DISEÑO DE UN MOLDE DE INYECCIÓN
EXPERIMENTAL PARA ANALIZAR LA
INFLUENCIA DEL TIPO DE MATERIAL,
LA RUGOSIDAD SUPERFICIAL Y EL ÁNGULO
DE SALIDA EN LA FUERZA DE EYECCIÓN
DESIGN OF AN INJECTION MOLD TO STUDY THE RELATION
BETWEEN CRITICAL VARIABLES MATERIAL, ROUGHNESS AND
DRAFT ANGLE, WITH THE EJECTION FORCE
Gilberto Alejandro Pérez Avilés
Posgrado CIATEQ, México
pág. 5069
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i3.24566
Diseño de un Molde de Inyección Experimental para Analizar la Influencia
del tipo de Material, la Rugosidad Superficial y el Ángulo de Salida en la
Fuerza de Eyección
Gilberto Alejandro Pérez Avilés1
gilberto.perez@ciateq.mx
https://orcid.org/0009-0001-8783-6155
Posgrado CIATEQ
México
RESUMEN
El moldeo por inyección es uno de los procesos de transformación de plástico más representativos a
nivel industrial. Se proyecta que, en 2029, el mercado alcance 7.24 millones de toneladas de plástico
inyectado, con un crecimiento anual del 4.18 %(Mordor Inteligence, 2023). En este contexto, la
optimización del diseño de moldes es clave para la eficiencia del proceso y garantizar la calidad de las
piezas producidas. Este trabajo se centra en el diseño de un molde de inyección experimental para
estudiar la influencia de tres variables: el ángulo de salida, la rugosidad superficial del molde y el tipo
de material, sobre la fuerza de eyección necesaria para expulsar la pieza. Se realizó una búsqueda
sistemática en Lens.org utilizando los términos 'draft angle + ejection force', identificando un
crecimiento de publicaciones a partir del año 2000, lo que evidencia la relevancia del tema. El análisis
de la literatura muestra que el estudio del proceso de inyección se relaciona con diversas áreas del
conocimiento, entre ellas la ciencia de materiales, la ingeniería, la física y la medicina. Como
antecedentes directos, se identificaron los trabajos experimentales de Murata et al., basados en molde
instrumentados con sensores piezoeléctricos; los estudios de Maciariello sobre el efecto del ángulo de
salida y la rugosidad en micro moldes; y las simulaciones por elementos finitos de Harris et al., las
cuales muestran una posible ruta para la validación futura del diseño desarrollado para el presente
estudio. A partir de estos referentes, se propone una unidad experimental modular basada en insertos
intercambiables de cavidad y corazón, que permite variar de forma independiente el ángulo de salida,
la rugosidad y el material, con el propósito de minimizar fuentes de ruido experimental y favorecer la
repetibilidad de los ensayos.
Palabras clave: ángulo de salida, rugosidad superficial, fuerza de eyección, moldeo por inyección,
diseño de moldes de inyección.
1 Autor principal.
Correspondencia: gilberto.perez@ciateq.mx
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i3.24566
Diseño de un Molde de Inyección Experimental para Analizar la Influencia
del tipo de Material, la Rugosidad Superficial y el Ángulo de Salida en la
Fuerza de Eyección
Gilberto Alejandro Pérez Avilés1
gilberto.perez@ciateq.mx
https://orcid.org/0009-0001-8783-6155
Posgrado CIATEQ
México
RESUMEN
El moldeo por inyección es uno de los procesos de transformación de plástico más representativos a
nivel industrial. Se proyecta que, en 2029, el mercado alcance 7.24 millones de toneladas de plástico
inyectado, con un crecimiento anual del 4.18 %(Mordor Inteligence, 2023). En este contexto, la
optimización del diseño de moldes es clave para la eficiencia del proceso y garantizar la calidad de las
piezas producidas. Este trabajo se centra en el diseño de un molde de inyección experimental para
estudiar la influencia de tres variables: el ángulo de salida, la rugosidad superficial del molde y el tipo
de material, sobre la fuerza de eyección necesaria para expulsar la pieza. Se realizó una búsqueda
sistemática en Lens.org utilizando los términos 'draft angle + ejection force', identificando un
crecimiento de publicaciones a partir del año 2000, lo que evidencia la relevancia del tema. El análisis
de la literatura muestra que el estudio del proceso de inyección se relaciona con diversas áreas del
conocimiento, entre ellas la ciencia de materiales, la ingeniería, la física y la medicina. Como
antecedentes directos, se identificaron los trabajos experimentales de Murata et al., basados en molde
instrumentados con sensores piezoeléctricos; los estudios de Maciariello sobre el efecto del ángulo de
salida y la rugosidad en micro moldes; y las simulaciones por elementos finitos de Harris et al., las
cuales muestran una posible ruta para la validación futura del diseño desarrollado para el presente
estudio. A partir de estos referentes, se propone una unidad experimental modular basada en insertos
intercambiables de cavidad y corazón, que permite variar de forma independiente el ángulo de salida,
la rugosidad y el material, con el propósito de minimizar fuentes de ruido experimental y favorecer la
repetibilidad de los ensayos.
Palabras clave: ángulo de salida, rugosidad superficial, fuerza de eyección, moldeo por inyección,
diseño de moldes de inyección.
1 Autor principal.
Correspondencia: gilberto.perez@ciateq.mx
pág. 5070
Design of an Injection Mold to study the Relation Between Critical
Variables Material, Roughness and Draft Angle, with the Ejection Force
ABSTRACT
Injection molding is one of the most representative plastic transformation processes at the industrial
level. It is projected that, by 2029, the market will reach 7.24 million tons of injected plastic, with an
annual growth rate of 4.18% (Mordor Intelligence, 2023). In this context, optimizing mold design is
key to process efficiency and ensuring the quality of the produced parts. This work focuses on the design
of an experimental injection mold to study the influence of three variables—draft angle, mold surface
roughness, and material type—on the ejection force required to eject the part. A systematic search was
conducted on Lens.org using the terms 'draft angle + ejection force', identifying a growth in publications
since 2000, which demonstrates the relevance of the topic. The literature review shows that the study
of the injection molding process is related to various fields of knowledge, including materials science,
engineering, physics, and medicine. As direct precedents, the experimental work of Murata et al., based
on molds instrumented with piezoelectric sensors, was identified, as well as the studies by Maciariello
on the effect of draft angle and roughness in micromolds, and the finite element simulations of Harris
et al., which show a possible path for the future validation of the design developed for this study. Based
on these references, a modular experimental unit is proposed, based on interchangeable cavity and core
inserts, which allows independent variation of draft angle, roughness, and material, with the aim of
minimizing sources of experimental noise and promoting the repeatability of the tests.
Keywords: draft angle, surface roughness, ejection force, injection molding, injection mold design.
Artículo recibido 20 mayo 2026
Aceptado para publicación: 20 junio 2026
Design of an Injection Mold to study the Relation Between Critical
Variables Material, Roughness and Draft Angle, with the Ejection Force
ABSTRACT
Injection molding is one of the most representative plastic transformation processes at the industrial
level. It is projected that, by 2029, the market will reach 7.24 million tons of injected plastic, with an
annual growth rate of 4.18% (Mordor Intelligence, 2023). In this context, optimizing mold design is
key to process efficiency and ensuring the quality of the produced parts. This work focuses on the design
of an experimental injection mold to study the influence of three variables—draft angle, mold surface
roughness, and material type—on the ejection force required to eject the part. A systematic search was
conducted on Lens.org using the terms 'draft angle + ejection force', identifying a growth in publications
since 2000, which demonstrates the relevance of the topic. The literature review shows that the study
of the injection molding process is related to various fields of knowledge, including materials science,
engineering, physics, and medicine. As direct precedents, the experimental work of Murata et al., based
on molds instrumented with piezoelectric sensors, was identified, as well as the studies by Maciariello
on the effect of draft angle and roughness in micromolds, and the finite element simulations of Harris
et al., which show a possible path for the future validation of the design developed for this study. Based
on these references, a modular experimental unit is proposed, based on interchangeable cavity and core
inserts, which allows independent variation of draft angle, roughness, and material, with the aim of
minimizing sources of experimental noise and promoting the repeatability of the tests.
