Moldeo por inyección de ABS: conozca su proceso y ventajas

El moldeo por inyección es un proceso de fabricación común con diferentes variantes según la materia prima utilizada. Una de esas variantes del proceso es el moldeo por inyección de ABS. Tal como su nombre indica, la materia prima para esta variante del moldeo por inyección es el plástico ABS.

Comprender el ABS para el moldeo por inyección

ABS significa acrilonitrilo butadieno estireno. Este material plástico se compone de tres monómeros que forman su nombre. Cada uno de estos monómeros aporta sus propiedades al plástico polímero para dotarlo de una amplia gama de propiedades.

Las propiedades que posee el plástico incluyen resistencia química, dureza y resistencia al calor aportadas por el acrilonitrilo. Otras propiedades incluyen resistencia al impacto y tenacidad (otorgadas por el butadieno) y resistencia y brillo aportados por el estireno. A pesar de su amplia gama de características, es relativamente uno de los plásticos más baratos de adquirir. Además, es uno de los plásticos más fáciles de usar en el moldeo por inyección debido a su facilidad de procesamiento.

A pesar de su reconocida resistencia y tenacidad, este resistente plástico no es tan impermeable a la luz ultravioleta. Por lo tanto, tiene un uso limitado en exteriores. Sin embargo, los fabricantes de piezas han encontrado formas de manipular las propiedades de este plástico para que resista la luz ultravioleta mediante el uso de diversos aditivos y cargas como fibras de acrílico, vidrio y acero inoxidable. Estos aditivos alteran las propiedades del plástico y mejoran aún más sus usos para diversas aplicaciones.

Estas propiedades y el potencial de manipulación hacen del ABS el polímero más utilizado en el proceso de moldeo por inyección. ¿Quiere descubrir cómo se utiliza este plástico para fabricar diversos productos acabados? Entonces, la siguiente sección es de lectura obligada.

Proceso de moldeo por inyección de ABS

Esta sección destaca los diversos pasos que los fabricantes deben seguir durante el proceso de moldeo de plástico ABS. Incluyen:

Pretratamiento del material

Antes de utilizar una pieza de plástico ABS para la fabricación, necesita un secado adecuado. La temperatura de secado utilizada está dentro del rango de 80 – 85°C durante 2 – 4 horas. Otro método de secado consiste en utilizar una tolva de secado con una temperatura de 80°C. Sin embargo, este último proceso solo dura de 1 a 2 horas.

Calibración de la máquina de moldeo por inyección

Después de tratar el material, el siguiente paso es preparar la máquina de moldeo de ABS para el trabajo. Esto implicará ajustar los parámetros tales como la relación de compresión, la fuerza de cierre y la presión de moldeo por inyección. Los valores típicos para estos parámetros incluyen una relación de compresión mayor que 2, una fuerza de cierre que oscila entre 4700 y 62000 toneladas por metro cuadrado (t/m²) y una presión de moldeo por inyección mayor que 1500 bar.

Diseño del molde y la compuerta

El molde es bastante fundamental para determinar cómo resultará el producto de ABS acabado. Por lo tanto, el diseño del molde y de su compuerta es bastante importante en el proceso. El grosor del molde de ABS oscila entre 0,025 – 0,05mm, mientras que la longitud de la compuerta se establece en menos de 1mm. Además, el diámetro del canal a través del cual fluye el ABS fundido se establece en 3mm, mientras que el ancho del orificio de ventilación oscila entre 4 – 6mm. Por último, la temperatura del molde utilizada está siempre alrededor de un rango de 60 – 65°C.

