Los productos aeroespaciales funcionan en entornos extremadamente duros, por ejemplo, ¡el espacio exterior! Esto impulsa a los ingenieros aeroespaciales a buscar constantemente soluciones listas para usar. El moldeo por inyección aeroespacial es una de esas soluciones de fabricación innovadoras que tiene una gran utilidad debido a su flexibilidad de diseño, amplias opciones de materiales y producción económica.
En este artículo, explicaremos por qué el moldeo por inyección de plástico aeroespacial es la técnica de fabricación preferida para las piezas de plástico. Discutiremos sus ventajas, compatibilidad de materiales, tipos y también algunas aplicaciones aeroespaciales interesantes.
¿Por qué utilizar el moldeo por inyección para la industria aeroespacial?
El moldeo por inyección es una gran herramienta para la fabricación de componentes de plástico. En la siguiente discusión, explicamos algunas de las razones por las que los ingenieros prefieren el moldeo por inyección aeroespacial para componentes de plástico.
Flexibilidad de diseño
El moldeo por inyección ofrece una gran flexibilidad de diseño a los ingenieros. Los moldes son rápidos y económicos de fabricar a través de métodos rápidos de creación de prototipos, como la impresión 3D (sin embargo, los moldes de acero o aluminio mecanizados por CNC requieren costos más altos y un tiempo de procesamiento prolongado). Como resultado, es bastante fácil incorporar ajustes y correcciones iterativas de diseño en cualquier momento durante el ciclo de producción sin perder tiempo.
Selección de material
El moldeo por inyección de plástico aeroespacial se puede lograr con una amplia variedad de materiales, desde materiales normales termoplásticos a compuestos reforzados. Esta compatibilidad del moldeo por inyección con una variedad de materiales brinda a los ingenieros el lujo de elegir los materiales adecuados de acuerdo con sus requisitos, como la resistencia, la resistencia térmica y la corrosión.
Tolerancia ajustada y precisión
El moldeo por inyección tiene una tolerancia de fabricación competitiva de hasta +/- 0.001 pulgadas. Además, produce componentes que no necesitan mucho acabado.
Alta Resistencia
Las piezas aeroespaciales están sujetas a grandes fuerzas como empuje y arrastre durante el vuelo, turbulencia, etc. El moldeo por inyección proporciona una buena fuerza y resistencia térmica a los componentes de moldeo por inyección aeroespacial para sobrevivir en tales condiciones.
Ligeros
Una de las principales preocupaciones en la ingeniería aeroespacial es la reducción de peso, ya que una aeronave/nave espacial tiene que volar. Los plásticos moldeados por inyección son increíblemente ligeros y tienen una resistencia comparable a la de los metales. Por lo tanto, esta relación ventajosa de resistencia a peso es una de las principales razones para elegir el moldeo por inyección.
Calidad consistente
El moldeo por inyección aeroespacial ofrece una producción notablemente estandarizada debido a la alta repetibilidad del proceso de moldeo por inyección. Un molde típico produce piezas de calidad uniforme durante más de 100,000 XNUMX ciclos. En consecuencia, tiene sentido práctico y económico optar por el moldeo por inyección.
Acabado personalizado
Los productos de moldeo por inyección cuentan con una variedad de opciones de acabado. Los clientes pueden elegir cualquier tipo de acabado, desde mate hasta brillante. Además, se puede lograr una rugosidad de la superficie tan baja como 0.012 µm para las piezas de moldeo por inyección de plástico. Además, las superficies texturizadas son otra de las facilidades que ofrecen la mayoría de los fabricantes.
Bajo costo
El moldeo por inyección de plástico aeroespacial es un método de fabricación rentable. El molde no es tan caro como el convencional moldes de fundición a presión y la configuración requiere una inversión de capital relativamente baja en comparación con métodos como la fundición a presión y el mecanizado.
Además, dado que los componentes moldeados por inyección de plástico son livianos, es más económico lidiar con la logística como el transporte y el almacenamiento. Además, el moldeo por inyección también es un método de bajo costo para la producción en masa debido a su repetibilidad y vida útil prolongada del molde.
