¿Qué es el moldeo rotacional: proceso, materiales utilizados y aplicaciones industriales?
moldeo rotacional es un proceso relativamente simple que se utiliza para dar forma a termoplásticos en un entorno de alta temperatura y baja presión. Se considera un proceso de bajo costo en comparación. La baja presión en el molde significa que se puede usar aluminio para las herramientas. El moldeo rotacional se emplea en varias industrias para productos como conos de señalización, muebles para exteriores, maniquíes para tiendas y kayaks.
Este artículo discutirá el moldeo rotacional, cómo funciona, su propósito, aplicaciones y beneficios.
¿Qué es el moldeo rotacional?
El moldeo rotacional es un proceso para moldear termoplásticos en un entorno de baja presión y alta temperatura (aproximadamente 482-550 °F). Las herramientas utilizadas para el moldeo rotacional suelen estar hechas de aleaciones de aluminio, y la gran mayoría de la resina utilizada en el proceso es polietileno, que no se descompone químicamente a las temperaturas utilizadas para el moldeo.
El moldeo rotacional se emplea para piezas que requieren un grosor de pared estándar y uniforme, un alto grado de estabilidad estructural y un acabado de alta calidad. Como la pieza final se crea en un proceso continuo, las piezas no necesitan unirse mediante soldadura, por lo que no hay líneas de soldadura ni costuras de pinzamiento (como podría haber en el moldeo por soplado) al finalizar. El moldeo rotacional es ideal para contenedores de doble pared abiertos o piezas huecas grandes y de una sola pieza. Ejemplos de moldeo rotacional incluyen enfriadores, tanques y kayaks.
¿Cómo ha evolucionado el moldeo rotacional a lo largo del tiempo?
El moldeo rotacional ha cambiado desde sus primeros usos hasta la fabricación de los productos plásticos duraderos que usamos hoy en día. Los historiadores creen que el moldeo rotacional data de los egipcios, que utilizaban el proceso para crear su cerámica de barro. Sin embargo, la patente oficial se documentó por primera vez en 1855 para crear vasos huecos y conchas de metal. En la década de 1910, el concepto de moldeo rotacional se aplicó a la industria alimentaria, donde se produjeron huevos y conejos de chocolate huecos utilizando este método. En la década de 1940, los juguetes fueron uno de los primeros objetos en ser producidos en masa mediante moldeo rotacional, y para la década de 1950, muchos artículos para el hogar se fabricaban de esta manera.
Los tipos de materiales utilizados en el moldeo rotacional han evolucionado con el tiempo, inicialmente se pensaba que comenzaban con cerámicas y luego evolucionaron hacia metales, cera y yeso. Hoy en día, se usa predominantemente aluminio, con las características distintivas de los productos moldeados por rotación siendo su durabilidad, flexibilidad y capacidad para soportar altas temperaturas sin agrietarse.
El proceso de moldeo rotacional continúa evolucionando. Ha habido un aumento notable en la importancia de los materiales de moldeo respetuosos con el medio ambiente. Actualmente, se están investigando, desarrollando e introduciendo alternativas ecológicas y bioplásticos que serán los sucesores de los materiales plásticos actuales.
¿Cuáles son los materiales clave utilizados en el moldeo rotacional?
Se pueden usar varios materiales diferentes en el proceso de moldeo rotacional. Sin embargo, deben ser capaces de pulverizarse en un polvo muy fino, que oscile entre 74 y 2000 micrones. Algunos materiales clave son los siguientes:
Polietileno: Está disponible en varias clasificaciones y grados. El polietileno es un tipo de termoplástico de la familia de los poliolefinas.
Polipropileno: Tiene una alta temperatura de deformación por calor, alta resistencia a la fisuración por estrés ambiental y excelente resistencia a las grietas químicas. Se usa típicamente para fabricar productos de la industria alimentaria.
Cloruro de polivinilo: Este material puede procesarse en forma de polvo y líquido. Se usa comúnmente en aplicaciones como juguetes para mascotas, muñecas y otros juguetes infantiles.
Nylon: Se pueden usar dos grados de nylon en el moldeo rotacional: nylon 12 y nylon 6. Son conocidos por su alta rigidez, resistencia a la tracción y impacto. El nylon tiene una resistencia al calor muy alta en comparación con otros materiales de moldeo rotacional como el polietileno.
