Lektion 2.4UrformenKapitel 2 · Formen von Kunststoffen und Gummi

Thermoformen

Erwärmte Platte, auf eine Form gesaugt

Beim Thermoformen wird eine flache Kunststoffplatte erwärmt, bis sie weich wird, und dann per Vakuum oder Luftdruck über oder in eine Form gezogen. Joghurtbecher, Blisterverpackungen, Deckel für Take-away-Gerichte und Innenverkleidungen von Kühlschranktüren entstehen so. Die Formen sind einfach und günstig, daher eignet sich das Verfahren sowohl für kleine Serien als auch für riesige Verpackungsmengen.

Foto: Rlsheehan, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Vakuumformen · 4 Schritte im QuerschnittDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die vier Bilder zeigen einen Zyklus des Vakuumformens, der häufigsten Variante.

So funktioniert es

Einspannen und erwärmen. Ein Rahmen spannt die Ränder einer Kunststoffplatte ein. Heizstrahler (heiße Platten, die per Infrarotstrahlung heizen) erwärmen sie, bis sie weich und gummiartig wird, aber nicht flüssig.
Durchhängen und anheben. Die weiche Platte hängt unter ihrem Eigengewicht durch. Die Form fährt in sie hinein, oder die Platte wird auf die Form abgesenkt.
Vakuum. Eine Pumpe saugt die Luft durch kleine Löcher in der Form ab. Der Atmosphärendruck presst die Platte dann fest gegen die Formoberfläche. Beim Druckformen drückt zusätzlich Druckluft von oben für schärfere Details.
Abkühlen, entformen, beschneiden. Der Kunststoff kühlt an der Form in Sekunden bis zu einer Minute ab und wird starr. Das Teil wird abgehoben, und die überschüssige Platte rundherum wird mit einem Messer, einer Presse oder einer Fräse (einem rotierenden Schneidwerkzeug) abgeschnitten.

Für dünne Verpackungen kommt die Platte von der Rolle und läuft kontinuierlich durch die Maschine; schwere Teile wie Badewannen nutzen dicke zugeschnittene Platten, eine nach der anderen.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Platten aus Thermoplasten: Polystyrol, PET, Polypropylen, ABS, PVC, Acryl, Polycarbonat
Typische Teile: Lebensmittelbecher und -schalen, Blisterverpackungen, Deckel, Kühlschrankverkleidungen, Badewannen, Lkw-Paneele, Maschinenabdeckungen
Bauteilgröße: Von kleinen Blistern von wenigen Zentimetern bis zu Teilen von mehreren Metern Länge
Präzision: Typischerweise etwa ±0,5 mm oder lockerer; nur die Seite, die die Form berührt, ist genau
Oberfläche: Eine Seite kopiert die Form; die andere Seite ist die eigene Oberfläche der Platte
Geeignete Losgröße: Von einigen Teilen (Prototypen, Displays) bis zu Millionen Verpackungsteilen
Werkzeug- und Maschinenkosten: Formen von einigen Hundert Dollar (Holz, Harz) bis zu Zehntausenden (wassergekühltes Aluminium); Maschinen von einigen Tausend bis über eine Million Dollar für Verpackungslinien
Geschwindigkeit: Schwere Teile einige Minuten pro Zyklus; Verpackungslinien viele Zyklen pro Minute, die jeweils Dutzende Becher formen

Stärken und Grenzen

Stärken

Günstige, schnell herzustellende Formen
Sehr große Teile sind möglich
Schnell und günstig für dünne Verpackungen
Gut für kleine Serien und Prototypen

Grenzen

Wände werden dort dünner, wo sich die Platte am stärksten dehnt, etwa in tiefen Ecken
Nur schalenartige Teile mit einer offenen Seite
Beim Beschneiden geht Plattenmaterial verloren, auch wenn der Abfall meist wieder gemahlen wird
Keine Rippen, Domen oder Löcher in einem Schritt, anders als beim Spritzguss

Wo es eingesetzt wird

LebensmittelverpackungenJoghurtbecher, Fleischschalen, Klappverpackungen, Getränkedeckel
VerkaufsverpackungenBlisterverpackungen, Display-Verpackungen für Werkzeuge und Spielzeug
HaushaltsgeräteInnenverkleidungen für Kühlschranktüren und -korpusse
VerkehrLkw- und Traktorpaneele, Innenverkleidungen von Flugzeugen
Haus und MedizinBadewannen, Duschwannen, Schalen für Medizinprodukte

So erkennen Sie es

Eine dünne Schale aus gleichmäßig wirkendem Kunststoff mit einem flachen Rand (dem Flansch), wo beschnitten wurde.
Eine Seite scharf und detailreich, die andere mit weich gerundeten Kopien derselben Form.
Dünnere, manchmal weiß verfärbte Wände an tiefen Ecken, wo sich die Platte am stärksten gedehnt hat.
Winzige Erhebungen oder Punkte auf der Oberfläche von den Vakuumlöchern in der Form.

Im Vergleich mit

Spritzgießen2.1füllt einen geschlossenen Hohlraum und liefert Rippen, Löcher und wechselnde Dicke, aber die Formen kosten weit mehr.Blasformen2.3dehnt ebenfalls heißen Kunststoff gegen eine Form, bläst aber einen Schlauch zu einer geschlossenen Hohlform auf.Stanzen und Tiefziehen4.2der Verwandte für Metall, der ein Blech mit Stempel und Matrize in Form presst.

Ansehen

Formech · Eine kurze, klare Erklärung von einem Maschinenhersteller

The Invention Laboratory · Nahaufnahmen jedes Schritts an einem echten Teil

Factories · Industrielles Thermoformen in einer Fabrik

Angel-Thermoforming Machine (Yiyou&Hongyouxing) · Eine Hochgeschwindigkeitslinie, die Becher von der Rolle formt und stapelt

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Thermoformen — dünne und dicke Platten, Vakuum, Druck und Stempelunterstützung, mit Formbeispielen
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Eine Platte erwärmen, per Vakuum auf eine Form ziehen, abkühlen, beschneiden.
Günstige Formen machen es gut für große Teile und kleine Serien; Verpackungslinien machen es schnell.
Rechnen Sie mit dünnen Ecken, einer genauen Seite und einem beschnittenen Rand.