Dieptrekken is een beproefd kunststofproductieproces, maar het wordt vaak onderschat of verkeerd begrepen. Laten we dit verder onderzoeken en het potentieel ervan verduidelijken.

Dordan werkt samen met Nike aan thermovormschoenendoos voor SB Green Lobster Sneakers

Overzicht

• Dieptrekmatrijzen zijn complexer geworden, maar hun kosten zijn slechts ongeveer een kwart van die van spuitgietmatrijzen.
• Dankzij de vooruitgang op het gebied van harsen, plaatmaterialen en gereedschappen heeft thermovormen zich kunnen uitbreiden naar nieuwe toepassingen.
• Dordan merkt op dat er steeds meer vraag is naar thermogevormde kunststof trays voor geautomatiseerde assemblage.

Door de vooruitgang in materialen, gereedschappen en technologie vervagen steeds meer de grenzen tussen de meest geschikte processen voor specifieke toepassingen. Thermovormen wordt gebruikt voor de productie van een breed scala aan producten, van lichtgewicht dunwandige verpakkingen tot dikke, grote panelen en onderdelen voor sectoren als de auto-industrie, de landbouw, de bouw, de medische sector en de lucht- en ruimtevaart.

Grondbeginselen van thermovormen

Bij thermovormen wordt vacuüm- of drukvorming toegepast. In het vacuümvormproces wordt een verwarmde, flexibele kunststofplaat door vacuümdruk naar een vorm getrokken. Formed Plastics Inc. legt uit: "Omdat er maar op één kant van de kunststofplaat druk wordt uitgeoefend, wordt vacuümvormen meestal gebruikt voor onderdelen met relatief eenvoudige ontwerpen en minimale textuur."

Drukvormen daarentegen gebruikt extra luchtdruk om de kunststofplaat in de matrijs te duwen, vergelijkbaar met blazen. "De gecombineerde druk aan beide zijden van de plaat creëert rijke texturen in de matrijs en maakt complexere geometrieën mogelijk die vacuümvormen niet kan nabootsen," merken ze op. "Als uw onderdeel ondersnijdingen, krappe radii of scherpe texturen vereist, is drukvormen vaak de betere keuze."

De belangrijkste voordelen van thermovormen zijn de relatief lage matrijskosten en de mogelijkheid om economisch kleine series te produceren. Diverse materialen zijn geschikt voor thermovormen, waaronder ABS, acryl, polycarbonaat, Kydex (acryl/PVC) en glycol-gemodificeerd PET (PETG).

Drukvormen heroverwegen

Jay Waddell, een veteraan uit de sector met meer dan 40 jaar ervaring, richtte Plastic Concepts & Innovations LLC in 1999. Zijn adviesbureau is gespecialiseerd in thermovormen voor zware toepassingen/trimplaten. Waddell is van mening dat drukvormen vaak onderschat wordt, vooral omdat het markten betreedt die traditioneel gedomineerd werden door spuitgieten. "Drukvormen biedt een hoge mate van ontwerpflexibiliteit", legt hij uit, waarbij hij opmerkt dat meer bedrijven tegenwoordig drukvormen toepassen dan 15-20 jaar geleden, toen slechts een paar bedrijven het gebruikten.

Dieptrekken voor zware toepassingen produceert meestal grote onderdelen, wat kan leiden tot hoge transportkosten. Daarom zijn bedrijven die deze markten bedienen vaak regionaal, met productieseries van 500 tot 10.000 onderdelen. Dit proces concurreert met andere productiemethoden, zoals rotatiegieten, structuurschuim en metaalvormen.

Vooruitgang op het gebied van dieptrekvormen

Dieptrekmatrijzen zijn ook geavanceerder geworden. Volgens Waddell bedragen de matrijskosten ongeveer 25% van de kosten van spuitgietmatrijzen, wat aanzienlijke economische voordelen biedt, vooral voor opdrachten in kleine series. "Medische kunststoffen zijn een belangrijke markt geworden voor thermovormen voor zwaar gebruik", zegt hij, wijzend op producten zoals behuizingen voor beeldschermen en panelen voor apparatuur. Fabrikanten van recreatievoertuigen, boten en landbouw- en bouwmachines verkiezen kunststof panelen boven metaal vanwege hun duurzaamheid en lichte gewicht, wat bijdraagt aan de aanzienlijke vooruitgang in thermovormen voor zware toepassingen in deze sectoren.

