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Los moldes son carcasas ficticias de una pieza prevista. Cuando materiales como el plástico fundido se inyectan en la cavidad del molde y se presionan, adoptan la forma de la cavidad, creando el producto deseado al enfriarse y solidificarse. Esto permite a una cadena de producción fabricar en serie productos idénticos. Cuando un molde se fabrica con una aleación de aluminio, se denomina molde de aluminio. Sin embargo, los fabricantes también pueden utilizar otros materiales para hacer moldes. El nombre del material utilizado suele ir delante del molde, por ejemplo

• molde de acero
• molde de arena
• molde de cerámica
• molde de escayola, etc.

El tipo de material utilizado para crear un molde suele depender del uso previsto. Los moldes fungibles que utilizan arena, cerámica y yeso se emplean para la creación de productos únicos o cuando es necesario ajustar el molde con frecuencia. Por consiguiente, pueden utilizarse para crear diferentes productos o piezas de formas y tama?os variados. También suelen ser relativamente asequibles y son los mejores para volúmenes de producción bajos.

Los moldes de aluminio, en cambio, ofrecen una conductividad térmica superior y un peso más ligero, y se utilizan para moldear piezas de plástico de volumen bajo a medio. A veces llamados de acero blando, los moldes de aluminio pueden utilizarse en una línea que crea de 5.000 a 10.000 piezas de productos de plástico. En la mayoría de los casos, sirven como solución temporal mientras la fábrica espera a que se terminen los moldes de acero para su línea de producción. Es importante mencionar que algunos moldes de aluminio tienen mangos de acero para hacerlos más resistentes. Sin embargo, el núcleo y la cavidad, donde se inyecta el plástico fundido, siempre son de aluminio.

La evolución tecnológica y el rápido ritmo de entrega de productos en determinados sectores, como la electrónica y la automoción, han provocado un aumento de la demanda de líneas de producción ad hoc que fabrican productos de precisión. Estas instalaciones de producción están dise?adas para crear rápidamente un gran volumen de productos nicho en poco tiempo. Aquí es donde brillan los moldes fabricados con aluminio.

Principales ventajas de los moldes de aluminio frente a los de acero

Los moldes fabricados con aluminio presentan varias ventajas a corto y medio plazo en comparación con los moldes de acero. Suelen elegirse por su mejor conductividad térmica y maquinabilidad, lo que ayuda a acelerar el proceso de moldeo. La siguiente tabla muestra las diferencias entre los moldes de aluminio y los de acero.

Tabla comparativa de las ventajas del molde de acero y el molde de aluminio

Aplicación industrial de los moldes de aluminio

Los moldes fabricados con aluminio se están convirtiendo cada vez más en la primera opción de los fabricantes de distintos sectores para la creación de prototipos de piezas de plástico (especialmente las de geometrías complejas) o ciclos de producción de bajo volumen. Su rentabilidad y maquinabilidad los hacen excelentes en estos casos. Algunos de los sectores en los que se utilizan herramientas de moldeo de aluminio son.

1. Fabricación de electrónica de consumo: Las fundas de plástico para teléfonos, tabletas y portátiles se fabrican principalmente con herramientas de moldeo de aleación de aluminio. La disipación térmica más rápida de este material garantiza una mayor consistencia en la calidad del producto y reduce la aparición de cicatrices de quemaduras y marcas de hundimiento.
2. Industria automovilística y aeroespacial: Varias piezas de coches (como la consola central y el salpicadero) y aviones (como los yugos y las tapas del acelerador) se fabrican con moldes de aluminio. 
3. Industria de equipos médicos: útil tanto para dispositivos médicos sencillos, como el tensiómetro electrónico, como para dispositivos estacionarios complejos, como las máquinas de resonancia magnética. El moldeo de la carcasa externa de plástico de calidad médica de los dispositivos médicos con herramientas de aluminio garantiza la uniformidad, incluso cuando se trata de formas complejas.
4. Industria del juguete para fabricar mu?ecas: Las empresas utilizan la técnica de moldeo por inyección para fabricar las populares mu?ecas Barbie y otros juguetes de plástico. El aluminio suele ser el molde elegido por su rentabilidad y ciclos de producción más rápidos. En algunos casos, los fabricantes utilizan la técnica de moldeo por inyección para crear el cuerpo y la técnica de moldeo rotacional para crear las extremidades y las cabezas antes de ensamblarlas.

