La termoformatura è un processo di produzione della plastica che prevede il riscaldamento di un foglio di plastica e la sua formatura, utilizzando uno stampo in forme specifiche. La plastica sagomata viene quindi raffreddata e rifilata per ottenere la parte finita.
Il processo viene eseguito utilizzando una macchina termoformatrice per riscaldare e stirare il foglio termoplastico flessibile sullo stampo. Le moderne termoformatrici sono generalmente attrezzate per gestire il processo di rifilatura e taglio, mentre per le macchine più convenzionali la rifilatura e il raffreddamento possono essere eseguiti esternamente.
La termoformatura è un processo di produzione che offre ai produttori una soluzione versatile per la lavorazione dei fogli di plastica.
I termoplastici
I termoplastici sono i materiali utilizzati per la termoformatura. Questi materiali includono ABS, polistirene, policarbonato, PETG, e così via. La scelta del materiale dipende dal progetto di fabbricazione e dalle caratteristiche richieste.
La termoformatura viene utilizzata nella produzione di imballaggi per prodotti agricoli, prodotti farmaceutici, beni di consumo, elettrodomestici e altro ancora. È utilizzata anche nella produzione di parti durevoli per uso finale, come componenti di aeromobili, attrezzature per la movimentazione dei materiali, interni di automobili e apparecchiature mediche.
Rispetto ad altri processi di produzione convenzionali, la termoformatura consente ai produttori di produrre piccoli e grandi volumi di imballaggi a un costo accessibile. La capacità di utilizzare quasi tutti i tipi termoplastici per produrre rapidamente articoli per uso finale di alta qualità è un altro importante vantaggio della termoformatura.
Termoformatura per campioni di laboratorio
L’ideazione comprende un servizio di progettazione specializzato. Lo stampaggio per termoformatura fornisce imballaggi per una vasta gamma di settori, tra cui aziende mediche, elettroniche, farmaceutiche, al dettaglio e alimentari. Un progetto può essere sviluppato da un campione di prodotto, da disegni di prodotto e/o da file 3D.
Gli strumenti di prototipazione sono ideali per lo sviluppo di soluzioni concettuali e per facilitare le modifiche, laddove lo sviluppo del prodotto è in corso. I vassoi per campioni possono essere forniti con un profilo tagliato secondo le specifiche richieste. Le quantità dei campioni possono anche essere fornite per il trasporto e il test del prodotto. Il materiale dello stampo può essere realizzato con una tavola per utensili in resina o un blocco di alluminio.
Gli strumenti di produzione possono essere sviluppati, previa approvazione degli strumenti di prototipazione e dei campioni. Gli utensili per la termoformatura di produzione possono essere costituiti da:
- Stampo in alluminio;
- Supporto per tasselli in resina, per aiutare a formare uno spessore uniforme delle pareti del materiale nei vassoi;
- Matrici tagliate a coltello: forniscono un vassoio finito secondo le specifiche.
Lo stampaggio per termoformatura prevede il riscaldamento di un foglio termoplastico fino al suo punto di rammollimento e forzato in uno stampo formato.
Il processo generico prevede circa quattro fasi. Un foglio di plastica viene riscaldato su uno stampo per essere ammorbidito. Dopodiché viene applicato un vuoto e/o una pressione attraverso il foglio per formare la plastica sui contorni della sagoma dello stampo. La plastica viene rilasciata dopo che si è raffreddata sullo stampo. Il materiale in eccesso viene tagliato per dare la forma al prodotto finito.
Materiali
Il materiale termoplastico viene utilizzato per lo stampo di termoformatura. La maggior parte delle materie plastiche utilizzate per i campioni di laboratorio sono:
- Polietilene a bassa densità (LDPE). È un materiale termoplastico resistente agli agenti chimici e ai raggi UV. Questa plastica è anche flessibile e ha un’elevata resistenza alla trazione. I produttori possono utilizzare l’LDPE per produrre pellicole per imballaggio, DVD, isolamento dei cavi, contenitori e articoli resistenti alle sostanze chimiche.
