Antes de que una empresa de moldeo te dé un precio, calcula dos valores: cuánta fuerza de sujeción necesita tu pieza y cuánto material requiere cada inyección. Esas dos cifras determinan qué máquina se utilizará para el trabajo, y la máquina determina la tarifa por hora que se te cobrará. Casi nadie se lo explica al comprador, por lo que los presupuestos de moldeo suelen parecer arbitrarios.

Esta guía explica cómo se calculan ambas cifras, qué factores las hacen aumentar, por qué se traducen en el precio y qué decisiones de diseño permiten fabricar una pieza en una máquina más pequeña y económica. En cuanto a las máquinas en sí, nuestras guías sobre tipos de máquinas de moldeo por inyección y los componentes principales de una máquina de moldeo cubrir los herrajes.

Los dos números que determinan qué máquina se encarga de fabricar tu pieza

La fuerza de cierre es la presión que aplica la máquina para mantener unidas las dos mitades del molde mientras se inyecta el plástico fundido a alta presión. Si es insuficiente, el molde se abre ligeramente durante la inyección y el plástico se escapa por la línea de separación en forma de rebaba. El volumen de inyección es la cantidad de material que la máquina debe suministrar en un solo ciclo, incluyendo la pieza, el sistema de canales y cualquier cavidad adicional. Si el volumen de inyección requerido supera la capacidad de la máquina, la pieza no se puede rellenar.

Se elige una máquina cuando cumple ambos requisitos. Si es demasiado pequeña, la pieza sale defectuosa. Si es demasiado grande, se paga una tarifa por hora más alta de lo que requiere el trabajo, y el material puede permanecer en el tambor demasiado tiempo y deteriorarse.

La fuerza de sujeción en la práctica

Cuando se inyecta el plástico, este llena la cavidad bajo presión. Esa presión empuja hacia fuera en todas las direcciones, incluso contra las dos mitades del molde, y la fuerza que intenta separarlas es la presión de inyección multiplicada por el área de la pieza, vista desde arriba en la dirección en la que se abre el molde. A esa superficie se le denomina «superficie proyectada», y es el dato más importante para el cálculo.

El área proyectada no es la superficie de la pieza. Es la sombra que la pieza proyecta sobre el plano de separación. Una caja alta y una placa plana con la misma superficie de base tienen áreas proyectadas similares, aunque sus superficies difieran considerablemente; por eso, una pieza plana grande puede requerir un tonelaje mucho mayor que una pequeña y profunda.

Cómo se calcula el tonelaje

La estimación consiste en multiplicar el área proyectada por un factor de presión adecuado al material y a la geometría, y añadir posteriormente un margen de seguridad. El factor de presión varía en función de la dificultad que presente el material a la hora de llenarse: las resinas comerciales de fácil fluidez se sitúan en el extremo inferior, mientras que los materiales rígidos o con carga y las piezas de paredes delgadas que requieren una alta presión de inyección se sitúan en un nivel considerablemente superior.

Por eso, dos piezas con las mismas dimensiones pueden requerir máquinas diferentes. Una pieza de paredes finas fabricada con resina reforzada con fibra de vidrio necesita una presión considerablemente mayor para su llenado que una pieza de paredes más gruesas fabricada con resina estándar, por lo que requiere una mayor fuerza de sujeción para mantener el molde cerrado frente a esa presión.

Ten en cuenta que la superficie proyectada utilizada en el cálculo incluye todo lo que se encuentra en el plano de separación: todas las cavidades de un molde de múltiples cavidades, más el sistema de canales. Un molde de cuatro cavidades necesita aproximadamente cuatro veces el tonelaje de un molde de una sola cavidad para la misma pieza, más la contribución de los canales.

El tamaño de la tanda y por qué es importante la utilización de la capacidad

El volumen de inyección es el volumen total de material inyectado en cada ciclo: la pieza o piezas, más el bebedero y los canales de inyección. Las máquinas se clasifican según su capacidad de inyección, y la norma de trabajo consiste en utilizar un valor intermedio adecuado de dicha capacidad, en lugar de los valores extremos.

• Trabajar cerca del límite máximo de la capacidad de inyección de una máquina no deja margen para el colchón, que es la pequeña cantidad de material que se retiene para transmitir la presión de retención. Sin él, el compactado es irregular y las piezas presentan variaciones.
• Funcionar a una fracción muy pequeña de la capacidad implica que el material permanece demasiado tiempo en un cilindro calentado, lo que puede provocar degradación térmica, decoloración y pérdida de propiedades, especialmente en el caso de las resinas sensibles al calor.
• El volumen del canal de inyección influye en el tamaño de la pieza, y en el caso de piezas pequeñas con un sistema de canales de inyección considerable, el canal de inyección puede representar una gran parte del material utilizado en cada ciclo.
• Los sistemas de canal caliente eliminan por completo el canal de la pieza moldeada, lo que reduce el tamaño de la pieza y el desperdicio de material, a cambio de un molde más caro.