Cómo hacer moldes de aluminio

El proceso de fabricación de las herramientas de aluminio para el moldeo por inyección requiere habilidades de precisión. Esto se debe a que un error milimétrico en la creación del molde dará lugar a productos que no se ajustarán a la intención deseada. Hay tres pasos clave para dar vida a los moldes de aluminio.

Paso #1: Patronaje

Al igual que su molde de aluminio forma el modelo para moldear productos de plástico, usted necesita otro material que sirva de modelo para fabricar la pieza de aluminio deseada para la cavidad del molde. La espuma, la madera, la cera o el plástico suelen ser los materiales elegidos para hacer el modelo. En el pasado, trabajadores cualificados daban forma minuciosamente a los modelos. Gracias a la impresión 3D, ahora los fabricantes pueden crear modelos con precisión nanométrica imprimiendo directamente a partir de los dise?os CAD.  

Paso #2: Fundición

El proceso de fundición puede realizarse utilizando arena o acero. En el caso de la arena:

1. Coloca el patrón en un matraz (una caja con dos lados)
2. Llene el matraz con arena de moldeo y presiónelo para apretar la arena alrededor del patrón.
3. Retire con cuidado el patrón, dejando atrás la cavidad vacía en la arena
4. Verter el aluminio fundido en la cavidad vacía hasta llenarla.
5. Dejar enfriar y solidificar
6. Abra el frasco y retire el aluminio moldeado

En la producción a gran escala, el uso de arena puede llevar mucho tiempo. Pueden producirse defectos como la distorsión del molde o la inclusión de arena durante la extracción del patrón, lo que daría lugar a un molde de aluminio defectuoso. En su lugar, fundición a presión utilizar acero es más adecuado. En este caso, el molde es de acero por su alto punto de fusión y su resistencia. La inyección de aluminio licuado en la cavidad del molde se produce a alta presión. Se deja enfriar y se retira el aluminio moldeado.

Paso #3: Mecanizado

El producto final suele tener imperfecciones y ser áspero por fuera. Por lo tanto, hay que refinarlo hasta la perfección. El proceso de refinado puede implicar fresar, taladrar o esmerilar los bordes ásperos y cualquier resto de aluminio para conseguir un acabado pulido. Se trata de un proceso muy importante en la fabricación de moldes de aluminio porque cualquier error que quede en el molde se trasladará al producto final.

Cuándo elegir moldes de aluminio

Siempre que hay dos alternativas, la pregunta que siempre viene a la mente es cuándo se debe elegir una sobre la otra. Entre los moldes de aluminio y los de acero, la respuesta no siempre es tan clara como el día. Sin embargo, es posible que desee considerar el uso de moldes de aluminio si:

• Tiene una producción de bajo volumen, entre 3.000 y 10.000 piezas
• Está creando un prototipo de productos para su evaluación por parte de organismos reguladores o inversores
• Necesita flexibilidad en el dise?o que requiere un utillaje rápido. Más información sobre utillaje rápido aquí.
• Tiene limitaciones de tiempo y necesita entregar productos rápidamente
• La producción se está ejecutando con un presupuesto ajustado que no puede acomodar un molde de acero
• Necesita una solución temporal mientras espera la entrega de su molde de acero

Tenga en cuenta que los moldes de aluminio tienen una vida útil más corta y puede ser necesario sustituirlos después de 5.000-8.000 ciclos de producción o menos. Esto se debe a que el aluminio tiene menor resistencia al desgaste, especialmente en condiciones de moldeo a alta temperatura y presión. Los moldes de acero pueden seguir produciendo durante más de 100.000 ciclos.

Por tanto, tendría que sustituir su molde de aluminio varias veces antes de que un molde de acero hubiera agotado su ciclo de vida. El coste de esa sustitución no tardará en acumularse. Si su producción es a largo plazo y no requiere modificaciones, un molde de acero le resultará más económico con el tiempo.