Keywords: draft angle, surface roughness, ejection force, injection molding, injection mold design.
Artículo recibido 20 mayo 2026
Aceptado para publicación: 20 junio 2026
pág. 5071
INTRODUCCIÓN
El moldeo por inyección es uno de los procesos de transformación más utilizados en la fabricación de
productos plásticos a gran escala. Su aplicación abarca desde artículos de uso cotidiano, utensilios,
componentes y textiles, hasta dispositivos médicos, piezas para las industrias automotriz y aeroespacial.
Debido a esto, los polímeros se han integrado de manera omnipresente en la vida diaria y en la mayoría
de los sectores productivos. Sin embargo, el crecimiento en el uso de materiales plásticos también ha
evidenciado desafíos relacionados con su producción, procesamiento, rendimiento energético,
reciclabilidad y disposición final. En este sentido, la optimización de los productos y de los
herramentales empleados en su manufactura resulta fundamental para mejorar la eficiencia del proceso,
reducir desperdicios y favorecer una producción más controlada y sostenible (Andrés López, 2020;
Editorial Etecé, 2023; Ellen MacArthur Foundation & McKinsey & Company, 2016; Science History
Institute, 2025).
Dentro del proceso de moldeo por inyección, la etapa de eyección representa un aspecto crítico, ya que
una fuerza excesiva para expulsar la pieza puede provocar deformaciones, marcas superficiales, fallas
dimensionales, desgaste prematuro del molde e interrupciones en la producción. Entre los factores que
influyen en esta fuerza se encuentran el ángulo de salida, la rugosidad superficial de las zonas de
contacto entre el polímero y el molde, así como el tipo de material inyectado. No obstante, en la
literatura se observa que estas variables suelen estudiarse de manera aislada o bajo condiciones
específicas, lo que limita su aplicación directa en entornos industriales convencionales.
El objeto de este estudio es diseñar de un molde de inyección experimental, concebido como una unidad
de prueba modular y escalable, que permita analizar de manera objetiva la influencia del ángulo de
salida, la rugosidad superficial de las zonas moldantes y el material de la pieza inyectada sobre la fuerza
de eyección. A partir del análisis de trabajos previos, se busca atender los vacíos identificados en la
literatura y aplicar recomendaciones actuales para el diseño de moldes de inyección y piezas plásticas,
con el propósito de obtener una propuesta representativa, repetible y adaptable a condiciones
industriales reales.
INTRODUCCIÓN
El moldeo por inyección es uno de los procesos de transformación más utilizados en la fabricación de
productos plásticos a gran escala. Su aplicación abarca desde artículos de uso cotidiano, utensilios,
componentes y textiles, hasta dispositivos médicos, piezas para las industrias automotriz y aeroespacial.
Debido a esto, los polímeros se han integrado de manera omnipresente en la vida diaria y en la mayoría
de los sectores productivos. Sin embargo, el crecimiento en el uso de materiales plásticos también ha
evidenciado desafíos relacionados con su producción, procesamiento, rendimiento energético,
reciclabilidad y disposición final. En este sentido, la optimización de los productos y de los
herramentales empleados en su manufactura resulta fundamental para mejorar la eficiencia del proceso,
reducir desperdicios y favorecer una producción más controlada y sostenible (Andrés López, 2020;
Editorial Etecé, 2023; Ellen MacArthur Foundation & McKinsey & Company, 2016; Science History
Institute, 2025).
Dentro del proceso de moldeo por inyección, la etapa de eyección representa un aspecto crítico, ya que
una fuerza excesiva para expulsar la pieza puede provocar deformaciones, marcas superficiales, fallas
dimensionales, desgaste prematuro del molde e interrupciones en la producción. Entre los factores que
influyen en esta fuerza se encuentran el ángulo de salida, la rugosidad superficial de las zonas de
contacto entre el polímero y el molde, así como el tipo de material inyectado. No obstante, en la
literatura se observa que estas variables suelen estudiarse de manera aislada o bajo condiciones
específicas, lo que limita su aplicación directa en entornos industriales convencionales.
El objeto de este estudio es diseñar de un molde de inyección experimental, concebido como una unidad
de prueba modular y escalable, que permita analizar de manera objetiva la influencia del ángulo de
salida, la rugosidad superficial de las zonas moldantes y el material de la pieza inyectada sobre la fuerza
de eyección. A partir del análisis de trabajos previos, se busca atender los vacíos identificados en la
literatura y aplicar recomendaciones actuales para el diseño de moldes de inyección y piezas plásticas,
con el propósito de obtener una propuesta representativa, repetible y adaptable a condiciones
industriales reales.
pág. 5072
METODOLOGÍA
La metodología se desarrolló en cuatro etapas: identificación de la relevancia y estado del arte, búsqueda
sistemática de proyectos similares, planteamiento de la unidad experimental y definición de directrices
de diseño para el espécimen y el molde experimental.
Identificación de la relevancia y estado del arte: La fundamentación del estudio inició con una
búsqueda sistemática en la base de datos Lens.org utilizando los términos "draft angle" y "ejection
force". Esta plataforma fue seleccionada por su capacidad para analizar tendencias en publicaciones
científicas, vincular la producción académica con desarrollos tecnológicos y patentes, así como
identificar la co-ocurrencia de términos, lo que permite cuantificar el impacto transversal en disciplinas
afines.
Búsqueda sistemática de proyectos similares, análisis de vacíos y limitaciones: De forma
complementaria al análisis bibliométrico, se realizó una búsqueda sistemática de estudios de
investigación afines en bases de datos académicas reconocidas y confiables, incluyendo Scopus, Web
of Science y Google Scholar. Los términos de búsqueda seleccionados fueron "draft angle", "ejection
force", "injection molding", "demolding resistance" y "surface roughness", empleando operadores
booleanos (AND, OR) para limitar el dominio de los resultados. Se priorizaron los estudios publicados
en los últimos 25 años, debido a la maduración de la tecnología del moldeo por inyección como un
proceso consolidado y de uso generalizado en el plano industrial mundial.
A partir de esta búsqueda, se identificaron los trabajos más relevantes y directamente vinculados con
las variables de interés del presente estudio. Los resultados de esta fase se presentan en la siguiente
sección, donde se sintetizan estos antecedentes, destacando sus aportes, metodologías y limitaciones.
Planteamiento de la unidad experimental y análisis de ruido: A partir de las variables identificadas
en la etapa de búsqueda sistemática de proyectos similares, análisis de vacíos y limitaciones, se plantea
la unidad experimental con los siguientes propósitos: identificar los factores susceptibles de control,
distinguir aquellos factores que son resilientes al control o que generan ruido, analizar el ruido del
proceso con el fin de minimizarlo, definir las entradas y las salidas del proceso (máquina de inyección
+ molde de inyección) y su cuantificación, tomando en cuenta la compatibilidad de esta unidad
experimental con un diseño de experimentos acorde en un futuro.
METODOLOGÍA
La metodología se desarrolló en cuatro etapas: identificación de la relevancia y estado del arte, búsqueda
sistemática de proyectos similares, planteamiento de la unidad experimental y definición de directrices
de diseño para el espécimen y el molde experimental.
Identificación de la relevancia y estado del arte: La fundamentación del estudio inició con una
búsqueda sistemática en la base de datos Lens.org utilizando los términos "draft angle" y "ejection
force". Esta plataforma fue seleccionada por su capacidad para analizar tendencias en publicaciones
científicas, vincular la producción académica con desarrollos tecnológicos y patentes, así como
identificar la co-ocurrencia de términos, lo que permite cuantificar el impacto transversal en disciplinas
afines.
