Termoformado de Plastico PVC

Termoformado de Plastico PVC

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El proceso de termoformado.

El termoformado consiste en  dar forma a una lámina plástica aplicando calor y vacío  utilizando un molde (puede ser de madera, resina epóxica o aluminio). Parte de una lámina o pelicula rígida de espesor uniforme realizada por el proceso de extrusión, y permite realizar pequeñas producciones por su bajo costo en la fabricación del molde llegando a ser rentable en altas producciones también.

Los materiales más utilizados son PVC y PET. También se puede termoformar foamy, policarbonato y acrílico.

Una restricción característica de este proceso es que la pieza a termoformar debe ser fácilmente «desmoldable» por lo cual el molde debe ser más ancha en la base y más angosta en la parte superior. Esto comúnmente se denomina ángulo de desmoldeo o de salida y generalmente es de 2 grados como mínimo.

Cuidar el valor de la temperatura  y la presión del vacío es importante. Un valor alto en la temperatura o en el tiempo de calentamiento puede deformar la pieza, por otro lado, la falta de calor o una baja presión de vacío nos dara una pieza mal definida

Etapas

  • Calentamiento de película, ya sea por radiación o por contacto.
  • Moldeo , que después de calentarse se estira adaptándose a la forma del molde por medio de presión, vacío , presión y vacío o un contramolde).
  • Enfriamiento, que empieza cuando el plástico entra en contacto por completo con el molde y se aplica un proceso de enfriado que termina cuando la temperatura es adecuada para desmoldear la pieza sin deformarla.

Parámetros

  • Temperatura para formado: depende del plástico a moldear (tipo y espesor) ,y de la complejidad y altura de la pieza. Ademas es importante mantener la temperatura estable en todo el proceso de maquila.
  • Tiempo de calentamiento: va de la mano con la temperatura y depende sobre todo del espesor del material y del coeficiente de transmisión del mismo. Ambos son importantes y ha de ser precisa para que la película alcance uniformemente la temperatura para un optimo formado.
  • Presión o vacío, depende del espesor de la lámina, de la forma del molde y del detalle que se quiere lograr. Debe controlarse, si es excesiva se puede perforar o marcar y si es insuficiente no se obtendrán todos los detalles.
  • Tiempo de enfriamiento, depende de los mismos factores que el de calentamiento, ademas de la temperatura alcanzada por el molde si es que este no cuenta con enfriamiento, y ha de ser suficiente para que el producto final sea resistente y no se deforme al desmoldear.

Diferentes procesos de termoformado

Termoformado al vacío directo

Es uno de los procesos más extendidos, debido a que es enormemente versátil y más económico que otros procesos por presión o mecánicos. Consiste en sujetar el semielaborado en una estructura y calentarlo hasta llegar al estado gomoelástico para colocarlo sobre la cavidad del molde y que se adapte a su geometría. Se elimina el aire mediante presión conseguida por vacío (10 KPa), que empuja la lámina contra las paredes y contornos del molde. Una vez que ha enfriado, se extrae la pieza. El equipo y las matrices son relativamente baratos, y se limita a diseños sencillos superficiales.

Termoformado con macho

También denominado conformado mecánico. Es similar al proceso anterior con la diferencia de que una vez colocada la lámina en la estructura y calentada, se estira mecánicamente sobre un molde macho y se aplica el vacío mediante diferencia de presión, lo que empuja al plástico sobre las superficies del molde. Se pueden conformar objetos que tengan una relación profundidad-diámetro cercana a 4:1. Los moldes macho se pueden obtener fácilmente y por regla general su coste es menor que el de los moldes hembra, aunque también son más propensos al deterioro y requieren más espacio.

Termoformado por molde coincidente

Consiste en sujetar la lámina a una estructura y calentarla para conformarla entre troqueles macho y hembra. Permite fabricar piezas muy exactas con tolerancia mínimas, consiguiendo además gran precisión en las dimensiones y detalles (deben protegerse los troqueles ya que cualquier defecto se reproduciría en la pieza). El ciclo suele durar entre 10 y 20 segundos.

Termoformado al vacío con núcleo de ayuda y burbuja de presión

Es el proceso más utilizado para termoconformar geometrías muy profundas, ya que la burbuja de presión y el núcleo de ayuda hace posible controlar el grosor del objeto formado, que puede ser uniforme o variable. El proceso consiste en fijar la lámina y calentarla de forma que a continuación se crea una burbuja mediante presión controlada del aire, que estira el material hasta una altura predeterminada y controlada normalmente por una célula fotoeléctrica. A continuación el núcleo de ayuda (que normalmente se calienta para evitar el enfriamiento prematuro) desciende y estira el material lo más cercana posible de su forma definitiva. La penetración de la clavija deberá avanzar hasta un 70 o 80% de la profundidad de la cavidad. Finalmente se aplica presión de aire desde el lado de la clavija al mismo tiempo que se forma vacío sobre la cavidad de forma que se completa la conformación de la lámina.

Termoformado al vacío con núcleo de ayuda

Proceso utilizado para evitar el adelgazamiento de las aristas y esquinas en productos con forma de vaso o caja, ya que permite extender y estirar mecánicamente el material plástico hasta la cavidad del molde. La clavija suele precalentarse y normalmente es un 10-20% menor que la cavidad. Una vez que se ha introducido se extrae el aire del molde completando así la formación de la pieza mediante vacío.

Termoformado a presión con ayuda de núcleo

Es muy similar al proceso anterior con la diferencia de que se aplica presión de aire para que fuerce a la lámina de plástico a adaptarse a las paredes del molde.