Policarbonato: Este material mantiene sus propiedades mecánicas a temperaturas más altas que la mayoría de los termoplásticos, y por lo tanto es un material más caro que el polipropileno, el polietileno e incluso el nylon. El moldeo rotacional se usa generalmente para fabricar muebles, contenedores de envío y luminarias de policarbonato.
¿Qué productos se producen mediante moldeo rotacional?
Muchos tipos de productos son producidos por moldeo rotacional. Algunos ejemplos incluyen los siguientes:
Kayaks
Tanques (por ejemplo, tanques de almacenamiento en escenarios agrícolas, comerciales o industriales)
Maniquíes de tienda
Neveras portátiles
Bines y contenedores
conos de señalización
Barreras de carretera
Piezas automotrices (incluidos elementos de diseño interior, como portavasos)
Equipamiento deportivo (por ejemplo, mancuernas, cascos, carritos de golf)
¿Cómo funciona el moldeo rotacional?
El moldeo rotacional funciona creando un ambiente de baja presión (alrededor de 1.51 P, lo cual es aproximadamente 50% más que la presión atmosférica) con calor muy alto (aproximadamente 482-550 °F). El material plástico se coloca en un molde hueco, donde luego se rota sobre dos ejes y se coloca dentro del horno caliente y de baja presión. El mecanismo de moldeo rotacional asegura que el molde se rote lentamente sobre dos ejes mientras se calienta simultáneamente para distribuir y luego fusionar la resina dentro del molde. Una vez que el plástico se ha derretido completamente y se ha distribuido de manera uniforme en todo el molde, se retira del horno y se enfría ya sea con rociado de agua o en el aire. Una vez completamente enfriado, la rotación se detiene y el molde puede abrirse para revelar la pieza terminada en su interior.
¿Cuáles son los pasos en el proceso de moldeo rotacional?
El proceso de moldeo rotacional es relativamente sencillo de entender. Los pasos en el proceso de moldeo rotacional se enumeran a continuación:
Un molde hueco se llena con resina plástica en polvo (generalmente hecha de aluminio fundido).
Cierra el molde hueco, y una presión de 1.51 P comienza a rotar suavemente sobre dos ejes. Transfiere el molde a un horno de alta temperatura, cuya temperatura promedio es de 500 °F.
El molde continúa la rotación lenta mientras la resina plástica se funde y cubre completamente las paredes del molde.
Retira el molde del horno y enfríalo hasta que la resina se haya endurecido en el diseño deseado.
Finalmente, detén la rotación y abre el molde para revelar el producto terminado, que luego puede ser retirado y utilizado o sometido a cualquier proceso secundario deseado.
¿Cómo se mantiene el control de calidad y la estandarización en el moldeo rotacional?
Los estándares y la calidad deben mantenerse en el moldeo rotacional para garantizar que los productos sean realmente duraderos, de alta calidad y confiables. El control de calidad se refiere a las verificaciones implementadas para asegurar la calidad y estandarización del producto, e incluye revisar los procesos de fabricación, probar los productos y establecer tolerancias de proceso.
Un enfoque para garantizar la producción de piezas de moldeo rotacional de alta calidad es asegurarse de que se mantengan los estándares mediante las regulaciones de la ISO. La norma ISO relevante para las piezas moldeadas de plástico es ISO 20457:2018(en), que se relaciona con las normas de tolerancias. Para mantener el control de calidad y la estandarización en productos rotomoldeados, los fabricantes buscan cumplir con estándares como ISO, realizar revisiones periódicas de los procesos (por ejemplo, control estadístico de procesos) y asegurarse de que las piezas fabricadas cumplan con las tolerancias de diseño. Estos enfoques en conjunto garantizarán que cualquier inconsistencia identificada durante la fase de producción pueda ser corregida para asegurar tanto la satisfacción del cliente como la reputación del fabricante.
¿Dónde buscar servicios de moldeo?
