¿Es la impresión 3D más barata que el moldeo por inyección?

El debate entre impresión 3D y moldeo por inyección lleva años en los círculos de fabricación. Con los avances en la fabricación aditiva, surge la pregunta... ¿es la impresión 3d más barata que el moldeo por inyección?

Esta comparación pretende ofrecer un análisis actualizado y basado en datos sobre las diferencias de costes entre estos dos populares procesos de fabricación. Como profesional fabricante de moldeo por inyección de plásticoMi objetivo es zanjar este debate de una vez por todas mediante una evaluación objetiva.

Empecemos por lo básico antes de entrar en el desglose de precios.

¿Qué son la impresión 3D y el moldeo por inyección? Introducción rápida

En primer lugar, la impresión 3D se refiere a un proceso llamado fabricación aditiva. Consiste en crear objetos tridimensionales depositando material capa sobre capa de abajo arriba.

Entre las tecnologías de impresión 3D más conocidas se encuentran FDM (modelado por deposición fundida), SLA (estereolitografía) y SLS (sinterización selectiva por láser). Cada método utiliza materiales y técnicas diferentes, pero el principio subyacente es el mismo.

Por otro lado, el moldeo por inyección es un proceso de fabricación que existe desde hace décadas. Funciona inyectando plástico fundido en la cavidad de un molde y dejando que se enfríe y solidifique hasta alcanzar la forma final.

El coste inicial procede principalmente de Mecanizado CNC el molde de acero necesario. Pero una vez que el molde está listo, el coste por pieza resulta muy asequible gracias a la producción a gran escala.

Ahora que estamos familiarizados con ambos procesos, analicemos las diferencias exactas de precios a través de datos del mundo real.

Factores que hacen variar el coste de producción entre impresión 3D y moldeo por inyección

Como todos los procesos de fabricación, el precio depende de varios factores:

• Construir volumen
• Tamaño de la pieza
• Material
• Trabajo
• Tiempo de impresión
• Herramientas necesarias

Tener en cuenta todas las variables nos permite hacer una comparación equitativa.

De entrada, sabemos que el moldeo por inyección tiene unos costes iniciales elevados debido al mecanizado del acero. La impresión 3D se paga sobre la marcha sin necesidad de costosas herramientas.

Sin embargo, la impresión 3D tarda más en producir cada pieza, lo que repercute significativamente en el precio a escala. Analicemos esta idea con un ejemplo.

Caso práctico: Bastidor de dron impreso en 3D frente a molde de acero y piezas de plástico

Para demostrar claramente la dinámica de fijación de precios, analizaremos un proyecto del mundo real: la fabricación de armazones para drones.

Un diseñador necesita lotes pequeños de entre 1 y 250 unidades. Aquí hay dos opciones viables:

Opción A: Impresión 3d con FDM

Las impresoras FDM colocan filamento de plástico capa a capa para construir piezas.

Para nuestro armazón de dron de 10 x 4 x 2 pulgadas, una impresora FDM de sobremesa puede fabricar cada unidad por $45 si se tienen en cuenta:

• Tiempo de máquina
• Trabajo
• Material del filamento

A 250 unidades en total, el precio final es de $45 x 250 = $11.250

Opción B: Molde de inyección

En primer lugar, mecanizamos por CNC el molde de acero a unos $5,800. Pero ahora podemos producir armazones de plástico para drones por sólo $6 cada uno.

Suponiendo 250 bastidores de drones como nuestro ejemplo de impresión 3d, los costes de producción son:

• Utillaje del molde = $5.800
• 250 unidades x $6 por unidad = $1.500

El total asciende a $7,300. Incluso si se tienen en cuenta los costes de las herramientas de moldeo, el moldeo por inyección de esta cantidad es significativamente más barato.

Puede ver cómo el volumen de producción y el método influyen en el precio final. Otro aspecto que debemos tener en cuenta es el tamaño y la complejidad de las piezas...

Análisis: Umbrales de volumen de producción y dimensiones

Nuestro caso práctico ilustra claramente cómo el volumen de producción cambia la ecuación entre el precio de la impresión 3D y el del moldeo por inyección. Pero, ¿qué volúmenes exactamente hacen que el moldeo por inyección empiece a tener sentido?

Piezas pequeñas de menos de 4 pulgadas cúbicas

Para piezas pequeñas y muy complejas, La impresión 3D sigue siendo más barata hasta las 1.000 unidades.