Búsqueda sistemática de proyectos similares, análisis de vacíos y limitaciones: De forma
complementaria al análisis bibliométrico, se realizó una búsqueda sistemática de estudios de
investigación afines en bases de datos académicas reconocidas y confiables, incluyendo Scopus, Web
of Science y Google Scholar. Los términos de búsqueda seleccionados fueron "draft angle", "ejection
force", "injection molding", "demolding resistance" y "surface roughness", empleando operadores
booleanos (AND, OR) para limitar el dominio de los resultados. Se priorizaron los estudios publicados
en los últimos 25 años, debido a la maduración de la tecnología del moldeo por inyección como un
proceso consolidado y de uso generalizado en el plano industrial mundial.
A partir de esta búsqueda, se identificaron los trabajos más relevantes y directamente vinculados con
las variables de interés del presente estudio. Los resultados de esta fase se presentan en la siguiente
sección, donde se sintetizan estos antecedentes, destacando sus aportes, metodologías y limitaciones.
Planteamiento de la unidad experimental y análisis de ruido: A partir de las variables identificadas
en la etapa de búsqueda sistemática de proyectos similares, análisis de vacíos y limitaciones, se plantea
la unidad experimental con los siguientes propósitos: identificar los factores susceptibles de control,
distinguir aquellos factores que son resilientes al control o que generan ruido, analizar el ruido del
proceso con el fin de minimizarlo, definir las entradas y las salidas del proceso (máquina de inyección
+ molde de inyección) y su cuantificación, tomando en cuenta la compatibilidad de esta unidad
experimental con un diseño de experimentos acorde en un futuro.
pág. 5073
Directrices de diseño para el espécimen de inyección y el molde experimental: La definición de la
unidad experimental se transforma en intenciones de diseño que cubren los vacíos identificados en
trabajos previos, con especial atención en la reducción o eliminación del ruido, la representatividad y
escalabilidad industrial de la unidad de prueba.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Identificación de la relevancia y estado del arte: Mediante un análisis de la evolución anual del
número de publicaciones relacionadas con esta temática, se identificó un crecimiento sostenido en los
trabajos publicados desde el año 2000 (Imagen 1), evidencia del creciente interés y la necesidad de
optimizar las variables de diseño de moldes de inyección. (Lens.org, 2025)
Imagen 1.
Evolución anual del número de publicaciones que contienen los términos 'draft angle' y 'ejection force'
en Lens.org (2024). Se observa un crecimiento sostenido a partir del año 2000(Lens.org, 2025).
El análisis de co-ocurrencia (Imagen 2), muestra los campos en los que el presente estudio impacta
transversalmente: medicina, ciencia de materiales, ingeniería y física(Lens.org, 2025).
Directrices de diseño para el espécimen de inyección y el molde experimental: La definición de la
unidad experimental se transforma en intenciones de diseño que cubren los vacíos identificados en
trabajos previos, con especial atención en la reducción o eliminación del ruido, la representatividad y
escalabilidad industrial de la unidad de prueba.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Identificación de la relevancia y estado del arte: Mediante un análisis de la evolución anual del
número de publicaciones relacionadas con esta temática, se identificó un crecimiento sostenido en los
trabajos publicados desde el año 2000 (Imagen 1), evidencia del creciente interés y la necesidad de
optimizar las variables de diseño de moldes de inyección. (Lens.org, 2025)
Imagen 1.
Evolución anual del número de publicaciones que contienen los términos 'draft angle' y 'ejection force'
en Lens.org (2024). Se observa un crecimiento sostenido a partir del año 2000(Lens.org, 2025).
El análisis de co-ocurrencia (Imagen 2), muestra los campos en los que el presente estudio impacta
transversalmente: medicina, ciencia de materiales, ingeniería y física(Lens.org, 2025).
pág. 5074
Imagen 2. Red de coocurrencia de términos asociados a 'draft angle' y 'ejection force'.
El mayor tamaño indica disciplinas con vinculación más fuerte a la temática(Lens.org, 2025).
Búsqueda sistemática de proyectos similares, análisis de vacíos y limitaciones: El análisis de la
Tabla 1 permite observar que, si bien existe un creciente interés en el estudio de la posible relación entre
el ángulo de salida, la rugosidad superficial y la fuerza de desmoldeo, la mayoría de los estudios abordan
estas variables de forma aislada o en condiciones muy específicas (micromoldes, cavidades obtenidas
por manufactura aditiva, materiales y tratamientos especializados). En la literatura revisada no se
identificaron estudios que integren simultáneamente las tres variables (ángulo de salida, rugosidad
superficial y tipo de material) en un diseño experimental modular que permita su ejecución práctica y
que sea fácilmente escalable a un entorno industrial con máquinas de inyección convencionales y
materiales con mayor representación en el mercado (ABS, PA, PC, PE, PET, PP, etc.). El presente
estudio es un puente para la brecha industrial entre la investigación, la academia y la industria, lo cual
permitirá pasar del laboratorio a los despachos de diseño y las mesas de trabajo en las fábricas y talleres
de los fabricantes de herramentales.
Imagen 2. Red de coocurrencia de términos asociados a 'draft angle' y 'ejection force'.
El mayor tamaño indica disciplinas con vinculación más fuerte a la temática(Lens.org, 2025).
Búsqueda sistemática de proyectos similares, análisis de vacíos y limitaciones: El análisis de la
Tabla 1 permite observar que, si bien existe un creciente interés en el estudio de la posible relación entre
el ángulo de salida, la rugosidad superficial y la fuerza de desmoldeo, la mayoría de los estudios abordan
estas variables de forma aislada o en condiciones muy específicas (micromoldes, cavidades obtenidas
por manufactura aditiva, materiales y tratamientos especializados). En la literatura revisada no se
identificaron estudios que integren simultáneamente las tres variables (ángulo de salida, rugosidad
superficial y tipo de material) en un diseño experimental modular que permita su ejecución práctica y
que sea fácilmente escalable a un entorno industrial con máquinas de inyección convencionales y
materiales con mayor representación en el mercado (ABS, PA, PC, PE, PET, PP, etc.). El presente
estudio es un puente para la brecha industrial entre la investigación, la academia y la industria, lo cual
permitirá pasar del laboratorio a los despachos de diseño y las mesas de trabajo en las fábricas y talleres
de los fabricantes de herramentales.
pág. 5075
Tabla 1. Síntesis de las referencias más representativas identificadas en la búsqueda sistemática, con
indicación de los factores estudiados, metodología empleada, principales aportes y limitaciones
detectadas
Referencia Factores estudiados Metodología Aportes principales Vacío / Limitación
Blaisdell
(1996)
Ángulo de salida cero Experimental (radomo de
pared gruesa)
Viabilidad de moldeo con
ángulo de salida cero
Caso muy específico, no
generalizable
Cedorge &
Colton (2000)
Ángulo de salida,
rugosidad superficial
Experimental (moldes de
estereolitografía)
Evaluación de ambos factores,
pero con moldes de
estereolitografía (impresos en
3D)
Limitado a moldes de
estereolitografía, con
rugosidades atípicas
Wang et al.
(2000)
Fuerza de eyección Simulación numérica y
experimental
Predicción de fuerzas de
eyección
Sin enfoque sistemático en
ángulo de salida o rugosidad
Kobayashi et
al. (2001)
Rugosidad del núcleo,
fuerza de eyección
Experimental Relación entre rugosidad
superficial del núcleo y fuerza
de eyección
No considera ángulo de salida
ni variación de materiales
Pontes et al.
(2001)
Fuerza de eyección Experimental (piezas
tubulares)
Evaluación de fuerzas de
eyección en geometrías
tubulares
Limitado a geometrías
específicas (tubos)
Harris et al.
