Formowanie próżniowe
Formowanie próżniowe to uproszczona wersja termoformowania , w której arkusz tworzywa sztucznego (w różnych formach HIPS (polistyren wysokoudarowy) do produktów o niskim wpływie lub do brodzików łazienkowych ABS i zewnętrznych części pojazdów HDPE, a także różne inne rodzaje materiałów formowalnych próżniowo ) jest podgrzewany do temperatury formowania, rozciągany na formę jednopowierzchniową i dociskany do formy przez próżnię . Proces ten można wykorzystać do formowania z tworzywa sztucznego trwałych przedmiotów, takich jak znaki drogowe i osłony ochronne. Normalnie kąty pochylenia są obecne w projekcie formy (zalecane minimum 3°), aby ułatwić wyjmowanie uformowanej części z tworzywa sztucznego z formy.
Względnie głębokie części mogą być formowane, jeśli nadający się do formowania arkusz jest rozciągany mechanicznie lub pneumatycznie przed zetknięciem go z powierzchnią formy i zastosowaniem podciśnienia.
Odpowiednimi materiałami do stosowania w formowaniu próżniowym są konwencjonalne tworzywa termoplastyczne . Najpopularniejszym i najłatwiejszym w użyciu tworzywem termoplastycznym jest arkusz polistyrenu wysokoudarowego (HIPS). Jest to formowane wokół drewna, pianki strukturalnej lub odlewanej lub obrabianej aluminium formy i może mieć prawie dowolny kształt. Ten odporny na uderzenia materiał jest higieniczny i zdolny do zatrzymywania ciepła i kształtu po zastosowaniu ciepłej wody i jest powszechnie stosowany do pakowania produktów wrażliwych na smak i zapach. Formowanie próżniowe jest również odpowiednie w przypadku materiałów przezroczystych, takich jak akryl, które są szeroko stosowane w lotnictwie i kosmonautyce, takich jak zadaszenia okien kabin pasażerskich w wojskowych stałopłatach i przedziały w wiropłatach. Formowanie próżniowe jest często stosowane w klasach technologii niskiego poziomu, aby ułatwić formowanie.
Nowoczesne urządzenia do formowania próżniowego oparte są na szeregu patentów amerykańskich przyznanych w latach 1950, 1964 i 1974.
Typowe aplikacje
_(cropped).jpg)
Producenci oryginalnego sprzętu (OEM) wykorzystują grube elementy formowane próżniowo do produkcji w zakresie 250–3000 sztuk rocznie. Komponenty formowane próżniowo mogą być stosowane zamiast złożonej blachy, włókna szklanego lub formowania wtryskowego tworzyw sztucznych . Typowe przykłady branżowe, poza opakowaniami produktów, obejmują: osłony zewnętrznych kiosków i bankomatów , obudowy sprzętu do obrazowania medycznego i diagnostyki, pokrywy silnika w kabinie samochodu ciężarowego lub sprzętu budowlanego oraz elementy wykończenia wnętrza wagonu i siedzeń. Formy próżniowe są również często używane przez hobbystów do zastosowań takich jak maski i zdalnie sterowane samochody.
Częste problemy
W procesie formowania próżniowego występują pewne problemy. Wchłonięta wilgoć może się rozszerzać, tworząc pęcherzyki w wewnętrznych warstwach tworzywa sztucznego. To znacznie osłabia plastik. Można to jednak rozwiązać, susząc tworzywo sztuczne przez dłuższy czas w wysokiej temperaturze, ale poniżej temperatury topnienia. Wokół formy mogą tworzyć się sieci, co jest spowodowane przegrzaniem tworzywa sztucznego i dlatego należy je uważnie monitorować. Taśma może również wystąpić, gdy forma jest zbyt duża lub części formy są zbyt blisko siebie. Wreszcie, formowane przedmioty często przyklejają się do formy, czemu można zaradzić, stosując w formie kąt pochylenia wynoszący co najmniej trzy stopnie.
Rodzaje form
Istnieje wiele wzorów, które można wykonać za pomocą formowania próżniowego. Najbardziej pomysłowym sposobem wykorzystania formowania próżniowego jest wzięcie dowolnego małego elementu, powtórzenie go wiele razy, a następnie odkurzenie nowego wzoru w celu stworzenia bardziej spójnej formy. Formowanie próżniowe pomaga łączyć ze sobą poszczególne elementy i tworzyć jedną formę z wielu elementów, które można łatwo powielić. Stamtąd gips, beton itp. można odlać do formy plastycznej.
Wzory drewna są powszechnym materiałem do formowania próżniowego, ponieważ są stosunkowo niedrogie i umożliwiają klientowi łatwe wprowadzanie zmian w projekcie. Liczba próbek, które można uzyskać z dowolnego wzoru, zależy od wielkości części i grubości materiału. Po spełnieniu specyfikacji części, wzór jest następnie wykorzystywany do stworzenia ceramicznej formy kompozytowej lub formy z odlewu aluminiowego do regularnej produkcji. Potencjalnie istnieją sposoby na tworzenie otworów w gipsie za pomocą formy próżniowej, jeśli zreplikowane formy wykonane z formy próżniowej są wystarczająco głębokie i pozostawiono między nimi szczeliny, w których uformował się plastik. Następnie, gdy plastik zostanie użyty do odlania formy gipsowej, głębokie obszary z tworzywa sztucznego pozostawią dziury, jeśli forma nie zostanie całkowicie wypełniona.