El volumen de construcción compacto significa que se utiliza menos filamento plástico. Y los costes de utillaje del molde $6.000 no compensan una cantidad tan baja.

Un ejemplo sería un engranaje de plástico pequeño pero de gran precisión.

Piezas medianas Entre 4 pulg^3 y 12 pulg^3

Cuando se trata de piezas de tamaño medio, como el armazón de nuestro dron, la cantidad mínima viable es de unas 500 unidades.

Aquí el utillaje para moldes se equilibra con el aumento de los costes del filamento. Aunque la impresión 3D sigue siendo competitiva hasta ~500 unidades.

Piezas grandes de más de 12 pulgadas cúbicas

Para piezas más grandes con menor complejidad relativa, el punto de inflexión puede ser tan bajo como 100 unidades.

Las impresiones 3D voluminosas se encarecen exponencialmente por la mayor demanda de material. Sin embargo, el molde $10.000+ lo compensa a partir de ~100 piezas grandes.

Un ejemplo sería imprimir bloques gigantes de LEGO frente al moldeo por inyección.

Al tener en cuenta tanto los volúmenes como las geometrías entre el coste por pieza de la impresión 3D y el del moldeo por inyección, llegamos a una comprensión más holística.

¿Es más asequible la impresión 3D para prototipos? Análisis de los costes de los NRE

Hasta ahora, los datos se han centrado específicamente en los costes de fabricación. Pero en el desarrollo de nuevos productos no se pueden subestimar los costes de ingeniería no recurrentes.

NRE se refiere a los costes de diseño y pruebas antes de la producción completa. Esto incluye la creación de modelos CAD y prototipos para su validación.

¿Es la impresión 3D más barata que el moldeo por inyección a la hora de crear prototipos?

La respuesta corta es: absolutamente.

Digamos que imprimes 20 iteraciones de diseño diferentes con una impresora 3D FDM de sobremesa antes de decidirte por un armazón de dron definitivo.

A $50 cada uno, el coste total del prototipo es de $1.000.

Pero emplear el mecanizado CNC para prototipos de moldes de inyección le costará alrededor de 1.000 millones de euros. $2.500 por versión. Tras optimizar sólo 5 diseños a $12.500, la impresión 3D ya es 10 veces más barata para la creación de prototipos.

La facilidad para cargar modelos CAD modificados, combinada con la ausencia de costosas herramientas, hace que la fabricación aditiva sea mucho más asequible durante la fase de diseño. Y dado que los moldes de inyección duran cientos de miles de ciclos, no tiene ningún sentido gastar este capital antes de finalizar el diseño perfecto.

Puntos clave - ¿Es la impresión 3D más rentable en términos generales?

Al adoptar un enfoque orientado a los datos para analizar los precios, podemos determinar las directrices sobre cuándo tiene sentido la impresión 3D frente al moldeo por inyección:

1. la impresión 3d es casi siempre más barata para la creación de prototipos de diseño porque no tiene costes NRE
2. Los volúmenes de producción final y el tamaño de las piezas son factores clave para fijar los precios de fabricación.
3. La impresión 3D sólo tiene sentido hasta ~1000 unidades para piezas pequeñas y ~100 unidades para piezas grandes y voluminosas.
4. El moldeo por inyección se vuelve exponencialmente más asequible a escalas de producción superiores a estos umbrales

En conclusión

¿Es la impresión 3D más barata que el moldeo por inyección?Para las empresas que se preparan para aumentar la producción, el moldeo por inyección es la mejor opción a largo plazo. Pero, sin duda, la fabricación aditiva acelera el desarrollo del producto, lo que en muchos casos puede determinar el éxito o el fracaso del lanzamiento de un nuevo producto.

El verdadero camino óptimo hacia el futuro probablemente incorpore ambos procesos complementarios en diferentes fases de desarrollo. A medida que avanzan las tecnologías de impresión 3D y moldeo, se abre un potencial increíble para innovar productos que cambian el mundo.

Con la aplicación adecuada, la fabricación aditiva ofrece una asequibilidad inigualable durante la creación de prototipos y las primeras pruebas, algo fundamental para las ágiles empresas de hardware de hoy en día. Pero una vez que los diseños se finalizan y los volúmenes aumentan, el moldeo por inyección simplemente no puede ser superado desde el punto de vista de la calidad hasta el precio a niveles de producción en masa.