Урок 2.4Придать формуГлава 2 · Формование пластмасс и резины

Термоформование

Нагретый лист, присасываемый к форме

Термоформовка нагревает плоский пластиковый лист, пока он не станет мягким, а затем вакуумом или давлением воздуха натягивает его на форму или в форму. Так делают стаканчики для йогурта, блистерные упаковки, крышки для еды навынос и внутренние панели дверей холодильников. Формы простые и дешёвые, поэтому метод подходит и для малых серий, и для огромных объёмов упаковки.

Фото: Rlsheehan, CC BY-SA 3.0, через Wikimedia Commons

Вакуумная формовка · 4 шага в разрезеЦифры в кружках соответствуют шагам ниже. Четыре панели показывают один цикл вакуумной формовки, самого распространённого вида.

Как это работает

Зажмите и нагрейте. Рамка зажимает края пластикового листа. Инфракрасные нагреватели (горячие панели, греющие инфракрасным излучением) прогревают его, пока он не станет мягким и резиноподобным, но не жидким.
Провисание и подъём. Мягкий лист провисает под собственным весом. Форма поднимается ему навстречу, либо лист опускается на форму.
Вакуум. Насос откачивает воздух через мелкие отверстия в форме. Атмосферное давление плотно прижимает лист к поверхности формы. При формовке давлением сверху дополнительно давит сжатый воздух, что даёт более чёткую детализацию.
Охладите, извлеките, обрежьте. Пластик остывает на форме от секунд до минуты и становится жёстким. Деталь снимают, а лишний лист вокруг неё обрезают ножом, прессом или фрезером (вращающимся резцом).

Для тонкой упаковки лист идёт с рулона и непрерывно проходит через машину; тяжёлые детали, такие как ванны, делают из толстых нарезанных листов, по одному.

Ключевые факты

Материалы: Листы термопластов: полистирол, PET, полипропилен, ABS, PVC, акрил, поликарбонат
Типичные детали: Стаканчики и лотки для еды, блистеры, крышки, внутренние панели холодильников, ванны, панели грузовиков, кожухи машин
Размер детали: От небольших блистеров в несколько сантиметров до деталей длиной в несколько метров
Точность: Обычно около ±0,5 мм или грубее; точна только сторона, касающаяся формы
Качество поверхности: Одна сторона копирует форму; другая сторона — собственная поверхность листа
Подходящая партия: От нескольких деталей (прототипы, дисплеи) до миллионов упаковочных изделий
Стоимость оснастки и оборудования: Формы — от нескольких сотен долларов (дерево, смола) до десятков тысяч (алюминиевые с водяным охлаждением); машины — от нескольких тысяч до более миллиона долларов для упаковочных линий
Скорость: Тяжёлые детали — несколько минут на цикл; упаковочные линии — много циклов в минуту, в каждом формуются десятки стаканчиков

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Дешёвые, быстро изготавливаемые формы
Возможны очень крупные детали
Быстро и дёшево для тонкой упаковки
Хорошо для малых серий и прототипов

Ограничения

Стенки истончаются там, где лист растягивается сильнее всего, например в глубоких углах
Только оболочки с одной открытой стороной
Обрезка тратит лист впустую, хотя отходы обычно измельчают и используют повторно
Нельзя получить рёбра, бобышки или отверстия за один шаг, в отличие от литья под давлением

Где применяется

Пищевая упаковкаСтаканчики для йогурта, лотки для мяса, контейнеры-раскладушки, крышки для напитков
Торговая упаковкаБлистеры, витринные упаковки для инструментов и игрушек
Бытовая техникаВнутренние панели дверей и камер холодильников
ТранспортПанели грузовиков и тракторов, панели салонов самолётов
Дом и медицинаВанны, душевые поддоны, лотки для медицинских приборов

Как узнать процесс

Тонкая оболочка из ровно выглядящего пластика с плоским ободком (фланцем) в месте обрезки.
Одна сторона чёткая и детальная, другая — мягко скруглённые копии той же формы.
Более тонкие, иногда побелевшие стенки в глубоких углах, где лист растянулся сильнее всего.
Крошечные бугорки или точки на поверхности от вакуумных отверстий в форме.

Сравните с

Литьё под давлением2.1заполняет закрытую полость, давая рёбра, отверстия и переменную толщину, но формы стоят гораздо дороже.Выдувное формование2.3тоже растягивает горячий пластик по форме, но раздувает трубу до замкнутой полой формы.Штамповка и глубокая вытяжка4.2металлический «родственник»: пуансон и матрица вдавливают лист в форму.

Смотрите

Formech · Короткое понятное объяснение от производителя машин

The Invention Laboratory · Крупные планы каждого шага на реальной детали

Factories · Промышленная термоформовка на заводе

Angel-Thermoforming Machine (Yiyou&Hongyouxing) · Высокоскоростная линия, формующая и укладывающая стаканчики из рулона

Смотреть реальные фото

Википедия: Термоформовка — тонкий и толстый лист, вакуум, давление и пуансонная подпорка, с примерами форм
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Нагрейте лист, вакуумом притяните его к форме, охладите, обрежьте.
Дешёвые формы делают метод хорошим для крупных деталей и малых серий; упаковочные линии делают его быстрым.
Ожидайте тонкие углы, одну точную сторону и обрезанный ободок.