DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN MOLDE PARA TERMOFORMADO. COMPARATIVA ENTRE MOLDE MECANIZADO EN ALUMINIO Y MOLDE TEMOPLÁSTICO IMPRESO EN 3D

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo comparar técnica y económicamente dos tecnologías de fabricación de moldes para termoformado: el mecanizado CNC en aluminio y la fabricación aditiva mediante impresión 3D. Para ello, se diseña una pieza tipo blíster que incluye geometrías típicas, permitiendo analizar zonas críticas del proceso de conformado. A partir de este diseño, se fabrican moldes equivalentes utilizando tecnologías FDM, SLA y MJF, además del mecanizado convencional.

Los moldes se emplean para realizar ensayos funcionales de termoformado con láminas de distintos materiales (PS, HIPS, PETG, PVC y PC) y espesores, permitiendo evaluar el comportamiento de cada combinación. El análisis incluye parámetros clave como los tiempos de fabricación, el consumo de material, la calidad superficial, la durabilidad y los costes.

Los resultados demuestran que, si bien el mecanizado CNC sigue siendo la opción más robusta en términos de durabilidad y acabado, tecnologías aditivas como SLA y MJF ofrecen alternativas viables en ciertos contextos, especialmente en fases de prototipado o producción en series cortas. FDM, por su parte, destaca por su bajo coste y accesibilidad, aunque presenta limitaciones en precisión y resistencia.

El estudio concluye que no existe una tecnología universalmente superior, sino que la elección óptima depende del contexto de uso, los requisitos funcionales del molde y las condiciones de producción. Finalmente, se proponen líneas de trabajo futuras para optimizar el diseño del molde y mejorar la durabilidad y calidad superficial de los modelos impresos en 3D.

This project aims to carry out a technical and economic comparison between two mold manufacturing technologies for thermoforming: CNC machining in aluminum and additive manufacturing using 3D printing. To this end, a blister-type part is designed incorporating typical geometries that allow the analysis of critical areas in the forming process. Based on this design, equivalent molds are produced using FDM, SLA, and MJF technologies, in addition to conventional machining.

The molds are used to perform functional thermoforming tests with sheets of different materials (PS, HIPS, PETG, PVC, and PC) and thicknesses, enabling the evaluation of each combination's performance. The analysis includes key parameters such as manufacturing time, material consumption, surface quality, durability, and cost.

The results show that, while CNC machining remains the most robust option in terms of durability and surface finish, additive technologies such as SLA and MJF provide viable alternatives in specific contexts, especially during prototyping stages or short production runs. FDM, meanwhile, stands out for its low cost and accessibility, although it has limitations in terms of precision and durability.

The study concludes that no single technology is universally superior. The optimal choice depends on the use case, the functional requirements of the mold, and the production conditions. Finally, future lines of work are proposed to optimize mold design and improve the durability and surface quality of 3D-printed molds.