Термоформование - это хорошо отлаженный процесс производства пластмасс, однако его часто недооценивают или неправильно понимают. Давайте разберемся в этом подробнее и проясним его возможности.

Дордан сотрудничает с Nike в создании термоформованной коробки для кроссовок SB Green Lobster

Обзор

• Термоформовочные формы стали более сложными, но их стоимость составляет лишь четверть от стоимости литьевых форм.
• Достижения в области смол, листовых материалов и инструментов позволили термоформованию найти новые применения.
• Дордан отмечает, что растет спрос на отечественные термоформованные пластиковые лотки, используемые для автоматизированной сборки.

Прогресс в области материалов, инструментов и технологий продолжает стирать границы между наиболее подходящими процессами для конкретных применений. Термоформование используется для производства широкого спектра продукции, от легкой тонкостенной упаковки до толстых, крупных панелей и деталей, в таких отраслях, как автомобильная, сельскохозяйственная, строительная, медицинская и аэрокосмическая.

Основы термоформования

Термоформование подразумевает использование вакуумной формовки или формовки под давлением. В процессе вакуумной формовки нагретый гибкий пластиковый лист притягивается к форме под действием вакуумного давления. Formed Plastics Inc. объясняет: "Поскольку давление прикладывается только к одной стороне пластикового листа, вакуумная формовка обычно используется для деталей с относительно простым дизайном и минимальной текстурой".

В отличие от этого, при формовании под давлением используется дополнительное давление воздуха для вдавливания пластикового листа в форму, аналогично выдувному формованию. "Комбинированное давление с обеих сторон листа создает богатую текстуру внутри формы и позволяет создавать более сложные геометрические формы, которые вакуумная формовка не может воспроизвести", - отмечают они. "Если ваша деталь требует подрезов, узких радиусов или резкой текстуры, формование под давлением часто является лучшим выбором".

Основными преимуществами термоформования являются относительно низкая стоимость пресс-формы и возможность экономичного производства небольших партий. Для термоформования подходят различные материалы, включая ABS, акрил, поликарбонат, Kydex (акрил/ПВХ) и гликоль-модифицированный ПЭТ (PETG).

Переосмысление процесса формования под давлением

Джей Уодделл, ветеран индустрии с более чем 40-летним опытом работы, основал компанию Plastic Concepts & Innovations LLC в 1999 году. Его консалтинговая фирма специализируется на термоформовании тяжелых и тонких листов. Уодделл считает, что формование под давлением часто недооценивают, особенно когда оно выходит на рынки, где традиционно доминирует литье под давлением. "Формование под давлением обеспечивает высокую степень гибкости конструкции", - объясняет он, отмечая, что сегодня все больше компаний используют формование под давлением по сравнению с тем, что было 15-20 лет назад, когда его применяли лишь немногие фирмы.

При термоформовке в тяжелых условиях обычно производятся крупные детали, что может привести к большим затратам на доставку. Поэтому компании, обслуживающие эти рынки, часто являются региональными, с тиражами от 500 до 10 000 деталей. Этот процесс конкурирует с другими методами производства, такими как ротационное формование, структурная пена и формование металла.

Достижения в области термоформовочных форм

Термоформовочные формы также стали более совершенными. По словам Уодделла, стоимость пресс-форм составляет примерно 25% от стоимости литьевых форм, что дает значительные экономические преимущества, особенно при выполнении краткосрочных работ. "Медицинские пластмассы стали основным рынком для термоформования в тяжелых условиях", - говорит он, указывая на такие продукты, как корпуса дисплеев и панели оборудования. Производители автомобилей для отдыха, лодок, сельскохозяйственной и строительной техники предпочитают пластиковые панели металлическим из-за их прочности и малого веса, что способствует значительному развитию термоформования в тяжелых условиях в этих секторах".

Инструментарий для аддитивного катализаКомпания Westerville, расположенная в штате Огайо, совершила значительный прорыв в производстве толстостенных пресс-форм. Компания, основанная Дарреллом Стаффордом и Риком Шибко, бывшими инженерами автомобильной компании Honda, разработала запатентованные материалы, позволяющие 3D-печатным деталям пресс-форм выдерживать тысячи циклов.

3D-печать: Друг или враг?

Некоторые производители термоформовочных изделий для тяжелых условий эксплуатации относятся к 3D-печати скептически, опасаясь, что она может представлять угрозу для коротких серийных заказов. Однако Уодделл рассматривает их как взаимодополняющие технологии. "Я считаю, что производители термоформовочных изделий могут захотеть инвестировать в 3D-принтеры, чтобы быстро создавать прототипы и вносить коррективы, не возвращаясь назад и не переделывая весь процесс перед полным производством", - говорит он.

Конор Карлин, управляющий директор Illig North America, немецкого производителя оборудования, рассказывает о том, как достижения в области смол, листовых материалов и инструментов позволили термоформованию удовлетворить спрос на сверхлегкие детали с отличными барьерными свойствами, обеспечивая как экономические, так и экологические преимущества. Карлин также отмечает, что системы управления оборудованием становятся все более интеллектуальными, адаптируясь к протоколам Industry 4.0.