(2002)
Ángulo de salida,
espesor de capa
Experimental (moldes de
estereolitografía)
Relación lineal entre ángulo de
salida y fuerza de eyección
Limitado a geometrías
simples (PP) y moldes de
estereolitografía
Bataineh &
Klamecki
(2005)
Fuerza de eyección
local
Simulación y validación
experimental
Predicción de fuerzas de
eyección locales mediante
simulación
Modelo limitado a
condiciones específicas, no
incluye rugosidad ni ángulo
como variables principales
Martins et al.
(2014)
Fuerzas de eyección Experimental (piezas
tubulares de pared
delgada)
Estudio de fuerzas de eyección
en geometría tubular
Limitado a paredes delgadas
y geometría tubular
Jong et al.
(2017)
Ángulo de salida
(draft angle)
Software y algoritmos Reconocimiento y construcción
automática de ángulos de salida
Enfoque computacional para
diseño, no experimental
Oota et al.
(2018)
Fuerza de desmoldeo Experimental (sensor
piezoeléctrico)
Desarrollo de sistema de
medición de fuerzas de
desmoldeo
Estudio centrado en la
medición, no en variables de
diseño
Murata et al.
(2019)
Fuerza de desmoldeo Experimental (molde
instrumentado con
sensores de cuarzo)
Desarrollo de molde de alta
precisión para medir resistencia
al desmoldeo
Dispositivo complejo; no
correlaciona con rugosidad ni
material
Radi &
Goulden
(2020)
Ángulo de salida nulo
o bajo
Método y sistema
patentado
Propuesta de sistema para
moldes con ángulo cero o bajo
Enfoque industrial, no
sistemático
Maciariello et
al. (2024)
Ángulo de salida,
rugosidad superficial,
temperatura del
molde, presión de
empaque
Experimental
(microinyección, sensor
piezoeléctrico)
Evaluación sistemática de
factores; interacción entre
temperatura del molde y
rugosidad según el material (PP
y COC)
Limitado a micro moldes y
polímeros específicos.
Chen et al.
(2025)
Ángulo de salida,
textura superficial,
exactitud dimensional
Experimental Efecto del ángulo de salida en la
calidad superficial de polímeros
semicristalinos y amorfos
Estudio centrado en calidad
superficial, no en fuerzas de
eyección
Elaboración propia
Tabla 1. Síntesis de las referencias más representativas identificadas en la búsqueda sistemática, con
indicación de los factores estudiados, metodología empleada, principales aportes y limitaciones
detectadas
Referencia Factores estudiados Metodología Aportes principales Vacío / Limitación
Blaisdell
(1996)
Ángulo de salida cero Experimental (radomo de
pared gruesa)
Viabilidad de moldeo con
ángulo de salida cero
Caso muy específico, no
generalizable
Cedorge &
Colton (2000)
Ángulo de salida,
rugosidad superficial
Experimental (moldes de
estereolitografía)
Evaluación de ambos factores,
pero con moldes de
estereolitografía (impresos en
3D)
Limitado a moldes de
estereolitografía, con
rugosidades atípicas
Wang et al.
(2000)
Fuerza de eyección Simulación numérica y
experimental
Predicción de fuerzas de
eyección
Sin enfoque sistemático en
ángulo de salida o rugosidad
Kobayashi et
al. (2001)
Rugosidad del núcleo,
fuerza de eyección
Experimental Relación entre rugosidad
superficial del núcleo y fuerza
de eyección
No considera ángulo de salida
ni variación de materiales
Pontes et al.
(2001)
Fuerza de eyección Experimental (piezas
tubulares)
Evaluación de fuerzas de
eyección en geometrías
tubulares
Limitado a geometrías
específicas (tubos)
Harris et al.
(2002)
Ángulo de salida,
espesor de capa
Experimental (moldes de
estereolitografía)
Relación lineal entre ángulo de
salida y fuerza de eyección
Limitado a geometrías
simples (PP) y moldes de
estereolitografía
Bataineh &
Klamecki
(2005)
Fuerza de eyección
local
Simulación y validación
experimental
Predicción de fuerzas de
eyección locales mediante
simulación
Modelo limitado a
condiciones específicas, no
incluye rugosidad ni ángulo
como variables principales
Martins et al.
(2014)
Fuerzas de eyección Experimental (piezas
tubulares de pared
delgada)
Estudio de fuerzas de eyección
en geometría tubular
Limitado a paredes delgadas
y geometría tubular
Jong et al.
(2017)
Ángulo de salida
(draft angle)
Software y algoritmos Reconocimiento y construcción
automática de ángulos de salida
Enfoque computacional para
diseño, no experimental
Oota et al.
(2018)
Fuerza de desmoldeo Experimental (sensor
piezoeléctrico)
Desarrollo de sistema de
medición de fuerzas de
desmoldeo
Estudio centrado en la
medición, no en variables de
diseño
Murata et al.
(2019)
Fuerza de desmoldeo Experimental (molde
instrumentado con
sensores de cuarzo)
Desarrollo de molde de alta
precisión para medir resistencia
al desmoldeo
Dispositivo complejo; no
correlaciona con rugosidad ni
material
Radi &
Goulden
(2020)
Ángulo de salida nulo
o bajo
Método y sistema
patentado
Propuesta de sistema para
moldes con ángulo cero o bajo
Enfoque industrial, no
sistemático
Maciariello et
al. (2024)
Ángulo de salida,
rugosidad superficial,
temperatura del
molde, presión de
empaque
Experimental
(microinyección, sensor
piezoeléctrico)
Evaluación sistemática de
factores; interacción entre
temperatura del molde y
rugosidad según el material (PP
y COC)
Limitado a micro moldes y
polímeros específicos.
Chen et al.
(2025)
Ángulo de salida,
textura superficial,
exactitud dimensional
Experimental Efecto del ángulo de salida en la
calidad superficial de polímeros
semicristalinos y amorfos
Estudio centrado en calidad
superficial, no en fuerzas de
eyección
Elaboración propia
pág. 5076
Planteamiento de la unidad experimental: A partir de las variables identificadas en la etapa de
búsqueda sistemática y considerando los vacíos detectados en la Tabla 1 —específicamente, la falta de
estudios que integren estas tres variables en un diseño modular práctico y escalable—, el concepto de
la unidad experimental se muestra en la Imagen 3 con los siguientes propósitos:
▪ Identificar factores susceptibles de control (ángulo de salida, rugosidad superficial, tipo de
material).
▪ Distinguir aquellos factores que son resilientes al control o que generan ruido (temperatura
ambiente, variaciones en la fuerza ejercida por la distribución de los eyectores, geometría propensa
a adherirse, desgaste de insertos, humedad del material, etc.).
▪ Definir las entradas del proceso (máquina de inyección de termoplásticos + molde de inyección) y
las salidas del proceso (fuerza de eyección, calidad superficial, deformación de la pieza) junto con
su cuantificación(Beltrán Rico Maribel & Marcilla Gomis Antonio, 2012; Dr. Friedrich Johannaber,
2008; GE Engineering Thermoplastics, 1998c; Singh, 2017).
▪ Establecer las bases para la compatibilidad de esta unidad experimental con un diseño de
experimentos (DOE) en una etapa futura (Gutiérrez Pulido, 2012).
Imagen 3. Diagrama conceptual de la unidad de experimentación, en la que se muestra las variables
independientes, las posibles fuentes de ruido, así como las entradas y salidas del proceso.
Planteamiento de la unidad experimental: A partir de las variables identificadas en la etapa de
búsqueda sistemática y considerando los vacíos detectados en la Tabla 1 —específicamente, la falta de
estudios que integren estas tres variables en un diseño modular práctico y escalable—, el concepto de
la unidad experimental se muestra en la Imagen 3 con los siguientes propósitos:
▪ Identificar factores susceptibles de control (ángulo de salida, rugosidad superficial, tipo de
material).