El punto del canal de inyección tiene importancia desde el punto de vista comercial. En piezas pequeñas, un canal de inyección frío puede consumir más material que las propias piezas. El material triturado permite recuperar parte de ese material, pero no todas las resinas toleran el material triturado y algunas aplicaciones lo prohíben, por lo que el coste del material por pieza es mayor de lo que sugiere el peso de la misma.

¿Qué es lo que aumenta el requisito de tonelaje?

• Superficie proyectada, que es el factor determinante. Una superficie plana y amplia es la geometría que más fuerza de sujeción requiere.
• Recuento de cavidades, ya que cada cavidad suma su área proyectada al total.
• Diseño del sistema de canales, que aporta su propia superficie proyectada en un molde de canales fríos.
• El material, ya que las resinas rígidas, con relleno o de alta viscosidad requieren una mayor presión de inyección para llenarse.
• El grosor de la pared, ya que las paredes finas requieren una presión mayor para llenarse antes de que el material se solidifique.
• Longitud del flujo en relación con el espesor de la pared, ya que un recorrido de flujo largo y estrecho requiere más presión en la entrada para llegar al extremo más alejado.
• Los requisitos relativos al acabado superficial y a los detalles, que pueden exigir una mayor presión de moldeo para reproducirlos fielmente.

En este caso, el espesor de la pared tiene un comportamiento poco intuitivo. Una pieza más delgada requiere menos material y se enfría más rápido, lo que en principio parece más económico; sin embargo, necesita una mayor presión de inyección y, por lo tanto, una mayor fuerza de sujeción. Reducir el espesor de la pared de una pieza para acortar el tiempo de ciclo puede obligar a utilizar una máquina más grande, lo que compensa en parte el ahorro.

Categorías de tamaño de las máquinas y lo que producen

Clase de máquina	Piezas habituales	Notas sobre el coste y el uso
Pequeño tonelaje	Componentes pequeños, conectores, tapones, productos médicos desechables, micropiezas	Tarifa por hora más baja; es habitual utilizar moldes de múltiples cavidades para aumentar la producción
Tonelaje medio	Carcasas, soportes, tiradores, cuerpos de productos de consumo	La categoría más habitual para los trabajos comerciales generales
Gran tonelaje	Cajas de grandes dimensiones, paneles y componentes para el interior de vehículos	La tarifa por hora es más alta, hay menos máquinas disponibles y los horarios son más ajustados
Tonelaje muy elevado	Parachoques, contenedores, palés, piezas estructurales de gran tamaño	Capacidad especializada, disponibilidad limitada, tarifa más alta

Las tarifas por hora aumentan en función del tamaño de la máquina, ya que las máquinas más grandes tienen un coste de adquisición mayor, consumen más energía, ocupan más espacio y son más escasas. Ese es el mecanismo por el que la superficie proyectada se traduce en precio: una huella mayor implica más tonelaje, lo que se traduce en una máquina más grande y, por lo tanto, en una tarifa más elevada por cada hora que dure el trabajo.

Máquinas hidráulicas, eléctricas e híbridas

El tipo de accionamiento de la máquina suele considerarse una cuestión que compete al fabricante de moldes, pero afecta a tu pieza de formas que conviene conocer.

Tipo	Características	Qué significa esto para ti
Hidráulico	Gran capacidad de fuerza de sujeción, robusto, menor coste de adquisición	Es habitual en grandes tonelajes; la repetibilidad entre disparos es ligeramente menor que en los modelos eléctricos.
Totalmente eléctrico	Preciso, repetible, de bajo consumo energético y con un ciclo de secado más rápido	Mayor uniformidad entre disparos, lo que resulta ideal para piezas de precisión pequeñas y con tolerancias estrictas
Híbrido	Eléctrico en algunos ejes, hidráulico en otros	Combina precisión y potencia, algo habitual en trabajos de precisión de tonelaje medio a grande

Si tu pieza presenta tolerancias dimensionales muy ajustadas o un peso de inyección reducido, es lógico preguntarse si se podrá fabricar en una máquina eléctrica. Si se trata de una pieza estructural de gran tamaño, la respuesta suele ser «hidráulica» o «híbrida», y esa es la opción adecuada, más que un compromiso.