Para encontrar un servicio de moldeo rotacional que se ajuste a sus necesidades, puede utilizar la Plataforma de Descubrimiento de Thomasnet aquí. La Plataforma de Descubrimiento de Thomasnet® puede ayudarle a ponerse en contacto con uno de más de 70,000 proveedores en España. Utilizar la Plataforma de Descubrimiento le da acceso a filtros que le ayudan a localizar un proveedor en la ubicación adecuada, con las certificaciones, cualificaciones y experiencia correctas. Los filtros de Verificación de Thomasnet® pueden ayudar a verificar la información proporcionada por las empresas en la plataforma de Thomasnet®.
¿Cuáles son las ventajas del moldeo rotacional?
En comparación con otros métodos de moldeo, el moldeo rotacional tiene algunas ventajas, incluyendo:
Como resultado de las bajas presiones de operación en las que se realiza el moldeo rotacional, las herramientas utilizadas en el proceso pueden estar hechas de metales de bajo costo, por ejemplo, aluminio.
El moldeo rotacional forma las piezas como una sola pieza. Esto elimina la necesidad de unir subcomponentes (por ejemplo, mediante soldadura), lo cual puede crear puntos débiles.
Dado que las piezas moldeadas no están expuestas a ninguna presión externa, las piezas producidas tienen menores tensiones residuales. Por lo tanto, se reduce el riesgo de defectos en el producto terminado y puede tener construcción multicapa o de doble pared.
Este método es adecuado tanto para producciones cortas o de bajo volumen, con poco o ningún desperdicio de resina.
El proceso de moldeo rotacional resulta en esquinas más gruesas en las piezas. Esto, a su vez, disminuye el riesgo de fallos en puntos de concentración de esfuerzo.
Debido a la rotación constante del molde, es fácil para un fabricante controlar el grosor de las paredes mientras el plástico está en el horno.
Fáciles de producir en el moldeo rotacional son acabados superficiales especiales, como logotipos, letras, símbolos y texturas intrincadas.
¿Cuáles son las limitaciones del moldeo rotacional?
A pesar de sus muchas ventajas, el moldeo rotacional también tiene algunas desventajas, incluyendo:
Los materiales para moldeo rotacional deben tener ciertas propiedades, lo que limita la elección de materiales. Estos materiales deben poder convertirse fácilmente en un polvo fino a partir de gránulos, y deben tener un alto grado de estabilidad térmica.
Las velocidades de moldeo rotacional suelen variar de 4 a 20 RPM. La velocidad requerida para un producto específico a menudo se determina mediante un proceso de prueba y error, lo cual puede ser muy desperdicioso tanto en tiempo como en capacidad del horno. Una vez seleccionada, la velocidad final de rotación se mantiene constantemente durante todo el proceso, en gran parte debido a la falta de comprensión sobre cómo modificar mejor la velocidad durante el ciclo. Un promedio de ocho rotaciones por minuto significa que piezas más grandes pueden tardar hasta 3 horas en completarse.
Las herramientas de moldeo rotacional deben ser reemplazadas o reacondicionadas con mayor frecuencia que en materiales más duros, como el acero.
La automatización aún no es aplicable en el moldeo rotacional, por lo que requiere más mano de obra que otros procesos de fabricación.
Debido a la necesidad de que los materiales de moldeo rotacional tengan alta estabilidad térmica, es más costoso adquirir los aditivos necesarios y moler el material utilizado en polvo previamente.
¿Qué industrias utilizan comúnmente el moldeo rotacional?
Debido a que el moldeo rotacional es increíblemente versátil, puede usarse para crear una amplia gama de productos moldeados en una multitud de industrias, como:
Utilidad: El moldeo rotacional se utiliza para crear tanques de agua y productos químicos de hasta 50,000 litros.
Náutica: Las boyas, pontones y flotadores se producen comúnmente mediante moldeo rotacional.
Automoción: Los tanques de combustible diésel, los tableros de instrumentos de tractores y las cajas de herramientas se fabrican a menudo mediante moldeo rotacional.
Productos ambientales: Los conos de señalización, divisores de tráfico y papeleras se fabrican utilizando el proceso de moldeo rotacional.
¿Cuál es el impacto ambiental y la sostenibilidad del moldeo rotacional?