Termoformado a presión en fase sólida

Este proceso es muy similar al conformado con ayuda de núcleo, sin embargo el material de partida es una pieza plana sólida que generalmente consiste en polvos sintéticos moldeados por compresión o extrusión, que se calientan por debajo de su punto de fusión y se comprimen hasta alcanzar la forma de una lámina de espesor deseado. El material caliente se estira mediante una clavija y la presión de aire fuerza el material contra las paredes del molde. El proceso permite orientar las moléculas de material mejorando la firmeza, tenaceada y la resistencia al agrietamiento.

Termoformado en relieve profundo al vacío

Consiste en colocar una lámina de plástico caliente sobre una caja y hacer vacío, lo que crea una burbuja hacia el interior de la caja. Posteriormente se baja el molde macho y se libera el vacío de la caja y se hace sobre el molde macho de forma que el plástico se adapta a las paredes del molde. Es posible obtener piezas complejas con entrantes y salientes.

Termoformado por presión térmica de contacto de lámina atrapada

Es un proceso muy similar al conformado al directo con al excepción de que se puede usar tanto presión como vacío para adaptar el material a las paredes del molde.

Termoformado con colchón de aire

Similar al conformado en relieve pero con la creación previa de una burbuja por estirado del material.

Termoformado libre

Consiste en soplar una lámina de plástico caliente sobre la silueta de un molde hembra empleando presiones de hasta 2,7 MPa.

Termoformado mecánico

Es un proceso en el que no se utilizan presión de aire ni vacío para conformar la pieza. La técnica es similar al moldeo coincidente, aunque no se emplean moldes macho y hembra acoplados, si no fuerzas mecánicas de doblado, estirado o sujeción de la lámina caliente. Suelen emplearse plantillas de madera para obtener la forma deseada y hornos, calentadores de cinta y pistolas térmicas como fuentes de calor. Generalmente se calienta un material plano y se enrolla alrededor de cilindros, se dobla en ángulos ó se conforman mecánicamente tubos, varillas y otros perfiles. Este proceso tiene una variante llamada conformado de anillo y núcleo, que consiste en una forma de molde macho y contramolde hembra con forma similar entre los que se introduce el plástico caliente, adaptándose a su forma al enfriar. Tampoco utiliza vacío ni presión de aire.

Equipo

Para el proceso de termoformado existen varios tipos de maquinas para hacer la labor. Todas ellas deben contar con:

  • Suministro de película, que surte de material al resto de estaciones.
  • Horno o modulo calefactor, que calienta el plastico hasta la temperatura adecuada.
  • Molde de termoformado, da forma a la lámina.

Ademas pueden ser agregados:

  • Estación de suajado o troquelado, elimina el material sobrante .
  • Estación de apilado, apila y ordena el blister

Pueden ser simples y de uso manual, realizan el calentamiento y moldeo en una sola estación, se emplean en series cortas y prototipos

Otro tipo de maquinas mas industriales, constan por lo general de distintas estaciones, modulos o secciones en que va pasando el material de forma continua en cada una de las cuales se realiza una operación sobre el este.

Los materiales más utilizados para la fabricación de los moldes para termoformado son:

  • Madera, Puede ser MDF, Roble o Cedro rojo por sus prestaciones al mecanizado. Aunque su costo es bajo, tardan en enfriar las piezas por lo solo se utiliza para producciones muy bajas o muestreos.Los barrenos de succión puedes ser echos facilmente con broca
  • Escayola o yeso natural, se suele emplear con un 5% de fibra de vidrio para evitar rotura por fragilidad o si se requiere gran duración, y se le aplica tapaporos para evitar desgaste. También se utiliza en pequeñas series o prototipos y los agujeros se realizan a partir de alambres lubricados.
  • Poliéster reforzado con fibra de vidrio, son de mayor duración por lo que se aplican a series de hasta 500 piezas.
  • Colada epoxi, son de mayor resistencia y soportan temperaturas grandes, por lo que se aplica a series de mayor producción, hasta 1000 piezas. Es necesario un modelo para fabricar el molde.
  • Aluminio, fácil de mecanizar y con gran capacidad de evacuación del calor, por lo que son muy utilizados en grandes series.
  • Acero, permiten fácil mecanizado y buenos acabados de superficie; sobre todo si se emplean aceros blandos.

Aplicaciones

Hoy en día estamos rodeados de todo tipo de artículos termonformados con diversas aplicaciones

  • La fabricación de piezas de gran superficie y estrechas paredes, como son bañeras, paneles interiores de electrodomésticos, paneles de puertas de coches o embarcaciones.
  • Artículos promocionales, señales, etc
  • Empaque y envases para industria alimentaria, como son vasitos de yogur, hueveras, envases con diferentes cavidades para repostería, tarrinas individuales de mantequilla o mermelada, etc.
  • Empaque de articulos de ferretería, portaherramientas o cubiertas, juguetes

 

Más información en ETESA

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Diseñador 3D, CAD y CAM con FreeCAD Blender y PyCAM Soy fanático amateur de GNU/Linux, la programación y todo lo que tenga que ver con las nuevas tecnologías libres. Amante del Control eléctrico, electrónico y la Automatización. "Artista es lo que soy"...

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2 comentarios

  1. Andrea

    6 meses ago

    Hola buen día!

    Estuve viendo que en tus servicios incluyes la elaboración de empaques termoformados y justamente nosotros ¡fabricamos lámina especializada para elaborarlas!

    Estoy enfocada directamente a fabricar lámina de tu sector, y ya contamos con 35 años de experiencia en el medio.

    Contamos con fabricación de lámina a medida especializada:

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    Te envío un saludo y si gustas ver ejemplos o inclusive, recibir muestras GRATIS de materia prima, sólo envíame un correo e inmediatamente enviamos.

    Saludos

    Responder

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