El termoformado es un proceso de fabricación de plásticos bien establecido, pero a menudo se subestima o se malinterpreta. Explorémoslo más a fondo y aclaremos su potencial.

Dordan colabora con Nike en una caja termoformada para las zapatillas SB Green Lobster

Visión general

• Los moldes de termoformado se han vuelto más complejos, pero su coste es sólo una cuarta parte del de los moldes de inyección.
• Los avances en resinas, materiales de lámina y herramientas han permitido que el termoformado se extienda a nuevas aplicaciones.
• Dordan señala que cada vez hay más demanda de bandejas de plástico termoformado de uso doméstico para el montaje automatizado.

Los avances en materiales, utillaje y tecnología siguen difuminando las fronteras entre los procesos más adecuados para aplicaciones específicas. El termoconformado se utiliza para fabricar una amplia gama de productos, desde envases ligeros de paredes finas hasta paneles y piezas gruesas de gran tamaño, al servicio de industrias como la automovilística, agrícola, de la construcción, médica y aeroespacial.

Fundamentos del termoformado

El termoformado implica el uso del vacío o de la presión. En el proceso de termoformado, una lámina de plástico flexible calentada se estira hacia la forma del molde mediante presión de vacío. Formed Plastics Inc. explica: "Dado que la presión se aplica solo a un lado de la lámina de plástico, el termoformado se suele utilizar para piezas con diseños relativamente sencillos y una textura mínima."

En cambio, el moldeo por presión utiliza una presión de aire adicional para empujar la lámina de plástico dentro del molde, de forma similar al moldeo por soplado. "La presión combinada en ambos lados de la lámina crea ricas texturas en el molde y permite geometrías más complejas que el moldeo por vacío no puede reproducir", señalan. "Si su pieza requiere socavados, radios estrechos o texturas afiladas, el moldeo por presión suele ser la mejor opción".

Las principales ventajas del termoformado son el coste relativamente bajo de los moldes y la capacidad de producir series de bajo volumen de forma económica. Hay varios materiales adecuados para el termoformado, como ABS, acrílico, policarbonato, Kydex (acrílico/PVC) y PET modificado con glicol (PETG).

Repensar el moldeo a presión

Jay Waddell, veterano del sector con más de 40 años de experiencia, fundó Plastic Concepts & Innovations LLC en 1999. Su empresa de consultoría se especializa en el termoformado de chapas de alta resistencia/recorte. Waddell cree que a menudo se infravalora el moldeo por presión, sobre todo porque está entrando en mercados tradicionalmente dominados por el moldeo por inyección. "El moldeo por presión ofrece un alto grado de flexibilidad en el diseño", explica, y señala que hoy en día son más las empresas que adoptan el moldeo por presión que hace 15-20 años, cuando sólo unas pocas lo utilizaban.

El termoformado de alta resistencia suele producir piezas de gran tamaño, lo que puede acarrear elevados costes de envío. Por ello, las empresas que sirven a estos mercados suelen ser regionales, con tiradas de producción que oscilan entre 500 y 10.000 piezas. Este proceso compite con otros métodos de fabricación, como el moldeo rotacional, la espuma estructural y el conformado metálico.

Avances en moldes de termoformado

Los moldes de termoformado también se han vuelto más sofisticados. Según Waddell, el coste de los moldes es aproximadamente 25% del coste de los moldes de inyección, lo que ofrece importantes ventajas económicas, sobre todo para trabajos de tirada corta. "Los plásticos médicos se han convertido en un mercado importante para el termoconformado de alta resistencia", afirma, señalando productos como carcasas de pantallas y paneles de equipos. Los fabricantes de vehículos recreativos, embarcaciones y equipos agrícolas y de construcción prefieren los paneles de plástico al metal por su durabilidad y ligereza, lo que contribuye a importantes avances en el termoformado de alta resistencia en estos sectores.

Catalizadores aditivoscon sede en Westerville (Ohio), ha logrado un importante avance en la fabricación de moldes de gran espesor. La empresa, fundada por Darrell Stafford y Rick Shibko, ambos antiguos ingenieros de automoción de Honda, ha desarrollado materiales patentados que permiten que sus piezas de molde impresas en 3D duren miles de ciclos.

Impresión 3D: ¿Amiga o enemiga?

Algunos fabricantes de termoformado de alta resistencia ven la impresión 3D con escepticismo, temiendo que pueda suponer una amenaza para los pedidos de tiradas cortas. Sin embargo, Waddell considera que son tecnologías complementarias. "Creo que los termoformadores de gran tonelaje podrían querer invertir en impresoras 3D para crear prototipos rápidamente y hacer ajustes sin tener que volver atrás y rehacer todo el proceso antes de la producción completa", afirma.

Conor Carlin, Director General de Illig North America, fabricante alemán de maquinaria, destaca cómo los avances en resinas, materiales de lámina y herramientas han permitido que el termoformado satisfaga la demanda de piezas ultraligeras con excelentes propiedades de barrera, lo que aporta beneficios tanto económicos como medioambientales. Carlin también señala que los controles de las máquinas son cada vez más inteligentes y se adaptan a los protocolos de la Industria 4.0.