Additief gereedschap voor katalysegevestigd in Westerville, Ohio, heeft een belangrijke doorbraak bereikt in de productie van dikke matrijzen. Het bedrijf, opgericht door Darrell Stafford en Rick Shibko, beiden voormalig auto-ingenieurs bij Honda, ontwikkelde zelf ontwikkelde materialen waardoor hun 3D-geprinte matrijsonderdelen duizenden cycli meegaan.

3D printen: Vriend of vijand?

Sommige fabrikanten van zware thermovormen staan sceptisch tegenover 3D-printen, omdat ze vrezen dat het een bedreiging kan vormen voor korte orders. Waddell ziet ze echter als complementaire technologieën. "Ik denk dat dieptrekbedrijven voor zware toepassingen misschien willen investeren in 3D-printers om snel prototypes te maken en aanpassingen te doen zonder terug te hoeven gaan en het hele proces opnieuw te doen voor de volledige productie", zegt hij.

Conor Carlin, Managing Director van Illig North America, een Duitse machinefabrikant, benadrukt hoe ontwikkelingen in hars, plaatmaterialen en gereedschappen het thermovormen mogelijk hebben gemaakt om te voldoen aan de vraag naar ultralichtgewicht onderdelen met uitstekende barrière-eigenschappen, wat zowel economische als milieuvoordelen oplevert. Carlin merkt ook op dat machinebesturingen slimmer worden en zich aanpassen aan Industrie 4.0 protocollen.

Gebruik van rPET voor gemengde voedselcontainers

Illig Maschinenbau GmbH & Co. KG zet zich al lange tijd in voor de ontwikkeling van in-mold labeling thermoforming (IML-T) technologie. In de afgelopen twee jaar heeft het bedrijf samengewerkt met PFF Group om verwerkingsmachines te leveren die de productie van een nieuw verpakkingsconcept voor levensmiddelen mogelijk maken. Dit systeem, bekend onder de naam IMPAC-T, maakt de productie mogelijk van gemengde-rPET (gerecycled PET) verpakkingen met kaartverpakkingen in één enkel proces.

PFF merkt op dat het gebruik van rPET kansen biedt voor industrieën zoals de zuivelindustrie om over te stappen van traditionele polypropyleen naar circulaire economieverpakkingen. Alston Dairy was de eerste die de nieuwe IMPAC-T verpakking gebruikte voor een aantal van hun yoghurtproducten. PFF stelt dat het inline productieproces minder energie verbruikt en hogere niveaus van post-consumer gerecycled PET mogelijk maakt, waarbij ten minste 50% gerecycled materiaal wordt bereikt, met een potentieel van 100%. Voor kaartverpakkingen wordt tot 100% post-consumer afval gebruikt en alle grondstoffen zijn afkomstig van gecertificeerde duurzame bosbouwproducten. Consumenten kunnen het plastic en karton gemakkelijk scheiden voor verdere recycling en deze materialen kunnen opnieuw worden gebruikt in nieuwe verpakkingen. Het IMPAC-T proces vermindert naar verluidt de koolstofvoetafdruk met 46% vergeleken met de huidige assemblagesystemen.

In-mold labeling voor thermoforming (IML-T) draagt bij aan het toegenomen gebruik van gerecycled PET ten opzichte van polypropyleen in toepassingen voor voedselverpakkingen. Afbeelding met dank aan Illig Maschinenbau GmbH & Co. KG.

