Moldeo al vacío: el proceso que nos trae desde un envase de yogur hasta el revestimiento de un coche

Ya hemos visto en varios posts de este blog cómo la tecnología de vacío está inmersa en nuestro día a día sin darnos cuenta: la desgasificación al vacío, el secado al vacío, el enfriamiento al vacío, el transporte neumático… Hoy hablaremos del moldeo al vacío, sin el cual serían impensables avances que tienen que ver con la fabricación de dispositivos médicos, envases o automóviles, entre otros.

¿Dónde podemos encontrar moldeo al vacío?

Antes de entrar en la definición y el proceso de moldeo al vacío, quizá queramos ponerle forma con algún ejemplo. Probablemente alguna vez nos habremos preguntado cómo se fabrica alguno de los siguientes productos:

• Un envase de yogur o del típico sandwich triangular que encontramos en una gasolinera
• La chapa de un coche (que ya no lo es en la mayoría de casos porque no es de metal, sino que es plástico)
• Las letras corpóreas de un rótulo comercial
• Los platos de ducha que son de plástico

Todos estos productos están hechos de una sola pieza, por lo que es evidente que en su fabricación ha intervenido un molde. De ahí que el proceso que requieren se llame moldeo. Y entre los procesos de moldeo podemos encontrar el moldeo a presión, que es el que ha permitido obtener todos estos objetos.

Moldeo, conformado, termoformado y vacío

Existen varios conceptos relacionados con el moldeo que pueden confundirse entre sí, como el conformado, el termoformado o el moldeo a presión. Para explicar qué es el moldeo al vacío primero aclararemos estas diferencias.

El moldeo es un proceso general por el que se obtienen piezas echando materiales fundidos en un molde. El resto de procesos son tipos y subtipos de moldeo. Los tres principales tipos de moldeo son el moldeo por inyección, por soplado y por conformado.

• El moldeo por inyección funciona introduciendo a presión y en frío una masa fluida de material (generalmente de plástico o cerámica) en el interior de una cavidad (un molde), donde se solidifica, y al abrir el molde se obtiene una pieza moldeada.
• El moldeo por soplado permite obtener piezas huecas mediante la expansión de un material, como botellas, mediante la extrusión del material fundido (generalmente un polímero de plástico) a través de un perfil tubular (párison) que infla un molde del que toma la forma final el material, por presión del aire comprimido sobre sus paredes.
• El moldeo por conformado (o por compresión) consiste en introducir en un molde abierto el material, para luego aplicar presión en el molde caliente sometido a altas presiones y que el material se adapte a su forma. Dentro del moldeo por conformado encontramos el termoformado, que es un proceso en el que se calienta una lámina de plástico para que se vuelva flexible y luego se le da forma o se contornea con un molde antes de recortarse para obtener la pieza o producto final. Y entre los procesos de termoformado o termoconformado, que pueden ser de diversos tipos, podemos encontrar el termoformado al vacío (moldeo al vacío) y el termoformado a presión (moldeo a presión).

¿Qué es el moldeo al vacío?

Ya hemos visto que el moldeo al vacío es un tipo de termoformado, que es un proceso en el que interviene un molde, un material y presión o vacío. ¿Pero qué es el moldeo al vacío exactamente? Así como otros tipos de moldeo son poco usados, el moldeo al vacío es uno de los procesos de los más populares por su versatilidad y su bajo coste. Consiste en sujetar una lámina de plástico extruida hasta que se ablande, y luego colocarla sobre un molde, para aplicarle vacío aspirando la hoja hacia el interior del molde, empujándola contra las paredes y los contornos. y una vez endurecida, expulsarla del molde. A menudo una vez fuera del molde se requiere un paso adicional que consiste, como hemos apuntado un poco más arriba, en recortar la hoja sobrante para obtener la pieza terminada, cuyo residuo se suele volver a calentar para usarse otra vez.

Pasos del moldeo al vacío

Ahora que ya conocemos a rasgos generales qué es el moldeo al vacío, como hemos hecho en anteriores ocasiones, podemos detenernos en los pasos del proceso.

