El molde de fundición a presión y el molde de inyección de plástico son dos de las herramientas más comunes en la producción contemporánea. Sus moldes desempeñan papeles clave en la producción en serie en las industrias automovilística y aeroespacial, así como en la electrónica, los bienes de consumo y los equipos médicos. Tanto el moldeo por amarre como el moldeo por inyección de plásticos pueden producir componentes muy detallados e intrincados con tolerancias elevadas, pero ambos funcionan con principios, materiales y objetivos de aplicación finales diferentes.

Aunque su simple tarea de dar forma al material en un molde parece similar, exteriormente, en términos de material, condiciones de proceso, requisitos de diseño y aspectos de rendimiento, son totalmente diferentes. El conocimiento de estas diferencias es inestimable y necesario para los diseñadores de productos, ingenieros y especialistas en fabricación que tienen que tomar decisiones sobre cuál es la solución más eficaz, rentable y técnicamente viable para una aplicación determinada.

Este artículo compara detalladamente los pormenores de los moldes de fundición a presión y los moldes de inyección de plástico, cómo funcionan, qué tipos de materiales emplean, cómo se construyen y mantienen, así como sus aplicaciones, ventajas e inconvenientes.

¿Qué es un molde de fundición a presión?

La fundición a presión es un proceso de fundición de metales por el que el metal fundido a presión se introduce a la fuerza en un molde (también denominado matriz), creando un componente metálico sólido. Estos moldes se fabrican normalmente con acero para herramientas endurecido y estructuras para resistir el calor y la presión intensos.

Los moldes de fundición a presión son las herramientas de precisión que se aplican mayoritariamente con aluminiometales poco ferrosos, magnesio y zinc. Es el proceso más adecuado para fabricar componentes metálicos de grandes volúmenes con precisión en las dimensiones, además de ser mecánicamente resistentes.

Puntos importantes de los moldes de fundición a presión:

• Material: Normalmente se fabrican con acero H13 u otros aceros para herramientas de alta temperatura.
• Durabilidad Buena:  Los moldes están diseñados para durar entre miles y cientos de miles de ciclos de alta presión.
• Temperaturas de funcionamiento: Muy alto; los metales fundidos pueden alcanzar los 600 o C.
• Sistemas de refrigeración: Canales incorporados que permiten enfriar y solidificar el metal dentro de la cavidad en un corto período de tiempo.
• Sistema de eyección: Dispone de pasadores eyectores que ayudan a expulsar o empujar el objeto metálico solidificado fuera del molde una vez finalizado el proceso de fundición.

Existen dos tipos de fundición a presión:

• Fundición en cámara caliente: Se utiliza cuando se va a fundir una aleación de bajo punto de fusión, como el zinc y el magnesio.
• Fundición en cámara fría: Se aplica a la transformación de aleaciones de puntos de fusión más altos, como el aluminio, como resultado de la fusión externa.

¿Qué es un molde de inyección de plástico?

Una de ellas es el moldeo por inyección de plásticos, un método que consiste en inyectar plástico fundido en una cavidad del molde donde se endurece para formar una pieza completa. El molde de inyección de plástico suele construirse con acero para herramientas o aluminio, pero esto depende de la cantidad que se vaya a producir y del coste. Este proceso es diferente porque no utiliza metales, como en el caso de la fundición a presión, sino termoplásticos o polímeros termoestables.

Los bienes de consumo, los equipos médicos, los envases y casi cualquier cosa de plástico que se le ocurra, y muchas otras, se fabrican con moldes de inyección. Este proceso permite conseguir formas complejas, detalles intrincados y texturas en las superficies.

