Thermoformen ist ein Kunststoffherstellungsverfahren, bei dem thermoplastische Platten mithilfe von Formen in bestimmte Formen gebracht werden. Das Verfahren ist einfach und umfasst zwei wichtige Schritte: Erhitzen und Formen. Es können verschiedene Materialien wie Polystyrol, Celluloseacetatbutyrat, ABS, Acryl, PVC, Polypropylen und Polyethylen verwendet werden. Das Verfahren liefert eine hohe Oberflächenqualität, die von der Oberflächenbeschaffenheit der Form abhängt.

Prozessbeschreibung

Beim Thermoformen wird eine flache thermoplastische Folie erwärmt, bis sie biegsam wird, und dann mit Hilfe von Vakuum, Druck oder mechanischer Kraft geformt. Das Verfahren, das auch als Vakuumtiefziehen, Drucktiefziehen, Blasformen oder mechanisches Tiefziehen bezeichnet wird, besteht aus dem Erhitzen (über äquidistant angeordnete Heizstrahler) und dem Formen. Die Kunststoffplatte, die mit Klammern über einem Formhohlraum befestigt wird, erweicht unter Hitze und wird durch Vakuum oder Druck durch Löcher am Boden der Form in die Form gezogen. Nach dem Abkühlen wird das geformte Teil entnommen.

Anwendungen des Thermoformens

Das Thermoformen wird zur Herstellung einer breiten Palette von Produkten verwendet, darunter:

- Offene Kunststoffplatten und -behälter

- Lebensmittelbehälter und -verpackungen

- Kühlschranktürverkleidungen

- Kunststoffschilder und -displays

- Haushaltsgeräte (z. B. Waschbecken, Badewannen, Duschwände)

- Automobilteile, insbesondere Innenausstattung

- Kleine Bootsrümpfe

- Konturierte Oberlichter

- Elektrische Gehäuse

- Braille-Textseiten

- Ausstattung der Schränke  

Materialien

Zu den für das Thermoformen geeigneten Materialien gehören:

- Polystyrol

- Celluloseacetatbutyrat

- Zelluloseacetat

- ABS

- Acryl

- PVC

- Polypropylen

- Polyethylen

Gestaltungsrichtlinien

Zur Optimierung der Thermoformungsergebnisse sollten Sie Folgendes beachten:

- Maximale Blechdicke: ~3 mm; das Minimum variiert je nach Material (0,05-0,5 mm).

- Mindestquerschnitt: 25 mm²; maximale Abmessungen: 7,5 m × 2,5 m.

- Böschungswinkel: ≥1°.

- Toleranzbereich: 0,025-2 mm, abhängig von der Form.

- Dickentoleranz: ~20%.

- Eckenradius: Größer als die Produktdicke.

- Beschränkungen: Es können keine großen Flächen mit Löchern hergestellt werden; Merkmale wie Schriftzüge, Rippen oder Vorsprünge sind kostspielig.

- Komplexität der Form: Mäßig.

Prozess-Variationen

Es gibt verschiedene Varianten des Thermoformens, die für unterschiedliche Produkte und Materialien geeignet sind:

1. Vakuum-Tiefziehen

In der Form wird ein Vakuum erzeugt, um die Kunststoffplatte zu formen. Die Druckgrenze liegt bei ~1 atm. Die Luft wird über eine Saugpumpe abgesaugt, die an Löcher am Boden der Form angeschlossen ist.

2. Druck-Tiefziehen (Blasformen)

Durch den Luftdruck (3-4 atm) wird die Kunststoffplatte verformt, ähnlich wie beim Glasblasformen. Durch eine Öffnung an der Oberseite der Form wird die Restluft abgeführt, und an der Unterseite befinden sich Entlüftungsöffnungen.

3. Männliche und weibliche Formen  

Männliche Formen (konvex): Der Kunststoff verformt sich über der Form, wobei die Abmessungen der Innenfläche mit denen der Form übereinstimmen. Erfordert Vakuum.

Matrizenformen (konkav): Der Kunststoff verformt sich in der Form, wobei die Außenabmessungen der Form entsprechen. Kompatibel mit jedem Drucktyp.

4. Mechanische Thermoformung

Verwendet sowohl Patrizen- als auch Matrizenformen, um die erhitzte Kunststoffplatte ohne Vakuum oder Druck zu pressen und sie durch direkte Formpressung zu formen.

Wirtschaftliche Überlegungen

Produktionsrate: 60-360 Teile/Stunde, geeignet für die Großserienproduktion.

Vorlaufzeit: Gemessen in Tagen.

Automatisierung: Vollständig automatisierbar für hohe Leistung.

Werkzeugausstattung: Mehrere Formen pro Maschine erhöhen die Effizienz; die Kosten für die Werkzeuge variieren je nach Komplexität.

Maschinenkosten: Einfache Maschinen sind gering bis moderat, automatisierte Systeme sind teuer.

Arbeitskosten: Gering bis moderat, je nach Produkt und Menge.

Vorteile des Thermoformens

- Ausgezeichnete Oberflächengüte, abhängig von der Qualität der Form.

- Im Gegensatz zu vielen anderen Kunststoffherstellungsverfahren gibt es keine Trennlinien.

- Minimale Nachbearbeitung erforderlich.

- Geeignet für verschiedene Materialien, ideal für industrielle Verpackungen.

Nachteile des Thermoformens

- Kunststoffplatten sind teurer als Rohgranulat.

- Übermäßige Ausdünnung an scharfen Ecken.

- Mehrere Parameter (Temperatur, Vakuumdruck, Spannkraft) erfordern eine präzise Steuerung.