Sujeción con abrazadera

Se mantiene sujeta a una abrazadera una lámina de plástico entre una máquina herramienta con un molde y unos calentadores.

Aplicación de calor

Los calentadores aplican calor hasta ablandar la lámina y cuando llegan a la temperatura adecuada para el moldeo, retroceden.

Aplicación de vacío

Se eleva el molde de la máquina herramienta hasta la lámina y se aspira aplicando un vacío. Para ello, los moldes femeninos (o convexos) deben tener pequeñas perforaciones en las grietas para que la bomba de vacío pueda tirar efectivamente de la lámina termoplástica en la forma adecuada, dibujando sobre la hoja la forma del molde.

Enfriado y desenmoldado

Una vez que el material ha quedado con la forma del molde, debe enfriarse, a menudo (sobre todo con piezas de gran tamaño) con ventiladores y/o neblina fría para acelerar el proceso. Después se desenmolda, generalmente con el uso de aire a presión, aunque puede ser también a mano.

Corte

A veces queda un sobrante de material en los extremos que debe recortarse para poderse volver a usar de nuevo, fundiéndolo.

En este vídeo se ilustra muy bien cómo funciona el proceso:

En su forma avanzada, un proceso de moldeo al vacío requiere controles neumáticos, hidráulicos y de calor, para lograr una gran productividad y niveles de detalle en el termoformado más elevados.

Principales ventajas del moldeo al vacío

Como hemos apuntado, el moldeo al vacío es más popular que otros tipos de moldeos y de conformados. Sus principales ventajas son:

• Asequibilidad: sobre todo en tiradas cortas de producción, el moldeo al vacío suele ser más económico que otros medios de fabricación, como el moldeo por soplado o por inyección. Esto se debe sobre todo al precio menor de las herramientas implicadas y la creación de prototipos que implican.
• Rapidez: el tiempo de producción que requiere el moldeo al vacío suele ser menor que el de otros métodos de moldeo y de conformado, sobre todo cuando se recurre a impresoras 3D para crear los moldes que se necesitan en el proceso, hecho que permite a las empresas un gran margen de maniobra a la hora de producir nuevos diseños.
• Flexibilidad: se trata de una ventaja relacionada con la anterior: al permitir tiempos de respuesta más rápidos, los diseñadores y fabricantes pueden probar nuevos diseños y producir prototipos sin grandes inversiones y sin retrasar la producción de productos a la venta.
• Versatilidad: el moldeo al vacío permite ofrecer un gran abanico de colores y personalización a los consumidores, dado que es ideal para tiradas cortas a mejor precio, y es un método rápido. Un ejemplo puede ser una tirada de vasos de plástico de diferentes colores.

Materiales habituales en procesos de moldeo al vacío

Los materiales más utilizados para el moldeo al vacío suelen ser:

• Poliestireno (con el que se llevan a cabo vasos y platos de plástico de un solo uso, envases de yogur, bandejas, etc.)
• Policarbonato (que se encuentra en cubiertas y placas arquitectónicas, con usos parecidos a los del metacrilato)
• Polipropileno (usado en juguetes para niños, vasos y cubiertos de plástico duro, objetos como sillas o perchas, etc.)
• Polietileno (con usos parecidos a los del polipropileno)
• Acrílico o metacrilato (muy usado para objetos transparentes como faros de coche, mamparas de baño, piezas de bisutería que imitan piedras preciosas, marcos de fotos, etc.)

Algunos de los plásticos más usados son los que pueden ser esterilizados y mantenidos libres de contaminantes, por lo que son los reyes de la industria alimentaria.

Bombas de vacío para moldeo al vacío

Algunas de las bombas más usadas para crear el vacío necesario en un proceso de moldeo al vacío son las bombas de anillo líquido, como la serie MVLR de Marpa Vacuum, aptas para todo tipo de aplicaciones industriales, generalmente para aspirar gases sin partículas sólidas y gases no disueltos, y sin contaminantes. Tienen una necesidad de mantenimiento muy reducida, un coste energético muy bajo y rendimiento muy elevado, sin necesidad de apenas agua de sellado.