Mecánica

Diseño de piezas de plástico para inyección
ANTONI GONZÁLEZ DE CABAÑES Santiago González Mestre
El artículo siguiente pretende dar una visión genérica de los puntos necesarios para realizar el diseño de una pieza con material plástico, que será transformada por un proceso de moldeo por inyección. Para obtener una buena pieza inyectada de plástico es importante que se tengan conocimientos deldiseño de la pieza, del molde de inyección, de la materia prima y del proceso de transformación. Por ello se pretende también dar a conocer al diseñador la problemática que presentan el proceso de inyección de term o plásticos y el molde respecto al diseño de la pieza. Un buen diseño será, pues, el que vincule todos esos aspectos.
Las diferentes tablas y figuras que acompañan el texto aportan losdatos necesarios para iniciarse en el diseño de piezas con material plástico.
Elementos de diseño de la pieza

El diseño estructural de una pieza concebida para ser transformada en plástico, puede empezar por el análisis del cuaderno de cargas de la aplicación en cuestión. Conociendo el tipo y la magnitud de las solicitaciones vamos a poder realizar un estudio mecánico y de este modo obtendremosun predimensionado y un cálculo aproximado de los espesores. Estas indicaciones que valdrían para el diseño en general de materiales deben ir acompañadas de otras que se utilizaran de forma exclusiva para el diseño con materiales plásticos.
Otras consideraciones como son la uniformidad de espesores en las diferentes zonas de la pieza, la facilidad de desmolde de la pieza, la capacidad de lapieza a ser llenada de tal modo que el material fundido pueda acceder a todas las zonas de la cavidad del molde de forma uniforme y evitar al máximo los defectos provocados por líneas de unión, atrapes de aire, zonas con material frío, etc. Serán especialmente estudiadas citando se esté diseñando la pieza para ser fabricada en un material plástico.

Espesor de las paredes

Podemos generalizar ydecir que cuanto más regulares sean los espesores de la pieza, menos problemas tendremos en los procesos de inyección y post-inyección. En el caso de que existan espesores de pared muy diferentes, hay que realizar el cambio de una dimensión a otra de la forma más gradual posible. Esta regularidad en el diseño nos ayudará a evitar turbulencias de flujo importantes que se producirían durante elllenado de la pieza. No hay que olvidar que las turbulencias en cualquier caso dificultan una ordenación entre las diferentes cadenas moleculares y por tanto provocan una orientación que no es la mas idónea para que la pieza trabaje al máximo rendimiento. Un ejemplo de una pieza diseñada con espesores constantes se muestra en la Figura 1. No hay que olvidar que la pieza que se está diseñando. con losconceptos que se barajan en este artículo, va a ser obtenida mediante un proceso de transformación por inyección de termoplásticos. Este proceso nos obliga a definir en la pieza un punto por donde va a penetrar el material en estado fundido.
En la mayoría de los casos, es aconsejable situar el punto de inyección en la zona gruesa de la pieza. De este modo se asegura en mayor medida el llenado de lacavidad, manteniendo los conductos por donde pasa el material, abiertos el mayor tiempo posible.

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Hay que tener en cuenta también que durante el proceso de post-inyecdón se van a producir en la pieza fenómenos de contracción, producidos por ordenaciones posteriores de las cadenas poliméricas. En las zonas donde las paredes tengan mayor grosor es donde se producirán porcentajes decontracción más altos, es por ello que es importante que estas zonas estén cerca del punto de inyección y reciban material fundido durante el mayor tiempo posible y puedan compensar la contracción producida. En el caso contrario podrían darse en la pieza defectos como piezas faltadas o zonas internas vacías de material, además de posibles problemas de rechupes o fuertes tensiones internas, provocadas...