Las características más importantes de los moldes de inyección de plástico

• Material: comúnmente un acero templado, un acero preendurecido, una aleación de aluminio o una aleación de berilio-cobre.
• Durabilidad: Depende del material utilizado para fabricar el molde; los moldes de acero pueden utilizarse durante millones de ciclos, mientras que los de aluminio sólo pueden utilizarse en tiradas cortas.
• Temperaturas de funcionamiento: Son más frías que las de fundición a presión, y siempre varían en función del plástico (en torno a 200oC o 300oC).
• Sistemas de refrigeración: Funcionan como los moldes de fundición a presión, pero están optimizados para funcionar con polímeros.
• Sistema de eyección: Las piezas de plástico que se han enfriado se retiran con ayuda de pasadores eyectores o aire.

Compatibilidad de materiales

Una de las diferencias subyacentes radica en el material que tratan ambos procesos. La fundición a presión sólo puede aplicarse a metales, mientras que el moldeo por inyección puede utilizarse en plásticos. En cada uno de los conjuntos de materiales se necesitan herramientas, parámetros de proceso y diseños de molde diferentes.

Tabla 1: Compatibilidad de materiales

Diferencias en la fabricación y el diseño

Ambos moldes se fabrican con la mayor precisión posible, pero su fabricación está condicionada por las características físicas de los materiales con los que hay que trabajar. En el caso de los moldes de fundición a presión, la resistencia al calor y la durabilidad son las preocupaciones más importantes, ya que la presión de inyección es elevada y el entorno del metal fundido es duro. En el caso de los moldes de inyección de plástico, la atención se centra más bien en el acabado detallado de la superficie, la tolerancia ajustada y unas compuertas perfectamente diseñadas para ofrecer el mejor flujo de material.

Características del diseño de moldes de fundición a presión:

• Más sólido y con más peso.
• Sistemas multifacéticos de refrigeración y ventilación.
• Revestimiento protector (por ejemplo, nitruración o PVD, resistente al desgaste).
• Necesita tener ángulos de tiro para permitir la expulsión de piezas.
• El metal grueso y de flujo rápido se diseñó para trabajar en compuertas.

Características de diseño del molde de inyección de plástico:

• Diseño y realización más libres.
• Se permite un rebaje, siempre que se puedan incluir piezas móviles (correderas, elevadores).
• Posibilidad de texturas superficiales detalladas (por ejemplo, grano de cuero, mate, brillante).
• Sistemas de refrigeración optimizados para reducir las velocidades de transferencia de calor.
• Gran diversidad geográfica de tipos de puertas (de canal caliente, de canal frío, de borde).

Eficacia de la producción y duración del ciclo

Ambos procesos de moldeo son importantes en el rendimiento de costes detallado del tiempo de ciclo y la eficiencia. La fundición a presión casi siempre necesita más tiempo en el ciclo, ya que se requiere más calentamiento y enfriamiento, pero las piezas son más fuertes y capaces de soportar mucho calor. El moldeo por inyección puede utilizar un tiempo de ciclo más corto, por lo que es adecuado cuando se produce una gran cantidad de piezas de plástico.

Tabla 2: Eficacia de la producción y duración del ciclo

Consideraciones económicas

El molde utilizado en la fundición a presión se considera generalmente más costoso de fabricar debido a sus requisitos de material, así como a la resistencia térmica. No obstante, el coste unitario es económico si se produce una gran cantidad de piezas metálicas. Los moldes de inyección tienen un precio muy variable, en función de la complejidad y el tipo de material (acero o aluminio), pero suelen ser más económicos en tiradas cortas y medias.

 Cuadro 3: Consideraciones sobre los costes

Aplicaciones industriales

The die casting and plastic injection molding are two of the most versatile specialties, and they can find use in a broad range of industries, but still, they differ in their areas of application due to the properties of the material and specification of performance.

Aplicaciones de la fundición a presión

Die casting is widely used in the following ways, as it allows the manufacture of strong metal components, heat and temperature resistant, and with exact dimensions:

• Automóvil: The engine blocks, transmission cases, housings, brackets, heat sinks
• Aeroespacial: Fittings, structural parts, enclosures of instruments
• Electrónica de consumo: mobile phones, laptop cases, connectors, and frames are designed with metal
• Appliances: Gearboxes, motor enclosures, and fan blades
• industrials: Pneumatic, pump parts,  robot parts

Die-cast components have each application where mechanical strength, dimensional stability, and thermal resistance are important factors.