▪ Distinguir aquellos factores que son resilientes al control o que generan ruido (temperatura
ambiente, variaciones en la fuerza ejercida por la distribución de los eyectores, geometría propensa
a adherirse, desgaste de insertos, humedad del material, etc.).
▪ Definir las entradas del proceso (máquina de inyección de termoplásticos + molde de inyección) y
las salidas del proceso (fuerza de eyección, calidad superficial, deformación de la pieza) junto con
su cuantificación(Beltrán Rico Maribel & Marcilla Gomis Antonio, 2012; Dr. Friedrich Johannaber,
2008; GE Engineering Thermoplastics, 1998c; Singh, 2017).
▪ Establecer las bases para la compatibilidad de esta unidad experimental con un diseño de
experimentos (DOE) en una etapa futura (Gutiérrez Pulido, 2012).
Imagen 3. Diagrama conceptual de la unidad de experimentación, en la que se muestra las variables
independientes, las posibles fuentes de ruido, así como las entradas y salidas del proceso.
pág. 5077
Identificación de fuentes de ruido inherentes al diseño: Además de las variables controlables (ángulo
de salida, rugosidad superficial y material), se revisaron aquellas decisiones de diseño que, si no se
abordan adecuadamente, introducen ruido experimental incluso antes del inicio del proceso de
inyección. Estas fuentes de ruido se clasificaron en cuatro categorías:
• Ruido de origen geométrico (geometría de la probeta): La geometría de la pieza, y por consiguiente
la del corazón y la cavidad, suele afectar el desempeño de la lectura de la fuerza de eyección si estas
tienen una geometría compleja o difícil de controlar al momento de la fabricación. Aunque en la
mayoría de los estudios anteriores se utilizan geometrías cilíndricas estrechas, la realidad es que
son difíciles de controlar, pues el ángulo en estas superficies suele obtenerse mediante complejos
procesos de rectificado cilíndrico que terminan eliminando la variable de rugosidad o bien terminan
compensándola a mano. En este sentido, el diseño propuesto evita el ruido al optar por una
geometría de prisma cuadrangular en la que se mantiene la altura constante y se alteran los ángulos
de salida de las caras adyacentes de forma simultánea.
• Ruido de origen geométrico (espesor de la probeta): Las variaciones en el espesor de pared de la
pieza inyectada generan contracciones diferenciales durante el enfriamiento, lo que introduce
tensiones internas que pueden incrementar artificialmente la fuerza de eyección. Para eliminar esta
fuente de ruido, la probeta se diseñó con un espesor de pared constante de 2 mm en toda su
geometría, evitando cambios bruscos de sección que pudieran confundirse con el efecto del ángulo
de salida o de la rugosidad superficial.
• Ruido de origen geométrico (radios de la probeta): Las aristas vivas (filos vivos) actúan como
concentradores de tensiones durante la eyección, generando un efecto de "arado" que incrementa la
fuerza medida sin que ello se deba a las variables de estudio. Además, las aristas vivas son más
propensas al desgaste y a la deformación local. Para minimizar este ruido, se incorporaron radios
de al menos 0.5 mm en todas las aristas de la pieza, especialmente en las zonas de contacto con el
núcleo y en las aristas de expulsión. Este radio, además de reducir la concentración de tensiones,
facilita el deslizamiento de la pieza durante la eyección (Bayer Engineering Polymers, 2000; Catoen
& Rees, 2021; Eastman Chemical Company, 2017; GE Engineering Thermoplastics, 1998a;
Identificación de fuentes de ruido inherentes al diseño: Además de las variables controlables (ángulo
de salida, rugosidad superficial y material), se revisaron aquellas decisiones de diseño que, si no se
abordan adecuadamente, introducen ruido experimental incluso antes del inicio del proceso de
inyección. Estas fuentes de ruido se clasificaron en cuatro categorías:
• Ruido de origen geométrico (geometría de la probeta): La geometría de la pieza, y por consiguiente
la del corazón y la cavidad, suele afectar el desempeño de la lectura de la fuerza de eyección si estas
tienen una geometría compleja o difícil de controlar al momento de la fabricación. Aunque en la
mayoría de los estudios anteriores se utilizan geometrías cilíndricas estrechas, la realidad es que
son difíciles de controlar, pues el ángulo en estas superficies suele obtenerse mediante complejos
procesos de rectificado cilíndrico que terminan eliminando la variable de rugosidad o bien terminan
compensándola a mano. En este sentido, el diseño propuesto evita el ruido al optar por una
geometría de prisma cuadrangular en la que se mantiene la altura constante y se alteran los ángulos
de salida de las caras adyacentes de forma simultánea.
• Ruido de origen geométrico (espesor de la probeta): Las variaciones en el espesor de pared de la
pieza inyectada generan contracciones diferenciales durante el enfriamiento, lo que introduce
tensiones internas que pueden incrementar artificialmente la fuerza de eyección. Para eliminar esta
fuente de ruido, la probeta se diseñó con un espesor de pared constante de 2 mm en toda su
geometría, evitando cambios bruscos de sección que pudieran confundirse con el efecto del ángulo
de salida o de la rugosidad superficial.
• Ruido de origen geométrico (radios de la probeta): Las aristas vivas (filos vivos) actúan como
concentradores de tensiones durante la eyección, generando un efecto de "arado" que incrementa la
fuerza medida sin que ello se deba a las variables de estudio. Además, las aristas vivas son más
propensas al desgaste y a la deformación local. Para minimizar este ruido, se incorporaron radios
de al menos 0.5 mm en todas las aristas de la pieza, especialmente en las zonas de contacto con el
núcleo y en las aristas de expulsión. Este radio, además de reducir la concentración de tensiones,
facilita el deslizamiento de la pieza durante la eyección (Bayer Engineering Polymers, 2000; Catoen
& Rees, 2021; Eastman Chemical Company, 2017; GE Engineering Thermoplastics, 1998a;
pág. 5078
Konstruieren, 2004; TICONA Engineering Polymers, 2006).
• Ruido de origen térmico: El origen de este ruido se encuentra cuando la distribución de los canales
de refrigeración es deficiente, lo que genera gradientes térmicos al interior del molde, afectando
directamente la contracción de la pieza y, por lo tanto, la fuerza de eyección. Para minimizar este
ruido, los canales de refrigeración se diseñaron siguiendo la regla de distancia mínima a la superficie
equivalente a un diámetro del barreno que forma el circuito, y al menos una distancia de más 10 mm
entre ellos, con disposición en serie y deflectores de flujo (bafles) para inducir turbulencia y
maximizar la eficiencia de enfriamiento(Catoen & Rees, 2021; Dawson et al., 2008; GE
Engineering Thermoplastics, 1998b; Osswald et al., 2008; Rees, 2001; V. Rosato Dominick et al.,
2000).
• Ruido de origen plástico (sistema de inyección): Este ruido es causado por una mala selección del
sistema de inyección y por la ubicación y geometría del punto de inyección en conjunto con la
pieza. Un punto de inyección desbalanceado creará frentes de flujo asimétricos que inducirán
esfuerzos poco predecibles en la pieza, lo que provocará una lectura errónea de la fuerza de eyección
necesaria para expulsar la pieza. En nuestro diseño se optó por un canal frío y un punto de inyección
directo centrado sobre la cara superior del prisma con el fin de evitar este ruido(Bayer Engineering
Polymers, 2000; Beltrán Rico Maribel & Marcilla Gomis Antonio, 2012; Gastrow H; Unger P.,
2006; GE Engineering Thermoplastics, 1998c; Rees, 2001).
