Le thermoformage est un processus de fabrication de plastique qui transforme les feuilles thermoplastiques en formes spécifiques à l'aide de moules. Le processus est simple et comporte deux étapes clés : le chauffage et le formage. Divers matériaux, tels que le polystyrène, le butyrate d'acétate de cellulose, l'ABS, l'acrylique, le PVC, le polypropylène et le polyéthylène, peuvent être utilisés. Le procédé permet d'obtenir une qualité de finition de surface élevée, qui dépend de l'état de surface du moule.

Description du processus

Le thermoformage consiste à chauffer une feuille thermoplastique plate jusqu'à ce qu'elle devienne souple, puis à la façonner en utilisant le vide, la pression ou la force mécanique. Le processus, également connu sous le nom de thermoformage sous vide, thermoformage sous pression, moulage par soufflage ou thermoformage mécanique, consiste à chauffer (au moyen de radiateurs montés à équidistance) et à former. La feuille de plastique, fixée par des pinces au-dessus d'une cavité de moule, se ramollit sous l'effet de la chaleur et est aspirée dans le moule sous l'effet du vide ou de la pression à travers les trous situés à la base du moule. Une fois refroidie, la pièce formée est retirée.

Applications du thermoformage

Le thermoformage est utilisé pour produire une large gamme de produits, notamment :

- Ouvrir les panneaux et les conteneurs en plastique

- Contenants et emballages alimentaires

- Revêtements de porte de réfrigérateur

- Enseignes et présentoirs en plastique

- Appareils ménagers (par exemple, éviers, baignoires, panneaux de douche)

- Pièces automobiles, en particulier les intérieurs

- Coques de petits bateaux

- Lanterneaux profilés

- Boîtiers électriques

- Pages de texte en braille

- Armoires à matériel  

Matériaux

Les matériaux adaptés au thermoformage sont les suivants

- Polystyrène

- Butyrate d'acétate de cellulose

- Acétate de cellulose

- ABS

- Acrylique

- PVC

- Polypropylène

- Polyéthylène

Lignes directrices pour la conception

Pour optimiser les résultats du thermoformage, il convient de prendre en compte les éléments suivants :

- Épaisseur maximale de la feuille : ~3 mm ; l'épaisseur minimale varie selon le matériau (0,05-0,5 mm).

- Section minimale : 25 mm² ; dimensions maximales : 7,5 m × 2,5 m.

- Angle de dépouille : ≥1°.

- Plage de tolérance : 0,025-2 mm, en fonction du moule.

- Tolérance d'épaisseur : ~20%.

- Rayon d'angle : Plus grand que l'épaisseur du produit.

- Limites : Il n'est pas possible de produire de grandes surfaces avec des trous ; les caractéristiques telles que le lettrage, les nervures ou les bossages sont coûteuses.

- Complexité de la forme : Modérée.

Variations du processus

Le thermoformage comporte plusieurs variantes pour s'adapter aux différents produits et matériaux :

1. Thermoformage sous vide

Un vide est créé à l'intérieur du moule pour façonner la feuille de plastique. La limite de pression est de ~1 atm. L'air est évacué au moyen d'une pompe d'aspiration reliée à des trous situés à la base du moule.

2. Thermoformage sous pression (moulage par soufflage)

La pression de l'air (3-4 atm) déforme la feuille de plastique, comme dans le cas du moulage par soufflage du verre. Un trou situé au sommet du moule permet d'évacuer l'air résiduel, tandis que des évents se trouvent à la base.

3. Moules masculins et féminins  

Moules mâles (convexes) : Le plastique se déforme sur le moule, les dimensions de la surface intérieure correspondant à celles du moule. Nécessite un vide.

Moules femelles (concaves) : Le plastique se déforme dans le moule, les dimensions de la surface extérieure correspondant à celles du moule. Compatible avec tout type de pression.

4. Thermoformage mécanique

Utilise des moules mâles et femelles pour presser la feuille de plastique chauffée sans vide ni pression, la façonnant par compression directe du moule.

Considérations économiques

Taux de production : 60-360 pièces/heure, adapté à la production en grande quantité.

Délai d'exécution : Mesuré en jours.

Automatisation : Entièrement automatisable pour un rendement élevé.

Outillage : Les moules multiples par machine augmentent l'efficacité ; les coûts d'outillage varient en fonction de la complexité.

Coût des machines : Les machines simples sont d'un coût faible à modéré ; les systèmes automatisés sont coûteux.

Coûts de main-d'œuvre : Faibles à modérés, en fonction du produit et du volume.

Avantages du thermoformage

- Excellente finition de surface, en fonction de la qualité du moule.

- Pas de lignes de séparation, contrairement à de nombreux procédés de fabrication du plastique.

- Un post-traitement minimal est nécessaire.

- Supporte divers matériaux, idéal pour l'emballage industriel.

Inconvénients du thermoformage

- Le plastique en feuilles est plus cher que les granulés bruts.

- Amincissement excessif dans les angles vifs.

- De multiples paramètres (température, pression du vide, force de serrage) nécessitent un contrôle précis.