Aplicaciones del moldeo por inyección de plásticos

Plastic injection molding perfectly fits both weight and cost-effectiveness, as well as large-quantity usage of its components in:

• Med Devices: Syringes and casings, surgical equipment
• Bienes de consumo: Toys, kitchen supplies, cosmetic dishes, and phone cases
• Electrónica: Connectors, housings, switches, circuit holders
• Embalaje: Caps, bottles, Lids, dispensers
• Auto (interior/exterior): Dashboards, trims, light covers, and fluid reservoirs

 Design freedom Plastic injection molding provides highly unmatched design freedom and is efficient in large-scale production of precise plastic components of very complex geometry, and with multiple finishes.

Ventajas e inconvenientes

Which molding process has what comparative advantages and trade-offs, then? Let us find out:

Las ventajas del molde de fundición a presión:

• Large dimensional precision and repeatability
• Superb mechanical features, particularly strength and hardness
• It is appropriate for complex geometries having thin walls
• Better surface finish than other metal casting techniques
• Suitable for a metal-intensive high-volume production

El inconveniente del molde de fundición a presión:

• Expensive tooling cost, High initial tooling cost
• Rates of cycle times that are slower when compared with plastic injection molding
• Restricted to the non-ferrous (aluminum, zinc, magnesium) metals
• Needs secondary processing in some finishes or tolerances of the surface
• Increased metal abrasion causes real wear of the mold and high heat

Ventajas del molde de inyección de plástico:

• The cost per part in high-volume production is low
• Surface detailing, high precision High precision and surface detailing
• Short cycle off, especially hot-runner systems
• Easy choice of material (flexible, rigid, transparent, colored)
• Variable parts that are lightweight and hence transportable, and ergonomic.

Inconvenientes del molde de inyección de plástico:

• This is lower than the strength and thermal resistance of metals
• A loading induces plastic deformation, or a temperature-induced plastic deformation is a risk
• The complexity of any mold design increases as part geometry does unfavorable changes to designed surfaces and pathways unfavorable changes to designed surfaces and pathways unfavorable changes to designed surfaces and pathways unfavorable changes to designed surfaces and pathways unfavorable changes to designed surfaces and pathways.
• Effects on the environment of plastic waste (based on the polymer used)
• Subconscious to flow flaws such as warping, shrinkage, and sink marks

Consideraciones medioambientales

Both molding techniques can be criticized and questioned as sustainability gains prominence in every sector in which manufacturers operate. On the other hand, there are opportunities to make production more responsible.

Efecto medioambiental de la fundición a presión: 

• Energy Intensive: The Melting of metal consumes large energy.
• Reciclabilidad: recycling: Die-cast metals (aluminum, zinc, magnesium) can be recycled, with little quality loss.
• Waste: The flash (and sprue) metal may be reused in the process.
• Long Life: Components are long-lasting and in many cases, have a long life.

Impacto medioambiental del moldeo por inyección de plásticos:

• Material Concerns: Petroleum-derived plastics also form a potential source of pollution when improperly recycled.
• Recycling: Most thermoplastics can be recycled by re-grinding.
• Bio plastics and recycled polymers: The increasing demand to use less virgin plastic.
• Eficiencia: Half as much energy is used to melt and mold plastic as it is to molten metal.

Smart process control and high-quality mold designs in both processes may allow reducing the amount of material usage, energy consumption, and average cycle time to facilitate better sustainability.

Tendencias e innovaciones futuras

With the development of the manufacturing sector, die casting and plastic injection molding a contributed from digital integration, innovations in materials, and sustainability.

Innovación en fundición a presión:

• High-Pressure Vacuum Die Casting (HPVDC): Helps lessen porosity and enhance part excellent.
• Automation and IoT Monitoring: Enhances consistency and traceability.
• New Alloys: Lightweight, high-strength car and airplane.
• Hybrid Manufacturing: Casting is combined with CNC or additive manufacturing.

