Przewodnik Mayku po technologii termoformowania, jej rodzajach, zastosowaniach i materiałach.
Spośród setek przemysłowych procesów produkcyjnych i nowoczesnych tworzyw sztucznych, które zostały opracowane w ostatnich dekadach, termoformowanie wyróżnia się jako technologia umożliwiająca tworzenie wysokiej jakości części i form w ciągu kilku minut. W Mayku podnosimy to na kolejny poziom dostarczając wyjątkową rodzinę produktów do desktopowego formowania 3D, która obejmuje dwa urządzenia – termoformierkę próżniową Mayku FormBox oraz zaawansowaną termoformierkę ciśnieniową Mayku Multiplier.
W tym artykule przedstawimy technologię termoformowania, jej najpopularniejsze rodzaje, zastosowania w przemyśle oraz zakres stosowanych materiałów.
Na czym polega termoformowanie?
„Termoformowanie” to popularna nazwa przemysłowej metody produkcji, w której arkusz z tworzywa sztucznego jest podgrzewany do temperatury w której staje się elastyczny a następnie jest on formowany przez odciśnięcie na specjalnym szablonie (matrycy) i po ostygnięciu przycinany – ręcznie lub maszynowo – w celu dostosowania do konkretnych przypadków użycia lub wymagań.
Czym jest szablon (ang. template)?
Szablon – nazywany również kozłem, formą, matrycą lub narzędziem – to obiekt, który jest wkładany do maszyny termoformującej i który służy do nadania arkuszowi tworzywa sztucznego określonego kształtu. Po podgrzaniu, arkusz plastiku staje się elastyczny i dopasowuje się do kształtu szablonu, w wyniku czego powstaje ostateczna część lub forma.
Na czym polega formowanie próżniowe?
W przypadku formowania próżniowego, specjalna pompa jest wykorzystywana do usunięcia powietrza znajdującego się pomiędzy rozgrzanym arkuszem tworzywa sztucznego a matrycą. Wytworzona w ten sposób próżnia powoduje, że elastyczny (bo rozgrzany) arkusz tworzywa dopasowuje się do kształtu matrycy pod wpływem ciśnienia atmosferycznego. Po ostygnięciu i stwardnieniu arkusza, może on zostać przycięty lub poddany innej obróbce w celu spełnienia określonych wymagań.
Przykładowo Mayku FormBox to niewielka, kompaktowa formierka 3D pracująca właśnie w oparciu o formowanie próżniowe. Jest kompatybilna z wieloma materiałami, w tym elastycznymi i odpornymi na działanie różnego rodzaju żywic. Wykorzystuje ona ceramiczną grzałkę o mocy 1000 W do podgrzania plastikowego arkusza, który następnie jest formowany na szablonie. Po podgrzaniu arkusza i opuszczeniu go na matrycę, powietrze spod niego jest odsysane za pomocą zewnętrznego… odkurzacza i dzięki temu ciśnienie atmosferyczne „wciska” podgrzany arkusz w każdy szczegół matrycy / szablonu który może zostać przygotowany np. za pomocą druku 3D.
Co to jest formowanie ciśnieniowe?
Formowanie ciśnieniowe jest co do swej zasady podobne do formowania próżniowego. Jednakże zamiast próżni pod arkuszem tworzywa sztucznego, wytwarza się wysokie ciśnienie nad arkuszem, które wywołuje nacisk na arkusz umieszczony w lub na matrycy. Ponieważ to ciśnienie jest znacznie wyższe niż w przypadku formowania próżniowego, w którym maksymalna siła nacisku równa jest ciśnieniu atmosferycznemu, można uzyskać wyższy poziom szczegółowości i dokładności tworzonych części lub narzędzi.
Mayku Multiplier to desktopowa formierka 3D wykorzystująca przemysłową technologię formowania ciśnieniowego. Jest kompatybilna z wieloma rodzajami tworzyw sztucznych w arkuszach o różnej grubości i pozwala uzyskać bardzo szczegółowe części końcowe i formy. Wyposażona we wbudowaną sprężarkę jest w stanie wytworzyć w kopule roboczej ciśnienie o wielkości czterech atmosfer. Ciśnienie to wtłacza podgrzany arkusz tworzywa sztucznego w każdą szczelinę matrycy i dzięki temu jest w stanie odwzorować szczegóły o wielkości poniżej 1 μm!.