• Ruido de origen mecánico (sistema de expulsión): El uso de expulsores puntuales puede generar
concentraciones de tensión y deformaciones locales en la pieza durante la eyección, introduciendo
variabilidad en la medición de la fuerza de eyección. Para evitar este ruido, se optó por una placa
expulsora completa que distribuye la fuerza de manera uniforme sobre toda la base de la pieza
(Catoen & Rees, 2021; Eastman Chemical Company, 2017; Gastrow H; Unger P., 2006; GE
Engineering Thermoplastics, 1998c; Rees, 2001).
• Ruido de origen superficial (acabado del molde): El acabado manual de las superficies del molde
puede generar rugosidades variables, incluso dentro de una misma pieza. Para controlar esta fuente
de ruido, se definieron rugosidades objetivo (1.6 μm y 3.2 μm Ra), las cuales serán obtenidas
Konstruieren, 2004; TICONA Engineering Polymers, 2006).
• Ruido de origen térmico: El origen de este ruido se encuentra cuando la distribución de los canales
de refrigeración es deficiente, lo que genera gradientes térmicos al interior del molde, afectando
directamente la contracción de la pieza y, por lo tanto, la fuerza de eyección. Para minimizar este
ruido, los canales de refrigeración se diseñaron siguiendo la regla de distancia mínima a la superficie
equivalente a un diámetro del barreno que forma el circuito, y al menos una distancia de más 10 mm
entre ellos, con disposición en serie y deflectores de flujo (bafles) para inducir turbulencia y
maximizar la eficiencia de enfriamiento(Catoen & Rees, 2021; Dawson et al., 2008; GE
Engineering Thermoplastics, 1998b; Osswald et al., 2008; Rees, 2001; V. Rosato Dominick et al.,
2000).
• Ruido de origen plástico (sistema de inyección): Este ruido es causado por una mala selección del
sistema de inyección y por la ubicación y geometría del punto de inyección en conjunto con la
pieza. Un punto de inyección desbalanceado creará frentes de flujo asimétricos que inducirán
esfuerzos poco predecibles en la pieza, lo que provocará una lectura errónea de la fuerza de eyección
necesaria para expulsar la pieza. En nuestro diseño se optó por un canal frío y un punto de inyección
directo centrado sobre la cara superior del prisma con el fin de evitar este ruido(Bayer Engineering
Polymers, 2000; Beltrán Rico Maribel & Marcilla Gomis Antonio, 2012; Gastrow H; Unger P.,
2006; GE Engineering Thermoplastics, 1998c; Rees, 2001).
• Ruido de origen mecánico (sistema de expulsión): El uso de expulsores puntuales puede generar
concentraciones de tensión y deformaciones locales en la pieza durante la eyección, introduciendo
variabilidad en la medición de la fuerza de eyección. Para evitar este ruido, se optó por una placa
expulsora completa que distribuye la fuerza de manera uniforme sobre toda la base de la pieza
(Catoen & Rees, 2021; Eastman Chemical Company, 2017; Gastrow H; Unger P., 2006; GE
Engineering Thermoplastics, 1998c; Rees, 2001).
• Ruido de origen superficial (acabado del molde): El acabado manual de las superficies del molde
puede generar rugosidades variables, incluso dentro de una misma pieza. Para controlar esta fuente
de ruido, se definieron rugosidades objetivo (1.6 μm y 3.2 μm Ra), las cuales serán obtenidas
pág. 5079
únicamente mediante el empleo directo de maquinado paralelo a la dirección de desmoldeo en
máquinas de control numérico CNC. Esto evita toda fuente de variación inherente al factor humano
y a las tareas manuales, al tiempo que estandariza el proceso(Chen et al., 2025; VDI-3400-Surface-
Draft-Angle-Reference, 1975).
Directrices de diseño del espécimen y del molde experimental
A partir del análisis de ruido y de los propósitos definidos para la unidad experimental, se establecieron
las siguientes directrices de diseño, organizadas en dos grupos: las correspondientes a la pieza de prueba
(espécimen) y las correspondientes al molde de inyección.
Directrices para el espécimen:
Geometría: prisma cuadrangular de altura constante (40 mm), con ángulos de salida variables en las
caras adyacentes a la cara opuesta a la base. Esta geometría se seleccionó teniendo en cuenta las
limitaciones de los trabajos anteriores, por ser más estable y por aportar un enfoque diferente al de las
piezas tubulares o cilíndricas, ya bastante exploradas.
Materiales: PE (polietileno), ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), PA (poliamida) —seis variantes:
LDPE (polietileno de baja densidad), HDPE (polietileno de alta densidad), ABS, ABS/GF30 (ABS con
refuerzo de fibra de vidrio al 30 %), PA11 y PA12—. La selección de los materiales se llevó a cabo
teniendo en cuenta la pirámide de clasificación de los termoplásticos (Imagen 4), considerando un
polímero por sección y alternando entre cristalinos y amorfos, para que el diseño fuera representativo.
Como se puede observar, los materiales seleccionados cuentan con dos niveles cada uno, con el fin de
implementar estas características en un futuro DOE.
únicamente mediante el empleo directo de maquinado paralelo a la dirección de desmoldeo en
máquinas de control numérico CNC. Esto evita toda fuente de variación inherente al factor humano
y a las tareas manuales, al tiempo que estandariza el proceso(Chen et al., 2025; VDI-3400-Surface-
Draft-Angle-Reference, 1975).
Directrices de diseño del espécimen y del molde experimental
A partir del análisis de ruido y de los propósitos definidos para la unidad experimental, se establecieron
las siguientes directrices de diseño, organizadas en dos grupos: las correspondientes a la pieza de prueba
(espécimen) y las correspondientes al molde de inyección.
Directrices para el espécimen:
Geometría: prisma cuadrangular de altura constante (40 mm), con ángulos de salida variables en las
caras adyacentes a la cara opuesta a la base. Esta geometría se seleccionó teniendo en cuenta las
limitaciones de los trabajos anteriores, por ser más estable y por aportar un enfoque diferente al de las
piezas tubulares o cilíndricas, ya bastante exploradas.
Materiales: PE (polietileno), ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), PA (poliamida) —seis variantes:
LDPE (polietileno de baja densidad), HDPE (polietileno de alta densidad), ABS, ABS/GF30 (ABS con
refuerzo de fibra de vidrio al 30 %), PA11 y PA12—. La selección de los materiales se llevó a cabo
teniendo en cuenta la pirámide de clasificación de los termoplásticos (Imagen 4), considerando un
polímero por sección y alternando entre cristalinos y amorfos, para que el diseño fuera representativo.
Como se puede observar, los materiales seleccionados cuentan con dos niveles cada uno, con el fin de
implementar estas características en un futuro DOE.
pág. 5080
Imagen 4 Clasificación estructural-funcional de los termoplásticos, según precio y
rendimiento/volumen en el mercado(Ministerio De Medio Ambiente Y Medio Rural Y Marino, 2009)
Espesor de pared: El espesor de pared constante de 2 mm se encuentra dentro del rango recomendado
para los materiales seleccionados (PE, ABS, PA) y evita contracciones diferenciales.
Ángulos de salida: Los ángulos de salida (0.0°, 0.5°, 1.0°, 3.0°) cubren el espectro desde la fricción
pura hasta la liberación asegurada, siguiendo las recomendaciones de Maciariello et al. (2024) y Harris
et al. (2002).
Radios: 6.5 mm (aproximadamente ¼ de pulgada) en todas las aristas.
Directrices para el molde:
Dimensionamiento y peso: tamaño suficiente para alojarse en máquinas de inyección de 40 a
100 toneladas; peso estimado entre 60 y 90 kg.
Guiado: pernos y bujes tradicionales, distribuidos simétricamente en las esquinas del molde.
Estructura: componentes normalizados (portamolde estándar), con cavidad y núcleo insertados
(arquitectura modular).
Sistema de inyección: colada fría, con compuerta directa centrada en la cara opuesta a la base del
espécimen.
Sistema de expulsión: placa expulsora completa (no eyectores puntuales para evitar la distorsión en
los resultados de la lectura de la fuerza de eyección).