Cómo seleccionar una buena fábrica de moldes de aluminio

Hay un dicho popular que reza "obtienes lo que pagas". Va más allá del dinero que sale de su bolsillo. Elija un fabricante de moldes de aluminio al azar y puede acabar arrepintiéndose. ?No sabe en qué fijarse cuando busca un socio? Aquí tiene las casillas importantes que debe comprobar el fabricante adecuado.

1. Experiencia: El fabricante debe contar con un equipo con amplia experiencia en la fundición de aluminio mediante técnicas como la fundición en arena y la fundición a presión.
2. Experiencia: El nivel de experiencia debe ser verificable a través de un catálogo de entregas exitosas.
3. Tecnología: Los fabricantes que adoptan los avances tecnológicos en su campo, como el uso de la impresión 3D y las técnicas CAD/CAM, reducirán los plazos de entrega y suministrarán moldes de aluminio con mayor precisión.
4. Control de calidad: Deben contar con un sólido proceso de control de calidad que garantice una producción y un rendimiento precisos y constantes. Infórmese sobre su procedimiento de pruebas y certificaciones (incluida la ISO 9001).
5. Comunicación: Elija un fabricante que le informe constantemente durante todo el proyecto. Esto ayuda a abordar cualquier preocupación que pueda surgir por el camino.
6. Relación calidad-precio: El fabricante de moldes de aluminio más caro puede no ser el mejor, y viceversa. Los fabricantes que asesoran sobre el mejor material para su molde en función de sus necesidades de producción, son transparentes en los plazos de entrega y ofrecen asistencia posventa serán más valiosos a largo plazo que los que le abandonan a su suerte.

El futuro del molde de aluminio

Por el momento, los moldes fabricados con aluminio no son sostenibles para ciclos de producción de gran volumen a largo plazo. Los investigadores no dejan de innovar para que la producción y la aplicación de moldes de aluminio sean más sostenibles y eficientes. La adopción de la tecnología de impresión 3D para fabricar herramientas de aluminio es una de las formas en que los investigadores están superando las dificultades. 

El uso de la tecnología de impresión 3D reducirá rápidamente los plazos de entrega y ayudará a los fabricantes a crear moldes con geometrías ultracomplejas que superan las capacidades de mecanizado convencionales, como los canales de refrigeración conformados internos. Los fabricantes logran la impresión 3D de moldes de aluminio mediante los siguientes pasos:

1. Dise?o de un modelo CAD 3D inverso del molde mediante un software especial
2. Imprima en 3D su dise?o mediante estereolitografía o modelado por deposición fundida (FDM)
3. Retire las estructuras de soporte a?adidas por la impresora durante el proceso de impresión.

Digitalización e ingeniería de superficies

También hay un creciente impulso hacia la digitalización y la automatización. La digitalización de todo el proceso de moldeo reducirá el tiempo de ciclo y mejorará la precisión. El uso de herramientas digitales para el dise?o y el control eliminará los errores humanos y garantizará una producción más uniforme.

Los fabricantes también se han esforzado por hacer que el aluminio sea más resistente al desgaste mediante el tratamiento de su superficie. Por ejemplo, el tratamiento superficial de los moldes de aluminio mediante deposición física de vapor (PVD) o anodizado es eficaz para mejorar su vida útil.

Algunos de los recubrimientos PVD más populares son el carbono tipo diamante (DLC), el nitruro de titanio y aluminio (TiAIN) y el nitruro de titanio (TiN). Los fabricantes cubren la superficie del molde con el material preferido mediante PVD para crear una capa dura y resistente al agua. Esto protege la superficie del molde de las fuerzas abrasivas durante el proceso de moldeo por inyección.

El anodizado, por su parte, es un proceso electroquímico que crea una capa de peróxido en la superficie del molde de aluminio. Este material aumenta la dureza de la superficie y mejora la capacidad de la herramienta para resistir la corrosión. Estos tratamientos ayudan al fabricante a disfrutar de todas las ventajas del molde de aluminio con el beneficio a?adido de superar la vida útil de 10.000 ciclos de producción.