La innovación en el moldeo por inyección de plásticos:

• Conformal Cooling Channels(3D printed): improve cooling, improve cycle time.
• Micro Injection Molding: Creates parts that are extremely small with ultra precision in the field of electronics, and in medical.
• Reinforced Polymers: Incorporating carbon fiber or glass fiber into the plastic part to make it structurally usable.
• Smart Moulds: Quality control by sensors and Artificial Intelligence in real-time. 

Both industries are coming together in terms of digital and data-driven, environmentally aware manufacturing, where optimization of tooling, materials, and processes will be a major factor of competitiveness.

Tabla resumen: Comparar la fundición inyectada con el moldeo por inyección de plástico

Here is Table 4: Summary Table Compare Die Casting to Plastic Injection Molding.

Which one should You Take?

Depending on various important aspects, one should decide whether to use die casting or plastic injection molding:

• Materials needed: Die casting to achieve strength and heat resistance, and injection molding to provide lightweight and flexibility.
• Quantity of output: Both do great when it comes to large production runs, yet injection moulding may only cost more when it comes to medium runs when utilizing aluminium toolings.
• Design complexity: Injection molding allows greater freedom in complicated designs, whereas die casting presents excellent results of mechanical properties.
• Budget and schedule: Plastic molds can provide a faster turnaround and a less expensive cost of prototype and short run. 

Resumiendo:

Die casting will be the better choice when you require good, hard parts of metal that have tight tolerances.
Choose injection moulding plastics if you want light, complex, and large quantity plastic components at reduced cost per component.

GC Precision Mould: su socio de confianza en la fabricación de moldes

When you need reliable sources of high-quality moulds to suit your production, we are best placed at GC Precision Mould. Being in the industry for several years, we specialize in making precision die casting molds and plastic injection molds for a great number of applications. Our staff strives to be the best, and it does so by employing high technology as well as quality control checks to ensure appropriate, sturdy, and efficient models are produced. Be it in high-volume tooling or custom mold design, GC Precision Mould can guarantee excellent services, reasonable prices, and delivery on time.

Conclusión

It is also important to comprehend the primary distinctions between the processes of fundición a presión and plastic injection molding so that you can choose the most suitable manufacturing process to make your product. They both require high-pressure molds to make complex, high-volume pieces, yet differ extensively in material, mold design, operating conditions, and the final piece.

Die casting is suitable only for strong and heat-resistant metal parts, which are widespread in automotive, aerospace, and heavy-duty industries. It does have great dimensional stability and surface quality, but higher cost and energy usage on tooling are also incurred. Plastic injection molding, on the other hand, can produce lightweight and complex plastic parts that are non-toxic, highly versatile, cost-efficient, and fast in all leading industries, such as medical, consumer goods, electronics, among others.

To decide on the two, look at issues like the material required properties, production quantity, the complexity of the designs, cost limitation, and the effect on the environment. On certain occasions, a mix of both methods can produce the best results within hybrid assemblies.

Preguntas más frecuentes

1. ¿Son adecuados los moldes de inyección de plástico para la fundición de metales?

No. The high temperatures of molten metal will heat up the plastic injection molds, causing them to melt.

2. Para una producción de gran volumen, ¿cuál es más rentable?

Generally, plastic injection molding has a cheaper part per unit at low cycles, and the cost per part compared to plastic injection molding is lower.

3. ¿Cuáles son los materiales de fundición a presión más comunes?

 Such common metals are aluminum, zinc, and magnesium alloys.

4. ¿Son las piezas fundidas a presión mejores y más resistentes que las inyectadas?

Yes. Die-cast metal components are more powerful, harder, and have better heat resistance than plastic parts.

5. ¿Pueden ambas formas generar geometrías complejas?

Yes, however, plastic injection molding has more flexibility concerning the design because of its molten plastic flow behavior.