Использование rPET для изготовления контейнеров для смешанных продуктов питания

Компания Illig Maschinenbau GmbH & Co. KG уже давно занимается разработкой технологии термоформования этикеток в пресс-форме (IML-T). В течение последних двух лет компания сотрудничала с PFF Group, поставляя технологическое оборудование, позволяющее производить новую концепцию упаковки для пищевых продуктов. Эта система, известная как IMPAC-T, позволяет производить контейнеры из смешанного ПЭТ (переработанного ПЭТ) с картонной упаковкой в рамках одного процесса.

PFF отмечает, что использование rPET открывает перед такими отраслями, как молочная промышленность, возможности для перехода от традиционного полипропилена к упаковке с циркулярной экономией. Компания Alston Dairy первой применила новую упаковку IMPAC-T для некоторых своих йогуртовых продуктов. PFF утверждает, что поточный процесс производства потребляет меньше энергии и позволяет увеличить количество переработанного ПЭТ после потребителя, достигая как минимум 50% переработанного содержимого, с потенциалом 100%. В карточной упаковке используется до 100% отходов после потребителя, а все сырье поступает из сертифицированных устойчивых лесных хозяйств. Потребители могут легко отделить пластик и карту для дальнейшей переработки, а эти материалы могут быть повторно использованы для изготовления новой упаковки. Процесс IMPAC-T, как сообщается, снижает углеродный след на 46% по сравнению с существующими системами сборки.

Термоформовочная этикетка в пресс-форме (IML-T) помогает расширить использование переработанного ПЭТ по сравнению с полипропиленом в производстве пищевой тары. Изображение любезно предоставлено компанией Illig Maschinenbau GmbH & Co. KG.

Преимущества термоформовки для тонкостенной упаковки

Свен Энгельманн, коллега Карлина, отмечает, что термоформование - один из лучших процессов для достижения минимальной толщины стенок с высокой прочностью при верхней нагрузке для жесткой тонкостенной упаковки. Энгельманн, который является руководителем отдела упаковочных технологий в компании Illig Maschinenbau и членом правления Европейского отделения термоформования SPE, добавляет:

• Тонкая толщина стенок обеспечивает экономические и экологические преимущества.
• Быстрые процессы приводят к повышению производительности.
• Стоимость пресс-форм для термоформования ниже, чем для литья под давлением.
• Для большинства видов термоформования требуется только половина формы.

Стив Зампрелли, вице-президент компании Formed Plastics, расположенной в Лонг-Айленде, штат Нью-Йорк, с 77-летней историей, подробно рассказывает о некоторых преимуществах термоформования:

• Как правило, это процесс с низким уровнем напряжения, который позволяет получать более прочные детали, не подверженные деформации или искривлению.
• Ускоренный выход на рынок, часто с меньшими затратами на оснастку, позволяет легко вносить изменения в процессе вторичной обработки.
• Он может регулировать толщину стенок материала и использовать несколько материалов на одной пресс-форме.
• Производители могут выпускать более крупные детали с меньшими затратами и в меньших количествах.

Дордан: Сокращение расходов на оснастку и повышение производительности

Семейное предприятие Dordan Manufacturing Inc. в Вудстоке, штат Иллинойс, с 61-летней историей зарекомендовало себя как лидер в области тонкостенной термоформовки для таких изделий, как стаканы для напитков, крышки и контейнеры для пищевых продуктов. Чендлер Славин-Бонд, директор по маркетингу компании Dordan, подчеркивает значительные преимущества термоформования по сравнению с литьем под давлением, в частности, снижение стоимости пресс-формы и увеличение скорости производства. "По сравнению с литьем под давлением термоформование обеспечивает значительную экономию затрат на пресс-формы и повышение производительности", - говорит она.

Кроме того, она отмечает, что двухлистовое термоформование - процесс, позволяющий производить двух- или многослойные полые пластиковые компоненты, - набирает обороты на рынке промышленного выдувного формования. "Как и литье под давлением, формы для двухлистового термоформования дешевле форм для выдувного формования и могут создавать более сложные формы".

Slavin-Bond также добавляет, что макроэкономические факторы стимулируют рост еще одной области продукции: термоформованных пластиковых лотков, используемых в автоматизированной сборке деталей. Эти жесткие тонкостенные лотки используются для точного позиционирования компонентов на сборочных линиях.

Роль Дордана в термоформовке коробки для кроссовок Nike SB Green Lobster - яркий пример преодоления производственных ограничений. Nike рекламировала кроссовки для любителей скейтборда, используя тему омаров и разработав термоформованную коробку, напоминающую рыболовную сумку, используемую на коммерческих лодках. Коробка имела акриловую панель толщиной 1/8 дюйма, напоминающую замерзшее озеро.

Растущее признание термоформования

Несмотря на эти инновации и достижения, Уодделл отмечает, что многие люди все еще не до конца понимают возможности термоформования. "Они не знают о двухлистовом формовании или формовании под давлением, а также о том, чего можно достичь с помощью этих процессов. Они думают, что все должно быть изготовлено методом литья под давлением". Однако, поскольку такие лидеры отрасли, как Waddell, Carlin, Engelmann и Slavin-Bond, продолжают пропагандировать термоформование и его разнообразные возможности, осведомленность об этой технологии, скорее всего, будет расти.

Чтобы узнать больше примеров инновационных термоформованных деталей, посмотрите слайд-шоу PlasticsToday, в котором показаны некоторые из победителей конкурса Термоформовочное подразделение компании SPE Конкурс деталей, проводимый раз в два года, состоялся во время встречи ассоциации в Кливленде 23-26 октября.

Оригинальный источник:

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