Uso de rPET para envases de alimentos mixtos

Illig Maschinenbau GmbH & Co. KG lleva mucho tiempo comprometida con el desarrollo de la tecnología de termoformado de etiquetado en molde (IML-T). En los dos últimos años, la empresa ha colaborado con el Grupo PFF para suministrar maquinaria de procesado que permite la producción de un nuevo concepto de envasado alimentario. Este sistema, conocido como IMPAC-T, permite la producción de envases mixtos-rPET (PET reciclado) con envases de cartón en un solo proceso.

PFF señala que el uso de rPET ofrece oportunidades a industrias como la láctea para pasar del polipropileno tradicional a envases de economía circular. Alston Dairy fue la primera en adoptar el nuevo envase IMPAC-T para algunos de sus productos de yogur. PFF afirma que el proceso de fabricación en línea consume menos energía y permite mayores niveles de PET reciclado postconsumo, alcanzando al menos 50% de contenido reciclado, con potencial para 100%. Los envases de cartón utilizan hasta 100% de residuos postconsumo, y todas las materias primas proceden de productos forestales sostenibles certificados. Los consumidores pueden separar fácilmente el plástico y la tarjeta para su posterior reciclado, y estos materiales pueden reutilizarse en nuevos envases. El proceso IMPAC-T reduce la huella de carbono en 46% en comparación con los sistemas de ensamblaje actuales.

El etiquetado en molde para termoformado (IML-T) está contribuyendo a aumentar el uso de PET reciclado frente al polipropileno en aplicaciones de envases alimentarios. Imagen por cortesía de Illig Maschinenbau GmbH & Co. KG.

Ventajas del termoformado para envases de pared delgada

Sven Engelmann, colega de Carlin, señala que el termoformado es uno de los mejores procesos para conseguir los espesores de pared más finos con alta resistencia a la carga superior para envases rígidos de pared fina. Engelmann, responsable de tecnología de envasado de Illig Maschinenbau y miembro de la junta directiva de la SPE European Thermoforming Division, añade:

• Los espesores de pared finos ofrecen ventajas económicas y medioambientales.
• La rapidez de los procesos se traduce en un mayor rendimiento.
• Los costes de los moldes de termoformado son inferiores a los del moldeo por inyección.
• La mayoría de las aplicaciones de termoformado sólo requieren medio molde.

Steve Zamprelli, Vicepresidente de Formed Plastics, una empresa de Long Island (Nueva York) con 77 años de historia, explica algunas de las ventajas del termoformado:

• Suele ser un proceso de baja tensión que produce piezas más resistentes con menos preocupación por el alabeo o la distorsión.
• Una comercialización más rápida, a menudo con menores costes de utillaje, permite realizar ajustes fácilmente durante el procesamiento secundario.
• Puede ajustar el grosor de la pared del material y utilizar varios materiales en el mismo molde.
• Los fabricantes pueden producir piezas más grandes con costes más bajos y cantidades más pequeñas.

Dordan: Reducción de costes de utillaje y aumento de la productividad

Dordan Manufacturing Inc, una empresa familiar de Woodstock, Illinois, con 61 años de historia, se ha consolidado como líder en el termoformado de paredes finas para productos como vasos de bebidas, tapas y envases de alimentos. Chandler Slavin-Bond, Director de Marketing de Dordan, destaca las importantes ventajas del termoformado frente al moldeo por inyección, sobre todo en la reducción de costes de molde y el aumento de la velocidad de producción. "Comparado con el moldeo por inyección, el termoformado ofrece un ahorro considerable en costes de molde y mejoras en la productividad", afirma.

Además, señala que el termoformado de doble lámina -un proceso que fabrica componentes de plástico huecos de doble o múltiple capa- está ganando terreno en el mercado del moldeo por soplado industrial. "Al igual que el moldeo por inyección, los moldes de termoformado de doble lámina son más baratos que los de soplado y pueden producir formas más complejas".

Slavin-Bond añade además que los factores macroeconómicos están impulsando el crecimiento de otra área de productos: las bandejas de plástico termoformado utilizadas en el montaje automatizado de piezas. Estas bandejas rígidas de paredes finas se utilizan para colocar con precisión los componentes en las líneas de montaje.

El papel de Dordan en el termoformado de la caja de zapatillas Nike SB Green Lobster es un ejemplo notable de superación de las limitaciones de producción. Nike comercializó las zapatillas entre los entusiastas del monopatín, utilizando el tema de la langosta y diseñando una caja termoformada que se asemejaba a una bolsa de pesca utilizada en los barcos comerciales. La caja tenía un panel acrílico de 1/8 de pulgada de grosor diseñado para parecer un lago helado.

El creciente reconocimiento del termoformado

A pesar de estas innovaciones y avances, Waddell señala que muchas personas aún no comprenden del todo las capacidades del termoformado. "No conocen el conformado de doble lámina o a presión, ni lo que se puede conseguir con estos procesos. Piensan que todo tiene que ser moldeado por inyección". Sin embargo, a medida que líderes del sector como Waddell, Carlin, Engelmann y Slavin-Bond sigan promoviendo el termoformado y sus diversas capacidades, es probable que aumente el conocimiento de esta tecnología.

Si desea ver más ejemplos de piezas termoformadas innovadoras, consulte el pase de diapositivas de PlasticsToday, en el que se muestran algunos de los ganadores del concurso. SPE Thermoforming Division's concurso bienal de piezas, celebrado durante la reunión de la asociación en Cleveland del 23 al 26 de octubre.

Fuente original:

https://www.biketo.com/news/53743.html