Temperatura de moldeo por inyección

La temperatura de moldeo por inyección utilizada para un proceso de moldeo por inyección de ABS en particular depende de la calidad/grado de ABS utilizado. A continuación se enumeran ejemplos de algunos grados de plástico ABS comúnmente utilizados en el moldeo de plástico ABS y la temperatura óptima de moldeo por inyección utilizada:

• Grado ignífugo: 200 – 240 °C, la temperatura óptima entre 220°C – 230°C.
• Grado de electrogalvanizado: 250 – 275°C, con la temperatura óptima en 270°C.
• Grado reforzado con fibra de vidrio: 230°C – 270°C.
• Grado de alto impacto: 220°C – 260°C, temperatura óptima en 250°C.
• Grado resistente al calor: 240°C – 280°C, temperatura óptima en 265°C – 270°C.

Velocidad de moldeo por inyección

La velocidad de moldeo por inyección depende del grado del plástico ABS y de los requisitos del producto acabado. Por ejemplo, los plásticos ABS ignífugos solo pueden usar velocidades de moldeo por inyección lentas. Además, los productos que requieren un acabado superficial de precisión podrían requerir velocidades de moldeo por inyección altas y multietapa.

Tiempo de residencia

El tiempo de residencia es el tiempo que tarda un pellet de plástico en desplazarse desde el cilindro de moldeo por inyección hasta el molde de inyección. Para los plásticos ABS, el tiempo de residencia suele estar entre 5 – 6 minutos a una temperatura inferior a 265°C. Sin embargo, para el plástico ABS de grado ignífugo, el tiempo de residencia es más corto y la temperatura es mucho más baja.

Contrapresión

Es aconsejable mantener la contrapresión del proceso de moldeo por inyección de ABS lo más baja posible para evitar el desgaste. La presión aceptable suele estar alrededor de 5 bar.

Otras operaciones

Otras actividades realizadas durante los procesos de moldeo de ABS incluyen moldeos decorados mediante marcado láser o estampado en caliente, soldadura ultrasónica, etc.

Limpieza

Algunos grados de ABS tienden a pegarse al husillo del molde después de retirar la pieza. Así que la mejor manera de limpiar esto es esperar un poco a que el residuo se desgaste, y luego limpiar a fondo los compartimentos de la máquina de moldeo por inyección utilizando poliestireno.

Ventajas del moldeo por inyección de ABS

Hay muchas razones por las que el moldeo por inyección de ABS es una de las formas más populares de moldeo de plástico. Algunas de las ventajas incluyen:

Reproducibilidad precisa

Debido a la procesabilidad del ABS, es el material más adecuado para usar en la fabricación de piezas complejas. Su procesabilidad facilita la reproducción de piezas complejas y funcionales utilizando el plástico. Aparte de que las piezas se producen con precisión, mantienen la integridad funcional incluso cuando se utilizan en condiciones extremas, gracias a la dureza del plástico.

Alta resistencia a la tracción

Las piezas moldeadas de ABS son adecuadas para su uso en aplicaciones que requieren soportar cargas pesadas debido a su alta resistencia a la tracción. Su capacidad para soportar fuertes impactos mecánicos hace de este plástico una buena opción económica para aplicaciones de alta tensión.

Reciclabilidad

La reciclabilidad del ABS lo convierte en un material perfecto para su uso en aplicaciones reutilizables. Las plantas de reciclaje pueden triturar fácilmente las piezas de plástico y mezclarlas con ABS nuevo para usarlo en la producción de nuevas piezas.

Desventajas del moldeo por inyección de ABS

A pesar de sus numerosas ventajas, el ABS también tiene sus inconvenientes. Algunas de estas desventajas incluyen:

Baja resistencia a la fatiga

Aunque las piezas de ABS suelen tener una alta resistencia a la tracción, no pueden soportar cargas pesadas durante largos períodos debido a su baja resistencia a la fatiga. La pieza de plástico ABS podría degradarse fácilmente si se expone constantemente a entornos de alto estrés.

Resistencia UV insuficiente

Uno de los principales inconvenientes del plástico ABS es su pobre rendimiento frente a la luz solar. El material tiende a degradarse tras la exposición constante a la luz solar. Sin embargo, los fabricantes de piezas mejoran su rendimiento bajo la luz solar añadiendo aditivos al plástico ABS durante el moldeo.

