Entre todos los métodos de fabricación de plásticos, el moldeo por inyección se considera muy eficaz y de uso común. Una de las etapas más importantes es el enfriamiento, que afecta al éxito del ciclo, a lo que sale y a su coste.

En este blog en profundidad, exploraremos cómo afecta el tiempo de refrigeración al moldeo por inyección, la ciencia que hay detrás de la gestión térmica en los moldes y la importancia del diseño del sistema de refrigeración para lograr la reducción del tiempo de ciclo. La mejora de la producción o de los procesos se beneficiará de la comprensión de este principio.

Cómo afecta el tiempo de enfriamiento al moldeo por inyección

¿Para qué sirve el tiempo de enfriamiento?

El tiempo de enfriamiento es el tiempo que debe enfriarse el plástico dentro del molde para volverse lo suficientemente sólido como para salir sin distorsión. Los procesos de moldeo por inyección suelen pasar 60% de su tiempo en esta etapa.

Un informe de la Sociedad de Ingenieros de Plásticos (SPE) estima que, para diferentes piezas y materiales, la fase de enfriamiento ocupa entre 50% y 80% del ciclo total de moldeo.

¿Por qué es tan importante el tiempo de enfriamiento?

Calidad parcial: No enfriar la pieza lo suficiente puede dar lugar a piezas alabeadas, hundidas y dimensionalmente inestables.

Reducción del tiempo de ciclo: La optimización del tiempo de enfriamiento reduce directamente el ciclo global de producción, mejorando el rendimiento.

Longevidad de la herramienta: Una gestión térmica adecuada de los moldes reduce la tensión y el desgaste de las herramientas.

Si el enfriamiento se realiza con demasiada lentitud o con temperaturas desiguales, los fabricantes acaban teniendo una mayor producción de chatarra y períodos de espera más largos.

Cosas que controlan el tiempo de enfriamiento

1. Características termodinámicas de los materiales

El nivel de conductividad térmica y almacenamiento de calor es diferente en los distintos tipos de plásticos. Por ejemplo, ABS se enfría menos rápidamente que el polipropileno cuando se utiliza poliuretano. En general, los plásticos cristalinos tardan más en enfriarse que los amorfos.

2. Geometría de la pieza

Los cortes más grasos suelen necesitar más tiempo para alcanzar la temperatura interna correcta. Como todos los ladrillos tienen el mismo grosor uniforme, se enfrían rápidamente y tienen menos variación en la contracción.

3. Canales de refrigeración de moldes

La eficacia de los canales de refrigeración del molde es vital. Si los canales no están bien diseñados, hay zonas calientes que no se enfrían correctamente. Contar con un diseño eficaz para el flujo de aire puede mejorar la consistencia y disminuir el número de problemas.

Según una investigación publicada en Polymer-Plastics Technology and Engineering, el uso de un diseño de sistema de refrigeración conforme puede reducir el tiempo de refrigeración hasta 30% en comparación con los canales tradicionales en línea recta.

Reducción del tiempo de ciclo mediante la optimización del enfriamiento

Estrategias de diseño de sistemas de refrigeración

• Canales de refrigeración conformados: Los insertos impresos en 3D permiten curvar el sistema de refrigeración cerca de la forma de la pieza, y esto reduce el calor que llega al molde.
• Bafle: Es el proceso en el que el agua atraviesa el motor, mientras que los Bubblers son dispositivos para enfriar el calor del motor.
• Hidráulica: Permite que las tuberías de agua quepan más cómodamente en las zonas abarrotadas de los reactores nucleares.
• Unidades de control de temperatura: Mantenga constante la temperatura del molde para conseguir un enfriamiento fiable cada vez.

Al aprovechar el diseño inteligente del sistema de refrigeración, los fabricantes consiguen una reducción significativa del tiempo de ciclo, lo que permite una producción más rápida sin comprometer la calidad.

Buenas prácticas en la gestión térmica de moldes 

Si la temperatura no está equilibrada, las piezas pueden encogerse a ritmos diferentes y empezar a alabearse. Para evitarlo, aplique las siguientes estrategias de gestión térmica en los moldes:

• Utilice moldes de aleación de cobre cuando sea necesario su rendimiento.
• Mida el calor desigual en el edificio con termografía infrarroja.
• Vigile la temperatura del refrigerante y no deje que el caudal varíe demasiado.

Estas técnicas proporcionan piezas más resistentes y ahorran tiempo al no necesitar demasiados añadidos una vez fabricadas.

Innovaciones en refrigeración

Dispositivos inteligentes que vigilan el moho

Los sistemas modernos incorporan ahora sensores IoT que ayudan a detectar las variaciones de temperatura y a realizar automáticamente los cambios de caudal necesarios.

Software de simulación y análisis

Software como Moldflow o SolidWorks Plastics simulan el enfriamiento antes de la fabricación de la herramienta, lo que ayuda a predecir cómo afecta el tiempo de enfriamiento a los resultados del moldeo por inyección.

Cómo cambia el tiempo de refrigeración los gastos y la eficiencia

Una disminución de tan solo 1-2 segundos en el enfriamiento puede ahorrar grandes costes anuales a las empresas con grandes índices de producción. He aquí cómo:

• Se pueden realizar más turnos por ciclo, lo que se traduce en la producción de más piezas.
• Ahorro de energía en la construcción de cada pieza
• Menos necesidad de retrabajar y desechar artículos

McKinsey descubrió que inyectar ciclos óptimos en una fábrica puede aumentar la productividad en unos 20% en los procesos de moldeo.

Palabras finales: Mejorar la eficiencia de los moldes de inyección 

Cómo afecta el tiempo de refrigeración al moldeo por inyección no es sólo un detalle técnico; es un factor clave del rendimiento. La optimización de los canales de refrigeración del molde, la inversión en un diseño inteligente del sistema de refrigeración y la gestión eficaz de las condiciones térmicas pueden mejorar enormemente el rendimiento y la calidad.

En MYT Machining, nuestro equipo se centra en optimizar los diseños de moldes y realizar simulaciones térmicas. Háganoslo saber hoy mismo para saber cómo podemos ayudarle con su operación.

Preguntas frecuentes sobre cómo afecta el tiempo de enfriamiento al moldeo por inyección

¿Cómo puedo saber cuál es el tiempo perfecto para enfriar?

El tipo de material que utilice, el grosor de la pared y la temperatura dentro del molde determinarán el resultado. Moldflow y otras herramientas proporcionan estimaciones precisas al respecto.

¿La baja refrigeración puede alterar el sabor o la conservación de los alimentos?

Sí, puede dar lugar a objetos alabeados, marcas donde se hundió el molde o cosas que se encogen de forma desigual. Controlar las temperaturas adecuadamente mantiene las dimensiones necesarias para su herramienta.

¿Qué son los canales de refrigeración de moldes?

Estos canales del interior del molde mueven el refrigerante para enfriar el molde según sea necesario durante la inyección.

¿Qué papel desempeña la refrigeración en la reducción del tiempo de ciclo?

Cuando el enfriamiento se realiza de forma eficiente, finaliza rápidamente el tiempo de ciclo, lo que aumenta la producción por hora y disminuye el coste por pieza.

¿Cómo mejora la eficiencia la gestión térmica de los moldes?

Garantiza un enfriamiento uniforme, detiene los defectos y reduce el desgaste de los moldes para que las herramientas duren más y las piezas sean uniformes.