonate. This offers a high level of water resistance, sealing capability, and low tactile feel. It is commonly applied in medical and electronic devices.

TPE over TPE

Overmolding of different grades of thermoplastic elastomers can also be performed. This enables the manufacturers to produce products that have different textures, colors, or functional areas, within one part.

Is Overmolding the Right Choice?

When your product requires strength, comfort, and durability at the same time, sobremoldeo is the appropriate decision to make. It is particularly suitable when used with components that need a soft handle, impact resistance, or additional protection without adding more assembly processes. Overmolding can be used on products that are frequently touched, like tools, medical equipment, or even electronic cases.

Nevertheless, overmolding does not apply to all projects. It is normally associated with increased tooling expenses and intricate mold pattern design as opposed to single-material molding. When production quantities are small or product design is basic, then the traditional molding processes could work out to be less expensive.

Assessing the material compatibility, volume of production, requirement of functionality, and budget with consideration at the initial design stage will help in deciding whether an overmolding solution is the most effective in addressing your project.

Examples of overmolding in the real-life

Toothbrushes

The handle is hard plastic. The grip is soft rubber. This eases the task of cleaning the teeth.

Phone Cases

The device is covered with hard plastic. Drop shock is absorbed on soft rubber edges.

Power Tools

The rubber is overmolded on handles to minimize vibration and enhance safety.

Car Interiors

Control knobs and buttons are usually soft in their feel, which makes the user experience better.

The following examples demonstrate the enhancement of usability, safety, and design of overmolding.

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Conclusión

Overmolding is a flexible and useful technique of manufacturing. It is a process that involves a combination of two or more materials to make products stronger, safer, and more comfortable. It is broadly applied in electronics, medical devices, automotive components, domestic appliances, and industrial tools.

This is done by a careful choice of the material, accurate shape of the molds, and by ensuring that the temperature and the pressure are kept in check. Overmolding has considerable benefits, even though it is faced with some challenges, such as increased cost and increased production time.

Overmolded products are more durable, ergonomic, appealing to the eye, and functional. One of the areas where overmolding has become an inseparable component of modern manufacturing is the case of everyday products, such as toothbrushes and phone cases, to more serious items such as medical equipment and automobile interiors.

Knowing about overmolding, we may feel grateful to the fact that it is due to simple decisions in the design that help to make the products more convenient to use and longer-lasting. Such a little yet significant process goes on to enhance the quality and functionality of the goods that we use in our daily lives.