Factores a considerar durante el moldeo por inyección de ABS

Al intentar iniciar un lote de moldeo por inyección de ABS, deben cumplirse algunos factores. Estos factores son fundamentales para lograr piezas moldeadas con éxito. Incluyen:

Humedad en el material antes del moldeo

El plástico ABS tiene algunas propiedades higroscópicas (puede absorber la humedad del aire) y también absorbe el agua a su alrededor. Sin embargo, la presencia de agua en cualquier plástico ABS moldeado podría causar defectos estructurales en el plástico. Por lo tanto, es esencial asegurarse de que el plástico ABS utilizado esté correctamente seco. Hay dos tipos de parámetros para secar el plástico: secarlo a 80 – 95°C durante 3 – 4 horas o utilizar una tolva de secado a 80°C durante 1 – 2 horas.

Control de la temperatura

Controlar la temperatura es crucial durante el moldeo por inyección de ABS, ya que el sobrecalentamiento del plástico podría provocar una degradación térmica. Esta degradación térmica se debe a la ruptura de los enlaces químicos del plástico, lo que podría causar gránulos marrones en la pieza acabada.

Trabajar con una máquina de moldeo por inyección con un buen control de temperatura es esencial, ya que este proceso todavía requiere mucho calor. Por ejemplo, cuando las piezas de ABS en producción contienen un alto nivel de brillo, la temperatura utilizada en la producción es más alta de lo normal. Sin embargo, es importante señalar que cuanto más alta sea la temperatura utilizada para el proceso de inyección, más corto debe ser el tiempo de exposición.  

Diseño de la pieza y del molde

Diseñar las piezas antes del proceso de moldeo por inyección permite determinar si producir la pieza es realmente posible. Aquí hay algunos principios generales que funcionan con el diseño de piezas de ABS:

• El grosor de las paredes de la pieza debe ser uniforme. Si hubiera alguna variación, no debería ser más del 25% entre sí. Esto es importante porque las paredes uniformes ayudan a prevenir el estrés en la pared deficiente.
• Además, el grosor de la pared debe determinar el tamaño del radio. La relación entre el radio y el grosor de la pared no debe ser inferior a 0,3. La regla de oro aquí es que cuanto más grande sea el radio, menor será el estrés. Sin embargo, el radio debe mantenerse dentro de límites razonables, ya que un radio grande causa marcas de hundimiento en la pieza.
• Para el molde, el grosor debe oscilar entre 0,025 y 0,05mm. Además, la longitud de la compuerta debe ser de alrededor de 1mm, el diámetro del canal de flujo debe ser de alrededor de 3mm, y el ancho del orificio de ventilación debe oscilar entre 4 y 6mm.

Por último, el proceso de enfriamiento del molde de inyección necesita un diseño óptimo para prevenir problemas de contracción.

Aplicaciones del moldeo por inyección de ABS

El plástico ABS tiene usos en diferentes industrias por diversas razones. Debido a su facilidad de moldeo, el bajo coste de producción y la resistencia a los cambios físicos y químicos, este polímero se ha convertido en el favorito de los fabricantes. Aquí hay algunos ejemplos de industrias donde las piezas de plástico ABS han encontrado uso:

• Industria de la construcción: Debido a su resistencia a los cambios físicos y químicos y a los fuertes impactos, los fabricantes utilizan plásticos ABS para fabricar tuberías y accesorios utilizados en los edificios.
• Industria automotriz: El plástico ABS es una materia prima común para piezas ligeras de automóviles. Ejemplos de piezas de automóviles fabricadas con plástico ABS incluyen piezas de cinturones de seguridad, revestimientos de puertas, molduras de pilares, componentes del salpicadero, etc.
• Industria de consumo: Los plásticos ABS se encuentran en muchos electrodomésticos como procesadores de alimentos, aspiradoras, revestimientos de frigoríficos, etc.