Inne rodzaje termoformowania
Poniżej przedstawiamy kilka innych, mniej popularnych rodzajów termoformowania – każdy z nich może być wykorzystany do tworzenia części o określonych właściwościach mechanicznych lub estetyce.
- Formowanie mechaniczne. Siła wytworzona mechanicznie jest przykładana poprzez specjalny stempel i wciska rozgrzany materiał do formy. W rezultacie uzyskuje się bardzo precyzyjną i szczegółową powierzchnię.
- Formowanie ciągnione. Arkusz tworzywa sztucznego jest podgrzewany do stanu elatyczności, w którym można go „naciągnąć” na matrycę. Ten rodzaj termoformowania wymaga niewielkiej ilości narzędzi i jest dzięki temu stosunkowo niedrogi. Stosuje się go do tworzenia mocnych, zakrzywionych części.
- Formowanie dopasowane. Maszyna formująca łączy ze sobą formę „męską” i „żeńską” w celu nadania kształtu rozgrzanemu arkuszowi tworzywa sztucznego włożonego pomiędzy formy. Formowanie dopasowane jest najczęściej stosowane do tworzenia części, które wymagają większej dokładności.
- Formowanie podwójnych arkuszy. Dwie warstwy podgrzanych arkuszy plastikowych są wtłaczane razem, aby stworzyć pojedynczą część lub narzędzie. Często używane do tworzenia produktów pustych lub dwuściennych.
- Formowanie kształtowe. Zamiast form, formowanie kształtowe wykorzystuje strumienie powietrza do nadmuchiwania arkuszy plastiku do określonych kształtów i rozmiarów. Formowanie kształtowe to technika termoformowania typu „free-form”.
Zalety termoformowania
Termoformowanie oferuje zarówno producentom, jak i użytkownikom końcowym szereg korzyści. Wśród nich:
- Przystępność. W przypadku małych serii produkcyjnych techniki termoformowania, takie jak formowanie próżniowe lub ciśnieniowe, są często mniej kosztowne niż procesy formowania wtryskowego. Dzieje się tak dlatego, że formowanie próżniowe wiąże się z niższymi kosztami wykonania niezbędnego oprzyrządowania.
- Szybkość. Dzięki krótszemu czasowi realizacji niż w przypadku innych, tradycyjnych metod produkcji, formowanie próżniowe i ciśnieniowe może być znacznie szybsze. Na przykład, w porównaniu z formowaniem wtryskowym, termoformowanie zajmuje zwykle o połowę mniej czasu.
- Elastyczność. Ponieważ jest to często tańsze i szybsze, termoformowanie umożliwia zarówno projektantom, jak i producentom łatwiejsze tworzenie i testowanie prototypów – zwłaszcza, że formy mogą być wykonane z łatwo modyfikowalnych materiałów, takich jak drewno lub pianka strukturalna lub wydrukowane na drukarce 3D.
- Materiały bezpieczne dla żywności. Technologia termoformowania może być łatwo stosowana z tworzywami sztucznymi – takimi jak polietylen o wysokiej gęstości – które mogą być sterylizowane, a tym samym nadają się na pojemniki stosowane w przemyśle spożywczym i napojów.
Zastosowania termoformowania
Termoformowanie jest wykorzystywane w wielu branżach i sektorach. Przykładowo jest ono bardzo często stosowane w przemyśle opakowaniowym. Ponadto termoformowanie jest wykorzystywane przez firmy z takich branż jak lotnicza, motoryzacyjna, medyczna, budowlana i transportowa.
Jeśli chodzi o konkretne zastosowania, jednym z wszechobecnych przykładów jest wewnętrzna okładzina drzwi lodówek i zamrażarek. Także niektóre elementy wyposażenia wewnętrz samochodów, pojemniki i opakowania na żywność oraz świetliki dachowe to kolejne przypadki zastosowania technologii termoformowania, podobnie jak pokrywy sprzętu OEM czy medycznego.