Voordelen van thermovormen voor dunwandige verpakkingen

Sven Engelmann, een collega van Carlin, wijst erop dat thermovormen een van de beste processen is om de dunste wanddiktes met een hoge topbelastbaarheid te bereiken voor stijve dunwandige verpakkingen. Engelmann, die hoofd verpakkingstechnologie is bij Illig Maschinenbau en bestuurslid is van de SPE European Thermoforming Division, voegt hieraan toe:

• Dunne wanddiktes bieden economische en milieuvoordelen.
• Snelle processen resulteren in een hogere output.
• De matrijskosten van thermovormen zijn lager dan die van spuitgieten.
• Voor de meeste thermovormtoepassingen is slechts een halve vorm nodig.

Steve Zamprelli, Vice President van Formed Plastics, een bedrijf met 77 jaar geschiedenis gevestigd in Long Island, New York, gaat in op enkele voordelen van thermovormen:

• Het is meestal een proces met weinig spanning dat sterkere onderdelen produceert met minder kans op kromtrekken of vervorming.
• Een snellere time-to-market, vaak met lagere gereedschapskosten, maakt eenvoudige aanpassingen tijdens de secundaire verwerking mogelijk.
• Het kan de wanddikte van het materiaal aanpassen en meerdere materialen op dezelfde mal gebruiken.
• Fabrikanten kunnen grotere onderdelen produceren tegen lagere kosten en in kleinere hoeveelheden.

Dordan: Gereedschapskosten verlagen en productiviteit verhogen

Dordan Manufacturing Inc., een familiebedrijf in Woodstock, Illinois, met een geschiedenis van 61 jaar, heeft zich gevestigd als leider op het gebied van dunwandig thermovormen voor producten als drankbekers, deksels en voedselverpakkingen. Chandler Slavin-Bond, Chief Marketing Officer van Dordan, benadrukt de aanzienlijke voordelen van thermovormen ten opzichte van spuitgieten, met name op het gebied van matrijskostenreductie en een hogere productiesnelheid. "Vergeleken met spuitgieten biedt thermovormen een aanzienlijke besparing op matrijskosten en een verbetering van de productiviteit", zegt ze.

Daarnaast merkt ze op dat twin-sheet thermovormen - een proces waarbij holle kunststofonderdelen met twee of meer lagen worden gemaakt - steeds populairder wordt op de industriële blaasgietmarkt. "Net als bij spuitgieten zijn twin-sheet thermovormen goedkoper dan blaasvormen en kunnen ze complexere vormen produceren."

Slavin-Bond voegt verder toe dat macro-economische factoren de groei van een ander productgebied stimuleren: thermogevormde kunststof trays voor geautomatiseerde assemblage van onderdelen. Deze stijve, dunwandige trays worden gebruikt om onderdelen nauwkeurig te positioneren op assemblagelijnen.

Dordans rol in het thermovormen van de Nike SB Green Lobster sneakerdoos is een opmerkelijk voorbeeld van het overwinnen van productiebeperkingen. Nike bracht de sneakers op de markt voor skateboardfanaten door een kreeftenthema te gebruiken en een thermogevormde doos te ontwerpen die leek op een vistas die gebruikt wordt op commerciële boten. De doos bevatte een 1/8-inch dik acrylpaneel dat eruitzag als een bevroren meer.

De groeiende erkenning van thermovormen

Ondanks deze innovaties en vooruitgang wijst Waddell erop dat veel mensen de mogelijkheden van thermovormen nog steeds niet volledig begrijpen. "Ze weten niets van twin-sheet of drukvormen, of wat er met deze processen kan worden bereikt. Ze denken dat alles spuitgieten is. Maar omdat marktleiders als Waddell, Carlin, Engelmann en Slavin-Bond het thermovormen en de diverse mogelijkheden ervan blijven promoten, zal het bewustzijn over deze technologie waarschijnlijk toenemen.

Kijk voor meer voorbeelden van innovatieve thermovormonderdelen naar PlasticsToday's diavoorstelling, die enkele van de winnaars van de wedstrijd laat zien. SPE's Thermoforming Divisie tweejaarlijkse onderdelenwedstrijd, gehouden tijdens de bijeenkomst van de vereniging in Cleveland van 23-26 oktober.

Oorspronkelijke bron:

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