Otras aplicaciones incluyen las industrias de la salud, el deporte y la eléctrica.

El coste del proceso de moldeo por inyección de ABS

Si está intentando producir algunas piezas mediante moldeo por inyección, es lógico que averigüe el coste de todo el proceso antes de proceder. Para estimar los costes implicados, debe tener en cuenta diferentes costes. Ejemplos de los diversos costes implicados incluyen:

Costes de equipamiento

Lo más probable es que subcontrate su producción a empresas con el equipo necesario. Estas empresas le cobrarán una tarifa aparte por el equipo utilizado. Sin embargo, si planea adquirir el equipo, tendrá que desembolsar una suma dentro del rango de 50.000 – 200.000 $. Además de comprar el equipo, también tendrá que mantenerlo, lo que podría costarle una fortuna. La opción más rentable será subcontratar la producción.

Costes del molde

Esto también se conoce como los costes de utillaje. Esto incrementa el coste del proceso de moldeo por inyección de ABS. Hay tres métodos diferentes utilizados para fabricar moldes de inyección. Incluyen el mecanizado CNC, la impresión 3D y el mecanizado por descarga eléctrica (EDM). Estos métodos pueden costar tan poco como 100 $ para moldes impresos en 3D sencillos y de bajo volumen. El precio también podría llegar hasta 100.000 $ para grandes tiradas de producción o moldes con diseños complejos.

Costes de material

Este es el coste de comprar el material (en este caso, ABS). Podrá encontrar el material por un coste que oscila entre 1 y 5 $ por kg.

Costes de servicio

Los costes aquí son responsables de la remuneración del personal que lleva a cabo las tareas y de la configuración y el mantenimiento de las máquinas. Ejemplos de parámetros que se tienen en cuenta aquí incluyen:

• Costes de supervisión: Estos van a los operarios que manejan las máquinas.
• Costes de configuración: Estos van al tiempo empleado en configurar el molde y producir la pieza acabada.
• Costes de reparación: Los costes de reparación cubrirán el mantenimiento de las piezas con defectos y las herramientas utilizadas para mantener el equipo.
• Aunque no hay un precio fijo para el moldeo de ABS, la regla general es que cuanto mayor sea el número de piezas, menor será el precio por pieza.

Conclusión

El moldeo por inyección de ABS es un proceso que parece bastante fácil de lograr. Sin embargo, tiene tecnicismos que solo los expertos entienden. Por eso es importante subcontratar su moldeo de ABS a empresas que realmente comprendan los principios prácticos del proceso de fabricación.

En Sendot Technology, con tecnologías y recursos de fabricación avanzados, podemos proporcionar a nuestros clientes servicios profesionales de prototipado rápido, incluido el mecanizado CNC, el moldeo por inyección rápido, el colado al vacío, etc. Así que, hoy, puede estar seguro de obtener piezas moldeadas por inyección de alta calidad a un precio competitivo.

Preguntas frecuentes

¿A qué temperatura se funde el plástico ABS?

El ABS es amorfo, por lo que no tiene una verdadera temperatura de fusión.  Sin embargo, su temperatura de transición es de aproximadamente 105°C (221°F).

¿Qué tan tóxico es el plástico ABS?

El ABS es inofensivo y no tóxico. Esta es una de las muchas razones por las que es un material plástico popular en la fabricación. Sin embargo, no se recomienda su uso en implantes médicos.

¿Cómo resuelvo el problema del moldeo por inyección de ABS ignífugo?

Para prevenir la desgasificación que proviene de que el plástico ABS ignífugo absorba humedad, debe asegurarse de que el material esté completamente seco. Además, debe garantizar un buen control de la temperatura y del tiempo de residencia durante el proceso de moldeo por inyección para prevenir la degradación térmica del plástico ABS.