Odlewane formy aluminiowe są odlewane w odlewni i zazwyczaj mają przez nie przebiegające linie kontrolujące temperaturę . Pomaga to ustawić ciepło formowanego tworzywa sztucznego, a także przyspieszyć proces produkcji. Formy aluminiowe mogą mieć charakter męski lub żeński i mogą być również stosowane w zastosowaniach związanych z formowaniem ciśnieniowym. Główną wadą tego typu formy jest koszt.
.jpg)
Obrabiane formy aluminiowe są jak odlewane aluminium, ale są wycinane z litego bloku aluminium za pomocą maszyny CNC i programu CAD . Zazwyczaj aluminium obrabiane maszynowo jest używane do płytkiego wyciągania części z cienkiego materiału. Zastosowania mogą obejmować opakowania i tace. Koszt jest istotnym czynnikiem w przypadku tego typu narzędzi.
kompozytowe są tańszą alternatywą dla odlewanych lub obrabianych form aluminiowych. Formy kompozytowe są zwykle wykonane z wypełnionych żywic, które zaczynają jako płyn i twardnieją z czasem. W zależności od zastosowania formy kompozytowe mogą trwać bardzo długo i wytwarzać części wysokiej jakości.
Metody wykończeniowe
Po utworzeniu formowania próżniowego z arkusza tworzywa sztucznego w większości przypadków konieczna będzie operacja wykańczająca, aby przekształcić go w użyteczny produkt. Typowe metody wykańczania formowania próżniowego obejmują:
- Gilotynowanie: Produkt jest wycinany z arkusza poprzez wciśnięcie ostrza przez produkt do matrycy znajdującej się pod spodem. Jest to czysty sposób usuwania części formowanych próżniowo z arkusza materiału. Nie wymaga wykonania specjalnego narzędzia tnącego dla pojedynczego produktu i dlatego nadaje się do małych ilości części, gdzie proste linie nie stanowią problemu. Cięcie tylko linii prostych i dość powolne podejście w porównaniu z innymi metodami wykańczania, gilotynowanie może być kosztowne w przypadku projektów obejmujących większe, bardziej złożone ilości.
- Wiercenie : jeśli wymagane są proste okrągłe otwory, ręczne wiercenie jest dobrym rozwiązaniem dla małych ilości. Aby zapewnić szybkie wiercenie otworów we właściwym miejscu, można użyć prowadnic wiertarskich. Ponieważ jest to metoda pracochłonna, nadaje się tylko do małych ilości produkcyjnych.
- Cięcie rolkowe: proces, w którym uformowany próżniowo produkt jest umieszczany na wykonanym na zamówienie nożu i przepychany przez krajarkę rolkową. Skuteczny sposób wycinania elementów formowanych próżniowo z oryginalnego arkusza materiału formowanego próżniowo. Frez może jednocześnie wycinać wszelkie niezbędne otwory, takie jak otwory kablowe lub dostępowe. Cięcie rolkowe jest odpowiednie dla dość dużych przedmiotów, gdzie nie jest wymagane precyzyjne wyrównanie. Ponieważ kształtki próżniowe i nóż są przetaczane na boki przez krajarkę rolkową, może wystąpić pewna niewspółosiowość. Cięcia rolkowego nie można używać do wykonywania otworów lub elementów w bokach kształtek próżniowych, ponieważ narzędzie tnące zawsze tnie pionowo od dołu.
- Cięcie prasą: Jest to bardzo precyzyjna metoda cięcia, która wykorzystuje prasę i niestandardowe, precyzyjnie wykonane narzędzie tnące. Ta metoda jest bardzo odpowiednia w przypadku przedmiotów, w przypadku których proces cięcia rolkowego nie osiągnąłby wymaganej precyzji. Jest często używany do wykrawania bardzo małych gotowych elementów z plastikowego arkusza, zamiast wykrawania elementów w produkcie. Cięcia w prasie nie można używać do wykonywania elementów na bokach form próżniowych.
- Cięcie za pomocą maszyny CNC : Obróbka skrawaniem to bardzo precyzyjna metoda tworzenia otworów i elementów. Prawdziwą zaletą jest to, że można go wykorzystać do tworzenia elementów na bokach formowania próżniowego, np. szyn prowadzących dla tacy, która musi wsunąć się na półkę. Może również ciąć ściany boczne o innej głębokości niż kieszenie - coś, czego nie można zrobić za pomocą cięcia wałkiem lub prasą.
Dalsza lektura
- Soroka, W. Podstawy technologii pakowania , IoPP, 2002, ISBN 1-930268-25-4
- Walsh, DE Zrób to sam Formowanie próżniowe dla hobbystów (poprawiona red.), Workshop Publishing, Lake Orion, MI, 2002, OCLC 46798883
- Yam, KL Encyclopedia of Packaging Technology , John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6