El moldeo rotacional se considera ampliamente un proceso respetuoso con el medio ambiente y sostenible por varias razones. Primero, durante el proceso no se liberan toxinas peligrosas ni productos químicos. Segundo, este proceso genera menos desperdicio de material, ya que hay un residuo o chatarra de resina extremadamente mínima o nula. En tercer lugar, el proceso de moldeo rotacional elimina la necesidad de herramientas secundarias, ya que todo el producto se crea en el mismo molde y no requiere otro proceso para soldar varias piezas. Finalmente, el moldeo rotacional se considera sostenible ya que es posible emplear materia prima reciclada para el proceso, y todos los productos fabricados de esta manera pueden reciclarse.
¿Cuáles son las preocupaciones de seguridad en el proceso de moldeo rotacional?
Como en todos los procesos mecánicos, el moldeo rotacional puede ser peligroso. Primero, existen preocupaciones de seguridad en torno a quienes tienen acceso completo al compartimento del horno que calienta el molde. Si alguien queda atrapado dentro del horno, las altas temperaturas podrían causar lesiones graves o incluso fatalidades. En segundo lugar, cualquier elemento móvil o fijo de la máquina en polvo (por ejemplo, brazos de carrusel o puertas automáticas) podría provocar atrapamientos de extremidades. Otras preocupaciones de seguridad en el proceso de moldeo rotacional giran en torno al calor convectivo y radiante del horno y la posible sobrepresión de los moldes. Ambos podrían causar lesiones como quemaduras. Finalmente, las conexiones de gas y electricidad presentan riesgos de seguridad en caso de contacto humano y, por lo tanto, requieren protección contra cualquier daño térmico o mecánico.
¿Por qué los fabricantes eligen el moldeo rotacional?
El moldeo rotacional tiene varias ventajas que llevan a los fabricantes a optar por este proceso. Dado que el moldeo rotacional se realiza a bajas presiones de operación, se pueden usar metales de menor costo para los moldes, como aluminio, que es mucho más fácil de obtener y más barato que materiales como el hierro, que tiende a ser más costoso. Además, una vez establecido el proceso de moldeo rotacional, la configuración rápida permite producir en pequeños lotes para evitar exceso de inventario de productos plásticos y satisfacer demandas de clientes donde se requieren cantidades menores. Otra razón por la que los fabricantes eligen el moldeo rotacional es que es un proceso de bajo desperdicio y es ideal para producir piezas grandes y huecas con grosor de pared uniforme.
¿Demuestra el moldeo rotacional su eficiencia en la fabricación?
Sí, el moldeo rotacional se considera un proceso de fabricación eficiente. Una de las mayores ventajas del moldeo rotacional es que permite un tiempo de entrega rápido desde el diseño hasta la producción. Aunque el moldeo rotacional requiere que la pieza permanezca en el molde mientras se rota durante un tiempo relativamente largo, una vez terminado, la pieza está lista para su uso y no requiere uniones o ensamblajes adicionales con otras partes. La eficiencia en el tiempo de diseño a producción y el bajo desperdicio de material del proceso de fabricación rotacional permiten a los fabricantes reducir el inventario de materia prima y responder a demandas impredecibles de productos, produciendo tanto en grandes como en pequeños lotes. La capacidad de cambiar rápidamente los moldes de un producto a otro permite una fabricación y entrega just-in-time, reduciendo la necesidad de espacio en almacén y, por tanto, ahorrando costos asociados.
¿Cuál es la diferencia entre el moldeo rotacional y el moldeo por soplado?
El moldeo rotacional y el moldeo por soplado son procesos similares que producen piezas huecas de plástico. Sin embargo, existen algunas diferencias clave entre ellos. Primero, las piezas huecas de plástico producidas por moldeo rotacional tienden a ser más resistentes, más gruesas y más complejas que las hechas por moldeo por soplado, que produce piezas de paredes más delgadas en diseños relativamente simples. Los costos de tooling para moldeo rotacional son menores que los del moldeo por soplado. Los tiempos de ciclo de producción también varían entre ambos, siendo el moldeo rotacional más largo que el moldeo por soplado. Además, el moldeo rotacional utiliza una presión mucho menor (aproximadamente 1.51 P) que el moldeo por soplado, que opera entre 25 y 150 psi. Finalmente, aunque los materiales que ambos procesos usan son en gran medida similares (como nylon, polietileno y polipropileno), la forma del producto difiere. El moldeo rotacional usa resina en polvo, mientras que el moldeo por soplado usa pellets.
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