Termoformare

Termoformare este o tehnica care implica luarea unui material sub formă de placă ( sticlă , plastic ,  etc. ), la căldură să se înmoaie și să ia această ductilității pentru modelarea cu o matriță. Materialul se întărește atunci când se răcește, păstrând această formă.

În cazul termoformării din plastic, materialul utilizat este cel mai adesea sub formă de bobină, de îndată ce grosimea înainte de termoformare este sub doi milimetri.

În cazul sticlei, aceasta constă în așezarea rece sau a mai multor foi de sticlă, posibil colorate, pe o formă refractară, a căror relief vor urma în timpul arderii .

Un proces puțin cunoscut, dar omniprezent

Piesele din plastic sunt peste tot, dar puțini își cunosc procesele de fabricație și implementarea lor; una dintre cele mai puțin cunoscute publicului larg, dar totuși eficientă este termoformarea.

În viața de zi cu zi

Multe piese din plastic sunt termoformate: cupe, vase de iaurt, majoritatea ambalajelor ( blistere ) etc.

Sunt potrivite și carcase de protecție pentru componente electronice, mașini sau chiar piese ale caroseriei auto (de exemplu: bare de protecție ).

În produsele alimentare și de consum, termoformarea este, de asemenea, folosită foarte mult. Este un material care nu se descompune și nu se deteriorează în funcție de temperatură și care, prin urmare, permite conservarea alimentelor pentru un anumit timp. Pentru unele mărci, poate fi, de asemenea, complet transparent, permițând astfel consumatorului să vadă exact ce cumpără.

În întreprinderi

Pentru a facilita depozitarea și transportul pieselor, pot fi create suporturi adaptate geometriei acestora. Aceasta se numește adesea tăvi de manipulare sau transport. Termoformarea se pretează perfect la crearea de depozite și pene cu dimensiuni care pot ajunge la cele ale unui palet de manipulare . Se pot adăuga multe specificități. Pentru finisare, putem crea conductoare, antidisipative, ESD sau echipate cu mânere de prindere.

Termoformarea poate fi găsită în fabricarea semnelor sau chiar în producția de publicitate sau afișaje la punctul de vânzare (POS).

Ce se poate termoforma?

Termoformarea oferă numeroase posibilități de realizare, părți cu grosime subțire și dimensiuni mici, cum ar fi oale de iaurt, la căzi. Este posibil să se fabrice piese între 0,1 și 15  mm grosime cu dimensiuni de până la 4,5 × 2,3  m și chiar mai mari.

Piesele complexe cu tăieturi subțiri pot fi fabricate.

Materiale

Pentru termoformare, se utilizează materiale termoplastice care se deformează la încălzire, spre deosebire de materialele termorezistente care, odată utilizate, nu mai pot fi „topite”.

Cu toate acestea, nu toate materialele termoplastice sunt termoformabile. Aceștia sunt polimeri amorf sau semi-cristalin cu rate de cristalinitate scăzute (cu cât această rată este mai mare, cu atât va fi mai necesară încălzirea).

Cei mai utilizați polimeri sunt:

• polistiren (PS);
• polietilenă (PE);
• polipropilenă (PP);
• policarbonat (PC);
• acrilonitril butadien stiren (ABS);
• clorură de polivinil (PVC);
• polimetil metacrilat (PMMA);
• polistiren de impact (SB).

Este obișnuit să se utilizeze combinații de mai mulți polimeri (ABS-PMMA, PS-PE).

Mai puțin frecvente, dar deosebit de utile, spumele PE pot fi, de asemenea, termoformate; eventual acoperite cu țesătură , le găsești în interiorul mașinilor, pentru acoperire și izolare fonică (căptușeală).

Materialul poate fi direct termoformat cu o folie de protecție sau un strat decorativ (imitație de lemn, piele  etc. ).

Termoformarea se realizează din semifabricate, adică materialul a fost extrudat anterior sub formă de plăci sau folie (bobine).

Majoritatea polimerilor utilizați sunt reciclabili . Utilizarea plasticului măcinat (din resturi sau produse învechite) este obișnuită și reprezintă un interes economic.

Avantaje și constrângeri

Unul dintre principalele avantaje ale termoformării este viteza relativă de pornire a producției în comparație cu alte procese, cum ar fi injecția . Într-adevăr, proiectarea și producerea sculelor fiind mai simple, fabricarea unei piese din serii mai mult sau mai puțin mari în câteva săptămâni este mult facilitată.

Mai mult, acest echipament relativ mai simplu este, de asemenea, mai puțin costisitor de produs.

Rezultă că termoformarea este un proces foarte interesant, fie pentru serii mici, medii sau mari; este deosebit de competitiv în comparație cu alte procese pentru seriile mici.

Marea dificultate a termoformării constă în faptul că nu este ușor să se prevadă răspândirea materialului pe matriță (crearea de pliuri, semne de îngheț, variații de grosime), spre deosebire de injecția căreia parametrii sunt mai puțin aleatori. Depinde de proiectant să prevadă orice inconvenient, să respecte geometria și să faciliteze producția piesei.

Operațiune

Matriță  : matrițele sunt în general din aluminiu, dar pot fi în rășină epoxidică pentru serii mici sau chiar din lemn pentru fabricarea probelor. Piesele sunt realizate cu matrițe pozitive sau negative:

• pozitiv: drapaj, matrița se sprijină pe material (cu sau fără umflare) astfel încât să se potrivească formei sale;
• negativ: matrița ajunge la nivelul plăcii, materialul apoi „se întinde” sub efectul presiunii sau al vidului (vezi diferitele tipuri de termoformare).

⇒{\ displaystyle \ Rightarrow}O matriță poate fi negativă cu părți pozitive (și invers ).

