Las piezas de plástico no respetan las tolerancias como las piezas metálicas, y esperar que lo hagan es la causa más habitual de retrasos en la producción, sobrecostes y disputas con los proveedores en el moldeo por inyección y el mecanizado CNC. Una pieza de aluminio torneada puede mantener de forma fiable una tolerancia de más o menos 0,025 mm; una pieza de PA66 moldeada por inyección con la misma geometría tendrá dificultades para mantener una tolerancia de más o menos 0,15 mm una vez que se tengan en cuenta el acondicionamiento de la humedad, el desgaste del molde y las variaciones del proceso.
Esta guía recoge las normas ISO 2768 y DIN 16901, así como décadas de datos de producción, y los traduce en tablas de tolerancias prácticas para cada proceso de fabricación y material. Utiliza estas cifras en la fase de diseño para evitar el costoso descubrimiento de que la tolerancia de ±0,05 mm indicada en el plano nunca fue factible desde el principio.
Capacidad de tolerancia según el proceso de fabricación
| Proceso | Tolerancia típica | El mejor de los casos | El peor de los casos | Factor limitante clave |
|---|---|---|---|---|
| Mecanizado CNC (plástico) | más o menos 0,05-0,10 mm | más o menos 0,025 mm | más o menos 0,25 mm | Expansión térmica durante el corte |
| Mecanizado CNC (metal) | más o menos 0,025-0,05 mm | más o menos 0,005 mm | más o menos 0,15 mm | Deformación de la herramienta |
| Moldeo por inyección (sin relleno) | más o menos 0,10-0,30 mm | más o menos 0,05 mm | más o menos 0,50 mm | Variación de la contracción: 0,1-0,31 TP3T |
| Moldeo por inyección (GF30) | más o menos entre 0,08 y 0,20 mm | más o menos 0,05 mm | más o menos 0,40 mm | Contracción anisotrópica; desgaste del molde |
| Impresión 3D (nylon SLS) | más o menos 0,15-0,30 mm | más o menos 0,10 mm | más o menos 0,50 mm | Resolución por capas; contracción del lecho de polvo |
| Impresión 3D (resina SLA) | más o menos 0,10-0,20 mm | más o menos 0,05 mm | más o menos 0,30 mm | Contracción tras el curado; marcas de soporte |
Orientaciones sobre tolerancias específicas para cada material
No todos los plásticos son iguales en lo que respecta a la estabilidad dimensional. Los principales factores diferenciadores son: encogimiento (cuanto mayor sea el valor, mayor será el margen de tolerancia), absorción de humedad (el nailon se hincha, pero el PP no), y coeficiente de expansión térmica (CTE) (determina en qué medida varía el tamaño de una pieza entre el momento del moldeo y a temperatura ambiente). La tabla siguiente muestra las expectativas de tolerancia realistas para un elemento de 100 mm de longitud en un molde de producción bien diseñado.
| Material | Tolerancia (característica de 100 mm) | Rango de contracción | CTE (10⁻⁶/°C) | Efecto de humedad |
|---|---|---|---|---|
| ABS (sin relleno) | más o menos 0,08-0,15 mm | 0.4-0.7% | 70-90 | Mínimo (por debajo de 0,11 TP3T) |
| PC (sin rellenar) | más o menos 0,08-0,15 mm | 0.5-0.7% | 65-70 | Mínimo (por debajo de 0,15%) |
| PA66 (sin relleno, seco) | más o menos 0,12-0,25 mm | 1.5-2.0% | 70-90 | +0,5-1,51 TP3T de dimensión a 501 TP3T de humedad relativa |
| PA66-GF30 | más o menos 0,08-0,18 mm | 0.2-0.6% | 20-30 | +0,3-0,81 TP3T (reducido por el contenido de vidrio) |
| PP (sin relleno) | más o menos 0,15-0,35 mm | 1.0-2.5% | 100-150 | Insignificante |
| POM (Delrin, acetal) | más o menos entre 0,08 y 0,20 mm | 1.8-2.5% | 100-120 | Mínimo (por debajo de 0,21 TP3T) |
| PEEK (sin relleno) | más o menos 0,10-0,20 mm | 1.0-1.5% | 47-55 | Mínimo (por debajo de 0,11 TP3T) |
DIN 16901: La norma específica para plásticos
La norma DIN 16901 define grados de tolerancia específicos para piezas moldeadas de plástico, teniendo en cuenta que los plásticos presentan una contracción mayor y más variable que los metales. Utiliza una serie de grupos de tolerancia basados en el rango de dimensiones nominales. Para una característica de 100 mm, la tolerancia fina de la norma DIN 16901 corresponde aproximadamente a más o menos 0,18 mm para materiales semicristalinos sin relleno, como el PA66; esto supone aproximadamente seis veces la tolerancia que la norma ISO 2768-m (media) especifica para el metal mecanizado del mismo tamaño. Es esta norma, y no la ISO 2768, la que debe citarse en los planos de las piezas de plástico para establecer expectativas realistas con los fabricantes de moldes y los proveedores de moldeo.
