الدرس 2.4التشكيل الأوليالفصل 2 · قولبة البلاستيك والمطاط

التشكيل الحراري

صفيحة مسخّنة تُشفط على قالب

التشكيل الحراري (Thermoforming) يسخّن صفيحة بلاستيكية مسطحة حتى تلين، ثم يسحبها فوق قالب أو داخله بالتفريغ أو بضغط الهواء. أكواب الزبادي والعبوات المنفطة وأغطية الوجبات الجاهزة وبطانات أبواب الثلاجات تُصنع بهذه الطريقة. القوالب بسيطة ورخيصة، لذلك يناسب الدفعات القصيرة وأحجام التغليف الضخمة معًا.

الصورة: Rlsheehan, CC BY-SA 3.0, عبر Wikimedia Commons

التشكيل بالتفريغ · 4 خطوات في مقطع عرضيالأرقام داخل الدوائر تطابق الخطوات أدناه. تُظهر اللوحات الأربع دورة واحدة من التشكيل بالتفريغ، وهو النوع الأكثر شيوعًا.

كيف تعمل

التثبيت والتسخين. يثبّت إطار حواف صفيحة بلاستيكية. تسخّنها مسخّنات إشعاعية (ألواح ساخنة تسخّن بالأشعة تحت الحمراء) حتى تلين وتصير مطاطية، لكن ليس سائلة.
الترهّل والرفع. تترهل الصفيحة اللينة بوزنها. يرتفع القالب إليها، أو تُنزل الصفيحة على القالب.
التفريغ. تسحب مضخة الهواء عبر ثقوب صغيرة في القالب. فيضغط الضغط الجوي الصفيحة بإحكام على سطح القالب. وفي التشكيل بالضغط، يدفع الهواء المضغوط من الأعلى أيضًا لتفاصيل أحدّ.
التبريد والفك والتقليم. يبرد البلاستيك على القالب في ثوانٍ إلى دقيقة ويصبح صلبًا. تُرفع القطعة وتُقلَّم الصفيحة الزائدة حولها بسكين أو مكبس أو راوتر (أداة قطع دوّارة).

في التغليف الرقيق، تأتي الصفيحة من لفّة وتمرّ عبر الآلة باستمرار؛ أما القطع الثقيلة مثل أحواض الاستحمام فتستخدم صفائح سميكة مقطوعة، واحدة في كل مرة.

حقائق أساسية

المواد: صفائح من اللدائن الحرارية: البوليستيرين، PET، البولي بروبيلين، ABS، PVC، الأكريليك، البولي كربونات
القطع النموذجية: أكواب وصواني الأغذية، العبوات المنفطة، الأغطية، بطانات الثلاجات، أحواض الاستحمام، ألواح الشاحنات، أغطية الآلات
حجم القطعة: من عبوات منفطة صغيرة بعرض بضعة سنتيمترات إلى قطع بطول عدة أمتار
الدقة: عادةً نحو ±0.5 مم أو أوسع؛ والجانب الملامس للقالب فقط هو الدقيق
تشطيب السطح: جانب واحد ينسخ القالب؛ والجانب الآخر هو سطح الصفيحة نفسها
حجم الدفعة المناسب: من بضع قطع (نماذج أولية، معروضات) إلى ملايين عناصر التغليف
كلفة العدّة والآلة: قوالب من بضع مئات الدولارات (خشب، راتنج) إلى عشرات الآلاف (ألومنيوم مبرَّد بالماء)؛ وآلات من بضعة آلاف إلى أكثر من مليون دولار لخطوط التغليف
السرعة: القطع الثقيلة بضع دقائق للدورة؛ وخطوط التغليف دورات كثيرة في الدقيقة، تشكّل كل منها عشرات الأكواب

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

قوالب رخيصة وسريعة الصنع
يمكن صنع قطع كبيرة جدًا
سريع ورخيص للتغليف الرقيق
جيد للدفعات القصيرة والنماذج الأولية

الحدود

تصبح الجدران أرق حيث تتمدد الصفيحة أكثر، مثل الزوايا العميقة
قطع تشبه القشرة فقط بجانب واحد مفتوح
التقليم يهدر جزءًا من الصفيحة، رغم أن الخردة تُطحن غالبًا وتُعاد
لا أضلاع أو نتوءات أو ثقوب في خطوة واحدة، على عكس الحقن

أين تُستخدم

تغليف الأغذيةأكواب الزبادي، صواني اللحوم، العبوات الصدفية، أغطية المشروبات
تغليف التجزئةالعبوات المنفطة، معروضات الأدوات والألعاب
الأجهزة المنزليةبطانات أبواب وخزائن الثلاجات
النقلألواح الشاحنات والجرارات، ألواح داخل الطائرات
المنزل والطبأحواض الاستحمام، صواني الاستحمام، صواني الأجهزة الطبية

كيف تتعرف عليها

قشرة رقيقة من بلاستيك يبدو منتظمًا مع حافة مسطحة (الشفة) حيث قُلّمت.
جانب حاد ومفصّل، وجانب آخر بنسخ مستديرة وليّنة للشكل نفسه.
جدران أرق، وأحيانًا مبيَّضة، عند الزوايا العميقة حيث تمددت الصفيحة أكثر.
نتوءات أو نقاط صغيرة على السطح من ثقوب التفريغ في القالب.

قارنها بـ

القولبة بالحقن2.1يملأ تجويفًا مغلقًا، فيعطي أضلاعًا وثقوبًا وسماكة متفاوتة، لكن قوالبه أغلى بكثير.القولبة بالنفخ2.3يمدّد البلاستيك الساخن على قالب أيضًا، لكنه ينفخ أنبوبًا إلى شكل مجوّف مغلق.الختم والسحب العميق4.2قريبه المعدني، يضغط صفيحة إلى شكل بمثقب وقالب.

شاهدها

Formech · شرح قصير وواضح من مصنّع آلات

The Invention Laboratory · لقطات مقرّبة لكل خطوة على قطعة حقيقية

Factories · تشكيل حراري صناعي في مصنع

Angel-Thermoforming Machine (Yiyou&Hongyouxing) · خط عالي السرعة يشكّل أكوابًا ويرصّها من لفّة

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: التشكيل الحراري — السماكات الرقيقة والثقيلة، التفريغ، الضغط، والمساعدة بالمكبس، مع أمثلة قوالب
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز

تذكّر

سخّن صفيحة، اسحبها على قالب بالتفريغ، برّد، قلّم.
القوالب الرخيصة تجعله جيدًا للقطع الكبيرة والدفعات القصيرة؛ وخطوط التغليف تجعله سريعًا.
توقّع زوايا رقيقة وجانبًا واحدًا دقيقًا وحافة مقلَّمة.