Popularne materiały do termoformowania
Kolejną zaletą termoformowania jest możliwość stosowania go w połączeniu z szeroką gamą materiałów, które oferują różne właściwości mechaniczne. Dzięki temu użytkownicy mogą wybrać odpowiedni dla nich materiał, co skutkuje powstaniem części o wyższej jakości, która jest lepiej dostosowana do konkretnego zadania. Kilka z materiałów używanych w termoformowaniu to:
- Polistyren. Stabilny, świetny izolator, odporny na wodę i lekki, jest dobrym wyborem dla budownictwa przemysłowego i dóbr konsumpcyjnych.
- Octan celulozy. Łatwy w użyciu, bardzo trwały i elastyczny. Często używany do tworzenia okularów przeciwsłonecznych ze względu na własności anty-refleksyjne.
- Octan celulozy – maślan. Twardszy niż octan celulozy, o niskiej absorpcji wilgoci, dobrej przejrzystości i odporności na warunki atmosferyczne. Może być stosowany do pokrywania metalu i drewna – lub do tworzenia kierownic, opakowań typu blister lub długopisów.
- ABS. Popularny materiał znany z wytrzymałości, odporności na uderzenia i temperaturę oraz sztywności.
- Akryl (PMMA). Przezroczysty, o wysokiej odporności na uderzenia i chemikalia, akryl jest często stosowany w sprzęcie ochronnym, takim jak osłony przeciwwiatrowe.
- PVC. Odporny na działanie substancji chemicznych, mocny, sztywny, o właściwościach trudnopalnych.
- HIPS (wysokoudarowy polistyren). Stabilny, tani i odporny na uderzenia HIPS dobrze nadaje się do termoformowania – i jest jednym z materiałów oferowanych przez Mayku dla naszych formierek 3D.
- PC. Trwały, odporny na promieniowanie UV i lekki, PC jest doskonałym materiałem na części maszyn i oprawy oświetleniowe, takie jak świetliki.
- EVA. Kolejny materiał oferowany przez Mayku, charakteryzujący się wytrzymałością w niskich temperaturach i odpornością na promieniowanie UV.
- PETG. Wykazując dobrą twardość, odporność chemiczną, odporność na uderzenia, przezroczystość i plastyczność, PETG jest dobrym kandydatem na narzędzia lub części do zastosowań spożywczych. Jest to również materiał oferowany przez Mayku.
Termoformowanie grubo- i cienkowarstwowe
Grubość arkusza materiału termoplastycznego zależy od tego, jak gruba lub cienka musi być część końcowa.
Cienkie arkusze
Dla części końcowych o grubości mniejszej niż 1,5 mm, najlepiej jest używać termoplastów „thin gauge”, które są coraz bardziej popularne w tworzeniu opakowań produktów. Cienkie materiały termoformujące można produkować szybko i w dużych ilościach – i można je używać na Mayku FormBox.
Grube arkusze
Termoformowanie grubowarstwowe jest najlepsze dla produktów o grubości od 1,5-12,7 mm. Nadaje się najlepiej do tworzenia części, które wymagają większej trwałości i odporności na uderzenia. Zazwyczaj produkty termoformowania grubowarstwowego są lżejsze. Arkusze o dużej grubości mogą być używane na Mayku Multiplier.
Rozpocznij przygodę z termoformowaniem
Połączenie termoformowania z drukiem 3D umożliwia przedsiębiorstwom stworzenie rozwiązania produkcyjnego typu „wszystko w jednym”, gdzie matryce są tworzone za pomocą drukarek 3D, a części końcowe za pomocą termoformowania jako ostatecznej metody produkcji, lub jako pośredniej, służącej do bardzo szybkiego i taniego wykonania form do odlewów.
Chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak Mayku może pomóc Ci to osiągnąć – lub o technologii termoformowania? Odwiedź naszą dedykowaną tym urządzeniom stronę, gdzie możesz przeczytać wiele dodatkowych informacji na ten temat. Możesz też umówić się na spotkanie, czy rozmowę z naszym specjalistą.
Zobacz też
- Strona producenta formierek 3D – firmy Mayku
- Formierka próżniowa 3D Mayku FormBox w naszym sklepie
- Formierka ciśnieniowa 3D Mayku Multiplier w naszym sklepie
Musisz być Zalogowany aby napisać komentarz.