Normas de diseño para las tolerancias en plásticos
- Especifica las tolerancias solo cuando sea necesario: No apliques tolerancias generales a piezas completas. Cada tolerancia que figura en un plano supone un coste: el fabricante del molde debe cumplirla, el moldeador debe verificarla y ambos la facturarán. Utilice tolerancias generales para las superficies no funcionales (según las normas ISO 2768 o DIN 16901) y tolerancias específicas únicamente para los ajustes de los cojinetes, las superficies de sellado y las interfaces de montaje.
- Añadir 0,05 mm por cada 100 mm en el caso de materiales sensibles a la humedad: Las piezas de nailon (PA6/PA66) experimentan una variación dimensional de entre 0,5 y 1,5% entre el estado «en seco» (tal y como salen del molde) y el equilibrio de humedad relativa de 50%. Una pieza de PA66 de 100 mm que mida 100,00 mm recién salida del molde medirá entre 100,50 y 101,50 mm tras el acondicionamiento. Especifique las condiciones de medición (en seco o acondicionada) o amplíe la tolerancia para compensar el efecto de la humedad.
- La tolerancia del molde no es lo mismo que la tolerancia de la pieza: Una cavidad de molde mecanizada con una tolerancia de ±0,01 mm no producirá piezas con una tolerancia de ±0,01 mm. El proceso de moldeo introduce variaciones debidas a: la contracción (entre 1 y 21 TP3T de la dimensión), las fluctuaciones de temperatura del molde (±3 °C = ±0,03 mm en 100 mm) y las variaciones de la presión de inyección. Hay que prever una tolerancia de la pieza final de entre 3 y 5 veces la tolerancia del molde.
- Las tolerancias críticas se sitúan cerca de la compuerta: Las dimensiones más cercanas a la entrada de material presentan una mayor presión de moldeo y una menor variación en la contracción. Una pieza de 100 mm de longitud con características críticas en cuanto a tolerancia situadas en el extremo más alejado (opuesto a la entrada de material) presentará una variación dimensional entre 2 y 3 veces mayor que la de las mismas características situadas cerca de la entrada de material. Diseña la ubicación de la entrada de material de manera que las características críticas se alimenten en primer lugar.
- Tener en cuenta el desgaste del molde a lo largo de su vida útil: Las cavidades del molde se desgastan entre 0,001 y 0,003 mm por cada 10 000 ciclos en el caso de los plásticos sin relleno, y entre 0,005 y 0,015 mm por cada 10 000 ciclos en el caso de los grados con relleno de vidrio. A lo largo de una vida útil de 200 000 ciclos, el GF30 puede provocar una apertura de la cavidad de entre 0,1 y 0,3 mm. Diseñe la pieza situándola en el centro de la banda de tolerancia al inicio de la producción del molde, de modo que la pieza se mantenga dentro de las especificaciones a medida que la cavidad se desgasta hacia el límite superior.
- GD&T para plásticos: utiliza el perfil, no la posición: Las piezas de plástico se flexionan, se contraen de forma desigual y presentan ángulos de desmoldeo. La posición real (más o menos una zona circular) tiene relevancia física en el caso de las piezas metálicas rígidas, pero no en el de un saliente de plástico moldeado que se inclina tras la expulsión. En su lugar, utilice tolerancias de perfil de superficie: estas definen una zona tridimensional dentro de la cual debe encontrarse la superficie, sin dar por sentado que esté perfectamente orientada. La concentricidad y la simetría deben evitarse por completo en las piezas de plástico, ya que no son físicamente verificables en piezas no rígidas.
Functional Tolerance and Acceptance Plan
Plastic-part tolerances should be assigned from function, not by applying the tightest drawing value to every feature. A useful tolerance plan identifies the mating condition, functional datum, material state, service temperature and inspection method before the tool is released. This separates dimensions that control assembly or sealing from cosmetic variation that does not affect performance.