Materiales para moldeo por inyección aeroespacial
El moldeo por inyección es compatible con un amplia gama de materiales. Esta sección proporciona un resumen completo de los diferentes materiales de moldeo por inyección aeroespacial.
| Material | Propiedades |
| Polipropileno (PP) | Dureza, Resistencia Química. Resistencia térmica, translúcido |
| Polietileno de Alta Densidad (HDPE) | Dureza a baja temperatura, flexibilidad, resistente a la intemperie, apariencia translúcida/cerosa |
| Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) | Resistencia a la tracción, Dureza, Resistencia química, Resistencia a la abrasión, Estabilidad dimensional |
| Poliestireno De Alto Impacto (HIPS) | Estabilidad dimensional, resistencia al impacto, resistencia térmica, bajo costo |
| Poliéter éter cetona (PEEK) A menudo reforzado con fibra de vidrio o fibra de carbono | Resistencia mecánica, térmica y química |
| Poliuretano Termoplástico (TPU) / Vulcanizado Termoplástico (TPV) | Alta ductilidad, durabilidad, resistencia a la abrasión, buena resistencia a la compresión |
Procesos de moldeo por inyección para la industria aeroespacial
El moldeo por inyección es un proceso versátil con numerosas variaciones. Estas variaciones difieren ligeramente en la forma en que se configura el equipo, pero agregan mucho a la funcionalidad de los componentes al permitir que los ingenieros fabriquen diferentes formas y geometrías de componentes de moldeo por inyección de plástico.
Moldeo por inyección de plástico
La configuración estándar de moldeo por inyección consta de un molde con una cavidad en su interior. La cavidad es una forma negativa exacta de la geometría prevista de la pieza, con algunas concesiones para factores como la contracción térmica y el ángulo de desmoldeo.
Una unidad de alimentación funde la materia prima (gránulos de plástico) e inyecta el plástico fundido en la cavidad del molde a alta presión. Finalmente, después de que el plástico se solidifica, el molde se abre y un mecanismo de expulsión expulsa la pieza. Esto completa el ciclo de moldeo por inyección.
Sobremoldeo
Sobremoldeo, también conocido como moldeo de dos disparos, es un proceso especial de moldeo por inyección que produce un componente mediante la combinación de dos piezas de plástico.
En primer lugar, un proceso de moldeo por inyección estándar produce la primera pieza. Este componente se llama sustrato. Luego, el sustrato se transfiere a otro molde, donde se moldea el segundo componente sobre él. El segundo componente se llama sobremoldeado. De ahí el nombre de 'sobremoldeado'.
El sobremoldeo es una técnica útil en situaciones en las que la pieza funciona mejor como una combinación de dos materiales. Por ejemplo, entre los productos aeroespaciales, los pestillos deben tener un núcleo fuerte pero una superficie exterior más áspera y suave.
Además, el sobremoldeo produce piezas fuertes ya que el sustrato y el sobremoldeado comparten un enlace químico entre ellos. Además, es un proceso muy rápido para configuraciones de producción de bajo volumen, lo que ayuda a aumentar la productividad.
Moldeo con Insertos
Inserto de moldeo es otro proceso de fabricación utilitario para el moldeo por inyección aeroespacial. Combina un inserto, típicamente metálico, con moldeo por inyección de plástico.
El inserto se coloca dentro del molde y se moldea sobre él un material termoplástico apropiado. Como resultado, el inserto se incrusta dentro del componente de plástico.
Ofrece una clara ventaja de resistencia adicional, ya que el inserto aumenta las propiedades mecánicas del plástico. Las aplicaciones aeroespaciales comunes del moldeo por inserción incluyen cableado eléctrico y componentes de circuitos.
El sobremoldeo y el moldeo por inserción pueden parecer similares pero son fundamentalmente diferentes. Para saber más sobre cómo difieren y cuál es mejor para qué problemas, puede leer este.