Tabel: element pe care se sprijină întreaga matriță (cutie de vid + placă + matriță) permițând deplasarea acesteia pe o axă verticală.

Platină: element pe care este așezat matrița.

Cutie de vid: cadru situat între placa de matriță și masă care permite crearea unei cutii sigilate în care se creează un vid.

Cadru superior / inferior: element care permite menținerea plăcii în timpul formării:

• cadru inferior: cadru pe care este așezată placa;
• cadru superior: îl menține în poziție.

Încălzitor superior / inferior: elementele de încălzire permit creșterea temperaturii materialului pentru a -l face maleabil .

Radiant  : element ceramic care constituie încălzitoarele.

Pistonul superior: folosit pentru a aplica o contra-matriță care servește la presarea materialului pe matriță pentru a garanta grosimile sau pentru a evita ridurile.

Principiu

Termoformarea se bazează pe fenomenul de tranziție sticloasă al materialelor termoplastice . Într-adevăr, temperatura de tranziție a sticlei a trecut, acestea din urmă sunt în stare cauciucată, ceea ce le permite să li se dea o nouă formă.

Odată ce temperatura a scăzut sub tranziția sticlei, polimerul revine la starea solidă (sticloasă).

Termoformarea are loc în următoarele faze:

1. încălzirea materialului;
2. scoaterea încălzitoarelor apoi ridicarea matriței;
3. modelarea materialului pe matriță (prin vid, sub presiune  etc. );
4. răcire (piesa rămâne pe matriță);
5. demolidarea și evacuarea piesei.

Tipologie

Există diferite metode de termoformare a unei părți:

• prin vid: vidul, creat între material și matriță, forțează materialul să se conformeze formei matriței sub efectul presiunii atmosferice (≈1 bar );
• sub presiune : modelarea este asigurată printr-o presiune de 3-4 bari (trimiterea de aer comprimat ) expulzând aerul dintre material și matriță. Această metodă permite o mai bună precizie a contururilor și distribuția grosimilor, dar instalarea este mai scumpă, aerul comprimat este, de asemenea, mai scump decât vidul;
• mucegai masculin / feminin: metodă similară cu ștanțarea la cald sau cu compresia.

• Foaie dublă (coajă dublă): dispozitiv pentru realizarea simultană a două părți ale unei piese goale și sudarea acestora Pentru a face acest lucru, pistonul superior este, de asemenea, echipat cu o pompă de vid și funcționează exact ca partea inferioară.

În funcție de mașină, este posibilă preîncălzirea plăcilor pentru a reduce timpul ciclului.

Noțiuni esențiale

Calculul grosimii unei piese

Este posibil să vă faceți o idee despre grosimea medie a unei piese din grosimea plăcii utilizate (pentru forme simple).
Calculul este relativ simplu; volumul unui material fiind același la temperatură egală:

dacă V 1 (volumul plăcii) = S 1 (suprafața plăcii * ) × E 1 (grosimea plăcii) și dacă V 2 (volumul părții) = S 2 (suprafața părții) × E 2 (grosimea părții) V1=V2prin urmareS1×E1=S2×E2asa deE2=S1S2×E1{\ displaystyle V_ {1} = V_ {2} \ qquad {\ text {prin urmare}} \ qquad {S_ {1}} \ times {E_ {1}} = S_ {2} \ times {E_ {2}} \ qquad {\ text {then}} \ qquad {E_ {2}} = {\ frac {S_ {1}} {S_ {2}}} \ times {E_ {1}}} * Zona inclusă în interiorul cadrelor.Conceptul de retragere

Majoritatea materialelor, sub efectul unei modificări de temperatură, sunt supuse fenomenului de expansiune . Când o piesă din plastic este termoformată, aceasta este adusă dincolo de temperatura sa de tranziție sticloasă .

Odată ce piesa a fost modelată, aceasta este răcită, mai întâi în matriță, apoi în exterior.

De îndată ce piesa se răcește, apare fenomenul de contracție  : cel puțin două faze de contracție sunt deci luate în considerare în timpul unui ciclu de termoformare: o fază de contracție în timpul formării și o fază de post-formare.

Contracție în timpul formării

S-a văzut anterior două tipuri de matrițe: pozitive sau negative.

• În timpul formării negative a mucegaiului, contracția va facilita eliberarea piesei (pentru matrițele cu o singură cavitate ); cu toate acestea, variația dimensiunii dintre dimensiunea matriței și piesă poate fi semnificativă în funcție de coeficientul de dilatare , acest lucru trebuie luat în considerare la proiectarea sculei.
• Pentru matrițele pozitive, variația geometriei este redusă deoarece materialul este reținut de matriță, cu toate acestea demoldarea este complicată, este necesar să proiectăm matrița cu unghiuri de relief care pot facilita demoldarea.

Odată ce piesa este ejectată, continuă să se răcească, prin urmare să se micșoreze, suma contracției în timpul formării și a contracției post-formare dă contracția totală și dimensiunile finale ale piesei.

Note și referințe

1. „  Distribuție: produse proaspete pe rafturi pentru mai mult timp - investiții industriale  ” , pe usinenouvelle.com ,7 noiembrie 1996(accesat la 10 mai 2017 ) .
2. „  Tăvi de transport și manipulare termoformate  ” , pe usinenouvelle.com ,16 mai 2017(accesat la 10 mai 2017 ) .
3. (în) Reuben Gregg Brewer , „  3 stocuri de urmărit în materiale plastice  ” , The Motley Fool ,10 mai 2017( citiți online , consultat la 10 mai 2017 ).

Vezi și tu

Articole similare

• Pierre Ciraud
• Industria prelucrătoare

linkuri externe

• Tabelul parametrilor de termoformare pentru principalele termoplastice , pe atomer.fr .

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">