| Feature type | Primary control | Acceptance question | Evidence to request |
|---|---|---|---|
| Mounting holes | Position to functional datums, size and perpendicularity | Will the mating part assemble without forcing the hole pattern? | Datum-based dimensional report and functional assembly check |
| Sealing face | Flatness, profile, surface finish and seal compression | Will the seal remain effective after temperature and pressure cycling? | Profile or flatness data plus the agreed leak or pressure test |
| Snap-fit or latch | Clearance, deflection, return force and fatigue | Does the feature work across resin, temperature and moisture variation? | Force/displacement test in the specified conditioning state |
| Bearing or shaft bore | Size, roundness, position and surface condition | Is clearance valid at assembly and service temperature? | Conditioned bore measurement and mating-component fit check |
| Cosmetic surface | Texture, gloss, flash boundary and color uniformity | Which variation is visible, and which is functionally harmless? | Approved limit sample, viewing condition and cosmetic-zone drawing |
During sample approval, record actual values by cavity and define whether parts are measured dry as molded, after conditioning or at a controlled laboratory state. For critical dimensions, request a short-run capability study after the process window is stable. Measurement equipment and fixtures should be appropriate to the tolerance and the flexibility of the part; detailed method selection remains covered by the separate plastic-parts inspection and metrology guide.
Matriz de aplicaciones industriales
| Industria | Piezas típicas | Material/Calidad | Requisito clave |
|---|---|---|---|
| Productos sanitarios | Émbolos de jeringa, conectores Luer, cuerpos de inhaladores | más o menos 0,05-0,10 mm en las juntas críticas | ISO 13485; validación funcional en lugar de dimensional |
| Automoción | Carcasas de conectores, soportes para sensores, racores para fluidos | más o menos 0,10-0,20 mm | Rango de temperatura: de -40 a +120 °C; debe encajar tras los ciclos térmicos |
| Electrónica de consumo | Fundas para móviles, carcasas para portátiles, pulseras conectadas | más o menos 0,08-0,15 mm en los espacios estéticos | Métrica de calidad visible «Gap-and-step»; el usuario percibe un espacio de 0,1 mm |
| Equipamiento industrial | Cajas de engranajes, asientos de rodamientos, cuerpos de bomba | más o menos 0,10-0,25 mm | Debe mantener su integridad tras la exposición a aceites o productos químicos y a ciclos térmicos |
Marco de decisión sobre costes
Las tolerancias influyen de forma no lineal en el coste de los moldes: Un molde diseñado con una tolerancia de ±0,20 mm puede costar $12 000. Si la geometría de la misma pieza se ajusta a una tolerancia de más o menos 0,10 mm, el coste aumenta entre $5.000 y 8.000 debido a un mecanizado de mayor precisión, el uso de acero templado y la refrigeración conformada. Si se ajusta aún más a una tolerancia de ±0,05 mm, el coste aumenta entre $8.000 y 15.000, lo que eleva el coste total a entre 2 y 3 veces el de una especificación cuatro veces más estricta.
La disyuntiva del proceso: Si la pieza realmente requiere una tolerancia de ±0,05 mm o mejor, es posible que el moldeo por inyección no sea el proceso adecuado. El mecanizado CNC a partir de material plástico permite alcanzar una precisión de ±0,05 mm con un menor coste de utillaje (molde $0, mecanizado $15-50/pieza) para volúmenes inferiores a 500 unidades. Por encima de las 5.000 unidades, el coste de mecanizado por pieza suele superar el coste amortizado del molde.
Regla de decisión: Diseña las piezas con una tolerancia de más o menos 0,15 mm para el moldeo por inyección como referencia. Ajusta únicamente las características que lo requieran de forma imprescindible: asientos de cojinetes, ranuras de junta y superficies de acoplamiento a presión. Cada tolerancia más ajustada supone un coste adicional; cada tolerancia innecesaria garantiza la aparición de disputas.
Defectos habituales y soluciones
| Defecto | Apariencia | Causa principal | Solución |
|---|---|---|---|
| Fuera de tolerancia tras el acondicionamiento | La pieza cumple con las especificaciones en estado seco, pero no las cumple tras la medición de la humedad. | El nailon absorbió entre 1,5 y 2,51 TP3T de humedad, con un hinchamiento de entre 0,5 y 1,51 TP3T. | Especifica el acondicionamiento antes de la medición; amplía la tolerancia o utiliza el grado GF |
| Variación de la contracción del molde | Variación de cavidad a cavidad o de inyección a inyección superior a 0,1 mm | Inestabilidad del proceso: temperatura de fusión ±5 °C, variación de la presión de mantenimiento | Estabilizar el proceso dentro de un margen de ±3 °C y ±50 PSI; incorporar el control estadístico de procesos (SPC) en las dimensiones críticas. |
| Deformación que provoca que el producto no cumpla con las especificaciones | La pieza se retuerce tras la expulsión y cambia de dimensiones | Enfriamiento diferencial; orientación anisotrópica de la fibra de vidrio | Utilizar el análisis de flujo en el molde; equilibrar la refrigeración; cambiar la posición de las entradas para lograr un llenado simétrico |
| Desgaste de la herramienta superior a la tolerancia | Las dimensiones de la cavidad aumentan a medida que avanza la tirada de producción | Abrasión GF sobre acero blando; alta velocidad de inyección en la entrada | Actualizar a H13/D2; superficies de desgaste con cromado duro; supervisar cada 25 000 disparos |
¿Por qué elegir el plástico de nailon para tu proyecto?