Micro Moldeo
El micromoldeo es el moldeo por inyección de plástico de componentes muy pequeños. Por lo general, sus componentes pueden tener un tamaño tan ligero como 0.1 gramos o 10 micrones. A pesar de su microescala, produce componentes de alta precisión gracias a los controles de precisión y la tecnología de punta.
Algunos componentes comunes de moldeo por inyección de plástico aeroespacial incluyen microengranajes, cojinetes, lentes y componentes de sensores.
Productos aeroespaciales comunes moldeados por inyección
El moldeo por inyección es increíblemente útil para los ingenieros aeroespaciales. Algunos productos aeroespaciales comunes son los siguientes:
Carcasas de batería
Las carcasas de las baterías suelen ser componentes de plástico que contienen las celdas eléctricas y los fluidos que alimentan los componentes electrónicos dentro de la aeronave. El moldeo por inyección permite fabricar carcasas con la resistencia adecuada para contener los componentes de la batería y soportar las vibraciones durante el vuelo sin dañar los componentes de la batería. Además, los diseñadores tienen la libertad de elegir plásticos con alta resistencia química para soportar el entorno ácido de la batería.
Recintos de circuito
Los recintos de las aeronaves tienen requisitos más estrictos que los recintos electrónicos regulares. Además, al mantener los circuitos en su lugar, también deben protegerlos de los impulsos en vuelo y las vibraciones cíclicas, que tienen el potencial de dañar los circuitos internos. Además, el plástico es un buen aislante eléctrico, por lo que es adecuado para esta aplicación.
radomos
Los radomos son recintos para proteger la transmisión de señales y los equipos de comunicación por radio de las interferencias eléctricas y el mal tiempo. Debido a esto, los termoplásticos como los fluoropolímeros tienen propiedades materiales ideales para esta aplicación.
Tubos piloto
Estos son dispositivos de detección muy útiles que brindan a los pilotos información crucial sobre la velocidad del flujo. Deben tener un acabado superficial liso, para que no se interrumpa el flujo de aire, que es uno de los puntos fuertes del moldeo por inyección. Además, con el moldeo por inyección, los ingenieros pueden seleccionar un plástico que pueda soportar las bajas temperaturas a gran altura (ya que los tubos de Pitot están expuestos al medio ambiente).
Cuchillas de turbina
Las palas de turbina de plástico son una excelente manera de reducir el peso en aviones más pequeños, como drones y modelos de aviones. El moldeo por inyección les da la resistencia y el acabado superficial deseados para permitir la propulsión adecuada de la aeronave.
Piezas del chasis
Las piezas de chasis de plástico son comunes en drones y productos de bajo rendimiento a pequeña escala. Los ingenieros de fabricación prefieren el moldeo por inyección para piezas de chasis debido a su alta resistencia y fino acabado superficial. Además, un avión tiene cientos de componentes de chasis y es más barato producirlo en masa con moldeo por inyección, lo que ofrece una ventaja económica significativa.
Biseles
Los biseles de las ventanas deben ser herméticos y tener una alta tolerancia de fabricación para sellar completamente la aeronave contra fugas de aire. Son componentes que no soportan carga, por lo que tiene sentido desde el punto de vista de la ingeniería fabricarlos con materiales plásticos ligeros.
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Conclusión
Esto concluye nuestra fructífera discusión sobre el moldeo por inyección aeroespacial. Sin duda, es una de las herramientas de fabricación más útiles en la industria aeroespacial.
Viene con varios beneficios atractivos como flexibilidad de diseño, compatibilidad con una variedad de materiales y componentes livianos. Además, ofrece importantes ahorros de costes a los fabricantes. También discutimos algunos termoplásticos de moldeo por inyección populares utilizados en la fabricación aeroespacial. Esta cartera de materiales consta de diversas combinaciones de propiedades materiales favorables como resistencia, dureza, resistencia química, etc.
Este artículo también destacó los cuatro tipos principales de procesos de moldeo por inyección de plástico. Esta variedad permite a los ingenieros elegir lo mejor para sus productos y optimizar la producción. Finalmente, una serie de aplicaciones útiles cerraron la discusión.
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