Refrigeración: canales de Ø10 mm, dispuestos en serie con bafles, paralelos a las superficies activas y
con distancia mínima a la superficie equivalente a un diámetro.
Imagen 4 Clasificación estructural-funcional de los termoplásticos, según precio y
rendimiento/volumen en el mercado(Ministerio De Medio Ambiente Y Medio Rural Y Marino, 2009)
Espesor de pared: El espesor de pared constante de 2 mm se encuentra dentro del rango recomendado
para los materiales seleccionados (PE, ABS, PA) y evita contracciones diferenciales.
Ángulos de salida: Los ángulos de salida (0.0°, 0.5°, 1.0°, 3.0°) cubren el espectro desde la fricción
pura hasta la liberación asegurada, siguiendo las recomendaciones de Maciariello et al. (2024) y Harris
et al. (2002).
Radios: 6.5 mm (aproximadamente ¼ de pulgada) en todas las aristas.
Directrices para el molde:
Dimensionamiento y peso: tamaño suficiente para alojarse en máquinas de inyección de 40 a
100 toneladas; peso estimado entre 60 y 90 kg.
Guiado: pernos y bujes tradicionales, distribuidos simétricamente en las esquinas del molde.
Estructura: componentes normalizados (portamolde estándar), con cavidad y núcleo insertados
(arquitectura modular).
Sistema de inyección: colada fría, con compuerta directa centrada en la cara opuesta a la base del
espécimen.
Sistema de expulsión: placa expulsora completa (no eyectores puntuales para evitar la distorsión en
los resultados de la lectura de la fuerza de eyección).
Refrigeración: canales de Ø10 mm, dispuestos en serie con bafles, paralelos a las superficies activas y
con distancia mínima a la superficie equivalente a un diámetro.
pág. 5081
Materiales del molde: acero 1.1730 (AISI 1045) para la estructura (placas, portamolde, bujes) y acero
1.2311 (AISI P-20) para los insertos de cavidad y núcleo.
Acabados superficiales: Las rugosidades superficiales de 1.6 μm Ra para un acabado fino y 3.2 μm Ra
para un acabado estándar, obtenidas por maquinado CNC (Control Numérico Computarizado) paralelo
a la dirección de desmoldeo, permiten evaluar el efecto del acabado superficial sobre la fuerza de
eyección, en línea con los trabajos de Kobayashi et al. (2001) y Maciariello et al. (2024).
En conjunto, las directrices de diseño adoptadas para el espécimen y el molde se basan en criterios
ampliamente validados en la literatura especializada y en la experiencia industrial. A partir de estas
definiciones, se desarrollaron los siguientes datos de manufactura (DFM) para la ingeniería del
molde(Bayer Engineering Polymers, 2000; Catoen & Rees, 2021; Eastman Chemical Company, 2017;
Gastrow H; Unger P., 2006; GE Engineering Thermoplastics, 1998a; Konstruieren, 2004; Osswald et
al., 2008; Rees, 2001; Singh, 2017; TICONA Engineering Polymers, 2006; V. Rosato Dominick et al.,
2000).
A continuación, se presentan los datos de manufactura (DFM) del molde y del espécimen, organizados
en imágenes que detallan la geometría de la pieza o espécimen, el sistema de expulsión, los circuitos de
refrigeración y los insertos intercambiables. Estas representaciones constituyen la base para la
fabricación de la unidad experimental, si bien la validación y fabricación del diseño quedan en el alcance
de futuros proyectos.
La Imagen 5 muestra la geometría obtenida para evaluar la fuerza de eyección en función de las
variables de estudio. A diferencia de estudios previos, la inclusión de los redondeos y el borde de
expulsión, permite distribuir uniformemente la fuerza de eyección.
Materiales del molde: acero 1.1730 (AISI 1045) para la estructura (placas, portamolde, bujes) y acero
1.2311 (AISI P-20) para los insertos de cavidad y núcleo.
Acabados superficiales: Las rugosidades superficiales de 1.6 μm Ra para un acabado fino y 3.2 μm Ra
para un acabado estándar, obtenidas por maquinado CNC (Control Numérico Computarizado) paralelo
a la dirección de desmoldeo, permiten evaluar el efecto del acabado superficial sobre la fuerza de
eyección, en línea con los trabajos de Kobayashi et al. (2001) y Maciariello et al. (2024).
En conjunto, las directrices de diseño adoptadas para el espécimen y el molde se basan en criterios
ampliamente validados en la literatura especializada y en la experiencia industrial. A partir de estas
definiciones, se desarrollaron los siguientes datos de manufactura (DFM) para la ingeniería del
molde(Bayer Engineering Polymers, 2000; Catoen & Rees, 2021; Eastman Chemical Company, 2017;
Gastrow H; Unger P., 2006; GE Engineering Thermoplastics, 1998a; Konstruieren, 2004; Osswald et
al., 2008; Rees, 2001; Singh, 2017; TICONA Engineering Polymers, 2006; V. Rosato Dominick et al.,
2000).
A continuación, se presentan los datos de manufactura (DFM) del molde y del espécimen, organizados
en imágenes que detallan la geometría de la pieza o espécimen, el sistema de expulsión, los circuitos de
refrigeración y los insertos intercambiables. Estas representaciones constituyen la base para la
fabricación de la unidad experimental, si bien la validación y fabricación del diseño quedan en el alcance
de futuros proyectos.
La Imagen 5 muestra la geometría obtenida para evaluar la fuerza de eyección en función de las
variables de estudio. A diferencia de estudios previos, la inclusión de los redondeos y el borde de
expulsión, permite distribuir uniformemente la fuerza de eyección.
pág. 5082
Imagen 5. Geometría del espécimen de inyección (elaboración propia)
En la siguiente imagen (Imagen 6) se muestran las dimensiones generales del molde, la estructura y
algunos componentes externos. Cabe destacar que el molde presenta un tamaño contenido; si bien es
un molde pequeño, se aleja del entorno de los micro moldes con el fin de obtener resultados más
representativos para el ámbito industrial.
Imagen 6 dimensiones generales del molde de inyección (unidad de prueba escalable) 245 mm de largo
x 246 mm de ancho x 196 mm de alto con un peso aproximado de 70 kg. Dimensiones que lo vuelven
práctico y apto para montarse en máquinas de 40-70 t.
Elaboración propia
A continuación, la Imagen 7 muestra la apertura del molde: el lado fijo con los insertos de cavidad y el
lado móvil con el inserto del corazón. Estos insertos son intercambiables y pueden ser reemplazados
desde el frente, lo que permitirá agilizar los experimentos y facilitar el mantenimiento.
Imagen 5. Geometría del espécimen de inyección (elaboración propia)
En la siguiente imagen (Imagen 6) se muestran las dimensiones generales del molde, la estructura y
algunos componentes externos. Cabe destacar que el molde presenta un tamaño contenido; si bien es
un molde pequeño, se aleja del entorno de los micro moldes con el fin de obtener resultados más
representativos para el ámbito industrial.
Imagen 6 dimensiones generales del molde de inyección (unidad de prueba escalable) 245 mm de largo
x 246 mm de ancho x 196 mm de alto con un peso aproximado de 70 kg. Dimensiones que lo vuelven
práctico y apto para montarse en máquinas de 40-70 t.
Elaboración propia
A continuación, la Imagen 7 muestra la apertura del molde: el lado fijo con los insertos de cavidad y el
lado móvil con el inserto del corazón. Estos insertos son intercambiables y pueden ser reemplazados
desde el frente, lo que permitirá agilizar los experimentos y facilitar el mantenimiento.
pág. 5083
Imagen 7. Lado móvil y fijo del molde con sus respectivos insertos intercambiables de corazón y
cavidad
Elaboración propia
La Imagen 8 muestra en detalle los insertos de cavidad y corazón. Pueden observarse los ángulos de
salida variables (0.0°, 0.5°, 1.0° y 3.0°) que pueden controlarse mediante el cambio de insertos, así como
los elementos de fijación (tornillos, pernos de centrado) y las vías de refrigeración integradas en los
insertos.