Fabricación de precisión
Más de 30 células de CNC y moldeo por inyección bajo un mismo techo
Certificado según la norma ISO 9001:2015
Sistema de calidad certificado, informes de inspección completos
Plazo de entrega de 15 a 25 días
Plazos de entrega rápidos, con opciones de envío urgente disponibles
Envíos internacionales
Transporte aéreo y marítimo a Norteamérica, Europa y Asia
Descarga nuestra guía de tolerancias de ingeniería
Guía de referencia gratuita en formato PDF con datos técnicos, normas de diseño y listas de verificación de proveedores.
Artículos relacionados
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la tolerancia más estrecha que se puede alcanzar en las piezas moldeadas por inyección de plástico?
En el caso de materiales amorfos sin relleno (ABS, PC) en un molde bien diseñado: se puede alcanzar una tolerancia de más o menos 0,05 mm en elementos de menos de 50 mm cerca de la entrada de material. En el caso de los materiales semicristalinos (PA66, POM, PP), el límite mínimo práctico es de más o menos 0,08-0,10 mm. Estas cifras se basan en: acero para moldes endurecido (H13+), un control riguroso del proceso (más o menos 3 °C, más o menos 50 PSI) y la medición con un contenido de humedad definido. En el moldeo comercial a precios competitivos, se debe prever una tolerancia estándar de ±0,15 mm; cualquier tolerancia más ajustada requiere negociación, un mayor coste y estudios de capacidad documentados.
¿Por qué las tolerancias del plástico son más amplias que las del metal?
Tres razones físicas: (1) Contracción: los plásticos se contraen entre un 0,5 y un 2,5% durante el enfriamiento, y esa contracción varía en función de los parámetros del proceso y la geometría de la pieza. Los metales se contraen mucho menos y a un ritmo constante. (2) Absorción de humedad: el nailon absorbe entre un 2 y un 8% de agua en peso, lo que provoca un aumento de sus dimensiones de entre un 0,5 y un 1,5%. Los metales no absorben agua. (3) Viscoelasticidad: los plásticos se deforman bajo carga y se relajan tras la expulsión. Una pieza de plástico moldeada medida 5 minutos después de la expulsión tendrá unas dimensiones diferentes 24 horas más tarde, a medida que se relajan las tensiones internas. Ninguno de estos tres factores se aplica a los metales en la misma medida.
¿Puedo utilizar GD&T (dimensionamiento y tolerancias geométricas) en piezas de plástico?
Sí, pero con precaución. La norma GD&T estándar (ASME Y14.5) parte de la base de que las piezas son rígidas, una suposición válida para los metales, pero no para los plásticos, que se flexionan, se deforman progresivamente y cambian de forma con la temperatura y la humedad. Recomendaciones: (1) Utilizar el perfil de superficie para el control de la forma en lugar de la planitud o la rectitud: define una zona de tolerancia tridimensional sin suponer rigidez. (2) Evitar la concentricidad y la simetría, ya que requieren la medición simultánea de puntos opuestos, lo cual carece de sentido físico en una pieza flexible. (3) Especificar las condiciones de medición (temperatura, humedad, tiempo transcurrido tras el moldeo). (4) Consultar la norma DIN 16901 para conocer los grados de tolerancia específicos para plásticos, junto con las indicaciones de GD&T.
¿Los distintos materiales plásticos requieren diferentes niveles de tolerancia?
Sí, de forma significativa. Los plásticos amorfos (ABS, PC, PS) se contraen menos y de forma más uniforme que los plásticos semicristalinos (PA, PP, POM, PEEK). Para una misma característica de 100 mm, el ABS puede mantener una tolerancia de entre ±0,08 y ±0,15 mm, mientras que el PP sin relleno necesita una tolerancia de entre ±0,15 y ±0,35 mm. Los grados reforzados con fibra de vidrio se contraen menos, pero de forma más anisotrópica: la tolerancia en la dirección del flujo puede ser más ajustada que la del material sin relleno, mientras que la tolerancia en la dirección transversal es mayor. El nailon presenta una variación dimensional provocada por la humedad que debe tenerse en cuenta independientemente del contenido de fibra de vidrio. Especifique siempre las tolerancias por material, no como una nota general: el proveedor necesita saber a qué material se aplica la tolerancia.