Por qué la elección de la máquina influye en el precio

1. Tarifa por máquina. Cada hora de uso de una máquina más grande cuesta más, y esto se aplica tanto a la puesta a punto como a la producción.
2. Compromiso entre el número de cavidades. Un mayor número de cavidades permite producir más piezas por ciclo, pero requiere más tonelaje, por lo que, llegado un punto, la máquina necesaria pasa a una categoría superior. Lo óptimo es el número de cavidades que permite aprovechar de forma eficiente una categoría de máquina, en lugar del máximo que podría albergar el molde.
3. Tiempo de ciclo. El espesor de la pared y la refrigeración determinan el número de piezas que se producen por hora de funcionamiento de la máquina, y los segundos de ciclo, multiplicados por el número de piezas de una tirada de producción, son el factor que más influye en el coste por pieza.
4. Coste de puesta a punto. Las máquinas más grandes requieren más tiempo para su puesta a punto y cambio de formato, lo que resulta especialmente importante en tiradas cortas.
5. Disponibilidad. Si tu pieza requiere un tipo de máquina de la que el fabricante dispone en pocas unidades, la programación entra en competencia con otros trabajos, lo que afecta al plazo de entrega y, en ocasiones, al precio.

Esta es también la razón por la que el presupuesto de dos fabricantes de moldes para una misma pieza puede variar considerablemente. Si uno dispone de una máquina del tamaño adecuado y el otro tiene que utilizar una de mayor tamaño, los precios no coincidirán, aunque ambos hagan un presupuesto honesto. Nuestro desglose de ¿Qué factores influyen en el coste del moldeo por inyección? abarca el aspecto relacionado con las herramientas de esa misma ecuación.

Decisiones de diseño que permiten que una pieza se fabrique en una máquina más pequeña

• Reduce la superficie proyectada siempre que el diseño lo permita. Dividir una pieza plana grande en dos más pequeñas que se ensamblen puede permitir utilizar una máquina de una categoría inferior, y a veces el coste total se reduce incluso con el paso adicional de ensamblaje.
• Reconsidera la orientación de la pieza en el molde. El área proyectada depende de la dirección en la que se abre el molde, y a veces una dirección de separación diferente da lugar a una sombra más pequeña.
• Es mejor que el espesor de las paredes sea adecuado, en lugar de mínimo, ya que las paredes muy finas aumentan la presión necesaria para el llenado y, por lo tanto, el tonelaje.
• Mantén una longitud de flujo razonable en relación con el espesor de la pared y valora si una entrada adicional acortaría el recorrido.
• Elige un grado de mayor fluidez siempre que sea posible, ya que las resinas con relleno y de alta viscosidad requieren más presión.
• Adapta el número de cavidades en lugar de maximizarlo, de modo que la herramienta encaje cómodamente en una clase de máquina en lugar de pasar a la siguiente.
• Considera la posibilidad de utilizar un canal caliente cuando el volumen lo justifique, ya que eliminar el canal reduce el tamaño de la inyección y el consumo de material por ciclo.

Merece la pena destacar el tema del número de cavidades, ya que va en contra de lo que dicta la intuición. Un mayor número de cavidades no supone automáticamente un menor coste. Una herramienta que requiere una máquina más grande para su cierre tiene un coste de funcionamiento por hora más elevado, y ese coste adicional puede contrarrestar la productividad ganada. El número adecuado de cavidades es aquel que produce el menor coste por pieza para tu volumen de producción, un cálculo que tu moldeador puede realizar si se lo solicitas.

Qué datos hay que facilitar a un fabricante de moldes para que pueda calcular con precisión el tonelaje

• El modelo 3D, ya que a partir de él se mide directamente la superficie proyectada.
• Especificaciones del material, incluyendo el grado y cualquier material de relleno, ya que el factor de presión depende de ello.
• El espesor previsto de la pared, sobre todo si tienes pensado reducir aún más el espesor de la pieza.
• Volumen anual y patrón de lanzamiento previsto, que determinan la decisión sobre el número de cavidades.
• Los requisitos de tolerancia y acabado superficial, ya que ambos influyen en la presión de empaquetadura y en la elección de la máquina.
• Si se puede utilizar material triturado, lo cual influye en la estrategia de los canales de fundición y en el coste del material.
• ¿Existe alguna limitación en el presupuesto para el utillaje?, ya que esto afecta al número de cavidades y a la conversión del sistema de canal caliente.

Al facilitar estos datos, se pasa de un presupuesto aproximado a un cálculo concreto. Un moldeador que reciba un modelo, un material y un volumen podrá dimensionar la máquina adecuadamente y ofrecer un presupuesto con el número de cavidades que realmente minimice tus costes, en lugar de recurrir a una suposición prudente que le proteja a él.

Tuowei Precision ofrece servicios de moldeo por inyección de plástico y utillaje para moldes de inyección desde una misma planta, por lo que el número de cavidades, el tonelaje y el coste de las herramientas se tienen en cuenta de forma conjunta, en lugar de ser presupuestados por separado por distintos proveedores. Envía el modelo de la pieza y el volumen previsto a Precisión Tuowei para obtener un presupuesto en el que se especifiquen la clase de la máquina, el número de cavidades y los supuestos sobre el ciclo en los que se basa dicha cifra.

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