Imagen 8. Detalles de los insertos de corazón y cavidad, se puede observar el sistema de refrigeración
uniforme y los ángulos que pueden controlarse simultáneamente debido a la segmentación práctica de
los insertos.
Elaboración propia
Posteriormente en la Imagen 9 se aprecian los elementos de guiado de la estructura (bujes y pernos guía)
y el sistema de eyección mediante pernos limitadores. En su mayoría, son componentes comerciales, lo
que facilita su adquisición, mantenimiento y sustitución.
Imagen 7. Lado móvil y fijo del molde con sus respectivos insertos intercambiables de corazón y
cavidad
Elaboración propia
La Imagen 8 muestra en detalle los insertos de cavidad y corazón. Pueden observarse los ángulos de
salida variables (0.0°, 0.5°, 1.0° y 3.0°) que pueden controlarse mediante el cambio de insertos, así como
los elementos de fijación (tornillos, pernos de centrado) y las vías de refrigeración integradas en los
insertos.
Imagen 8. Detalles de los insertos de corazón y cavidad, se puede observar el sistema de refrigeración
uniforme y los ángulos que pueden controlarse simultáneamente debido a la segmentación práctica de
los insertos.
Elaboración propia
Posteriormente en la Imagen 9 se aprecian los elementos de guiado de la estructura (bujes y pernos guía)
y el sistema de eyección mediante pernos limitadores. En su mayoría, son componentes comerciales, lo
que facilita su adquisición, mantenimiento y sustitución.
pág. 5084
Imagen 9. Guiado de la estructura y la unidad de eyección con componentes comerciales
intercambiables
Elaboración propia
La Imagen 10 muestra el sistema de inyección y eyección en un corte transversal del molde. En la parte
superior se aprecia el punto de inyección directo centrado sobre la cara superior del espécimen (colada
fría, compuerta directa). En el lado derecho se observa la expulsión de la pieza mediante la placa de
eyección, que distribuye uniformemente la fuerza de eyección sobre la base del espécimen.
Imagen 10. Sistemas de inyección directa y eyección mediante placa del molde prototipo
Elaboración propia
Finalmente, la Imagen 11 muestra el sistema de refrigeración del molde, con canales de Ø10 mm
dispuestos en serie y bafles para inducir turbulencia, garantizando un enfriamiento uniforme de la
cavidad y el núcleo.
Imagen 9. Guiado de la estructura y la unidad de eyección con componentes comerciales
intercambiables
Elaboración propia
La Imagen 10 muestra el sistema de inyección y eyección en un corte transversal del molde. En la parte
superior se aprecia el punto de inyección directo centrado sobre la cara superior del espécimen (colada
fría, compuerta directa). En el lado derecho se observa la expulsión de la pieza mediante la placa de
eyección, que distribuye uniformemente la fuerza de eyección sobre la base del espécimen.
Imagen 10. Sistemas de inyección directa y eyección mediante placa del molde prototipo
Elaboración propia
Finalmente, la Imagen 11 muestra el sistema de refrigeración del molde, con canales de Ø10 mm
dispuestos en serie y bafles para inducir turbulencia, garantizando un enfriamiento uniforme de la
cavidad y el núcleo.
pág. 5085
Imagen 11. Sistema de refrigeración óptimo mediante bafles en serie para incrementar la turbulencia.
CONCLUSIONES
El presente trabajo destaca principalmente el desarrollado conceptual y técnico del diseño del
espécimen de inyección y de la unidad experimental, modular (corazones y cavidades intercambiables)
y escalable para explorar la relación entre el ángulo de salida, la rugosidad de las superficies de contacto
con el polímero, el tipo de material inyectado, y su influencia sobre la fuerza de eyección en el moldeo
por inyección de termoplásticos. Este diseño está planteado para aislar dichas variables, facilitando la
evaluación independiente de cada una de ellas. El análisis de las fuentes de ruido en el proceso y su
influencia en el diseño para hacer los procesos más robustos y confiables constituye otro de sus
principales aportes.
Son limitaciones del estudio —derivadas de las restricciones de tiempo y recursos— el hecho de que
no se haya podido materializar el molde físicamente. Sin embargo, el presente trabajo sienta las bases
firmes para una futura validación mediante métodos de elemento finito(MEF) y herramientas
estadísticas como el diseño de experimentos (DOE).
Imagen 11. Sistema de refrigeración óptimo mediante bafles en serie para incrementar la turbulencia.
CONCLUSIONES
El presente trabajo destaca principalmente el desarrollado conceptual y técnico del diseño del
espécimen de inyección y de la unidad experimental, modular (corazones y cavidades intercambiables)
y escalable para explorar la relación entre el ángulo de salida, la rugosidad de las superficies de contacto
con el polímero, el tipo de material inyectado, y su influencia sobre la fuerza de eyección en el moldeo
por inyección de termoplásticos. Este diseño está planteado para aislar dichas variables, facilitando la
evaluación independiente de cada una de ellas. El análisis de las fuentes de ruido en el proceso y su
influencia en el diseño para hacer los procesos más robustos y confiables constituye otro de sus
principales aportes.
Son limitaciones del estudio —derivadas de las restricciones de tiempo y recursos— el hecho de que
no se haya podido materializar el molde físicamente. Sin embargo, el presente trabajo sienta las bases
firmes para una futura validación mediante métodos de elemento finito(MEF) y herramientas
estadísticas como el diseño de experimentos (DOE).
pág. 5086
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Andrés López, Gonzalo. (2020). Materiales: una historia sobre la evolución humana y los avances
tecnológicos. Universidad de Burgos.
Bayer Engineering Polymers. (2000). Part and Mold Design A Design Guide.
www.bayer.com/polymers-usa:
Beltrán Rico Maribel, & Marcilla Gomis Antonio. (2012). Tecnología de polímeros. Procesado y
propiedades (1st ed.). Universidad de Alicante.
Catoen, B., & Rees, H. (2021). Injection Mold Design Handbook. Carl Hanser Verlag.
Chen, H. L., Huang, P. W., & Huang, Y. S. (2025). Influence of Draft Angle Design on Surface Texture–
Dimensional Accuracy Coupling in Injection-Molded Commodity and Engineering Polymers with
Semi-Crystalline and Amorphous Characteristics. Polymers, 17(21).
https://doi.org/10.3390/polym17212892
Dawson, A., Rides, M., Allen, C. R. G., & Urquhart, J. M. (2008). Polymer-mould interface heat transfer
coefficient measurements for polymer processing. Polymer Testing, 27(5), 555–565.
https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2008.02.007
Dr. Friedrich Johannaber. (2008). Injection Molding Machines A User’s Guide (4th ed.). HANSER.
Eastman Chemical Company. (2017). Eastman polymers Processing and mold design guidelines.
Editorial Etecé. (2023, February 7). Historia del plástico - Invención, desarrollo y actualidad.
https://concepto.de/historia-del-plastico/
Ellen MacArthur Foundation, & McKinsey & Company. (2016). The New Plastics Economy
Rethinking the future of plastics.
Gastrow H; Unger P. (2006). Gastrow Injection Molds 130 Proven Designs. (4th ed.). HANSER.
GE Engineering Thermoplastics. (1998a). Design Guide. http://www.geplastics.com
GE Engineering Thermoplastics. (1998b). Injection Molding Design.
GE Engineering Thermoplastics. (1998c). Injection Molding Processing Guide.
Gutiérrez Pulido, H. de la V. S. R. (2012). Análisis y diseño de experimentos (3rd ed.). Mc Graw Hill.
https://www.facebook.com/pages/Interfase-
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