- Polietilene ad alta densità (HDPE). È simile all’LDPE in termini di caratteristiche di base ed è noto per essere resistente agli agenti chimici, ai raggi UV e all’acqua. È un materiale termoplastico durevole che può essere utilizzato per la produzione di pellicole da imballaggio, bottiglie soffiate, contenitori, tubi e sacchetti di plastica.
- Cloruro di polivinile (PVC). Il PVC è un’altra plastica popolare utilizzata nella produzione di tubi, telai di finestre, interni di automobili, articoli per la casa, imballaggi e calzature. Il PVC può essere sviluppato per essere rigido o flessibile a seconda delle esigenze del produttore. Questo materiale termoplastico è anche denso, durevole e resistente all’acqua.
- Polistirene ad alto impatto (HIPS). È una plastica leggera e poco costosa generalmente utilizzata per la movimentazione di vassoi che ospitano prodotti leggeri. La lastra HIPS ha una resistenza marginale all’impatto e allo strappo, sebbene possa essere modificata con un additivo di gomma per migliorarne la durata.
- Polietilene tereftalato (PETE). Il polietilene tereftalato è comunemente indicato come poliestere. È un polimero semiaromatico sintetizzato da glicole etilenico e acido tereftalico. Ha una temperatura di transizione vetrosa di 67–81°C e un punto di fusione di 260°C. È comunemente usato nelle applicazioni industriali grazie all’eccellente umidità e alle discrete caratteristiche di barriera all’ossigeno.
Termoformatura a calibro pesante e termoformatura a calibro sottile
La differenza dimensionale tra i fogli di plastica utilizzati nella termoformatura è il fattore di differenziazione tra termoformatura sottile e di grosso spessore. L’apparecchiatura di termoformatura a spessore sottile viene alimentata utilizzando fogli sottili da rotoli di plastica. La termoformatura di grosso spessore viene alimentata utilizzando fogli di plastica spessi. Le variazioni di spessore giocano un ruolo cruciale nella scelta delle apparecchiature.
Ad esempio, la produzione di pallet e contenitori richiede termoformatura e attrezzature di supporto di grosso spessore. Le apparecchiature di termoformatura di grosso spessore sono progettate per la produzione di volumi medio-bassi e la termoformatura di spessore sottile è progettata per la produzione di volumi elevati.
Attrezzatura per termoformatura
Ogni processo di termoformatura richiede attrezzature specializzate, ad esempio, sono necessarie macchine diverse per la formatura sottovuoto, la formatura a pressione, la formatura di fogli doppi o la formatura di teli. Per scegliere la giusta attrezzatura per termoformatura, è necessario considerare le seguenti specifiche del prodotto:
- Area di formatura, cioè spazio di costruzione in cui si forma il motivo o il disegno in plastica. L’area di formatura è dotata dello stampo o degli stampi progettati, del tassello centrale o del meccanismo che applica i motivi al foglio di plastica preriscaldato.
- La conoscenza della “profondità di imbutitura” utilizzata dall’apparecchiatura consente al produttore di determinare lo spessore della parte in plastica e la superficie che il foglio di plastica deve coprire durante il processo di termoformatura.
- Le dimensioni dell’attrezzatura di termoformatura determinano le dimensioni dei componenti o delle parti in plastica che l’attrezzatura scelta può produrre. Le apparecchiature di termoformatura da tavolo sono compatte e quindi offrono dimensioni di formatura limitate, mentre le soluzioni industriali sono molto più grandi.
- Forza di serraggio, il quale aiuta a determinare il tipo di materiale che può essere utilizzato.
- Infine, la valutazione delle capacità di cambio utensile può aiutare i produttori a determinare la velocità con cui è possibile eseguire il cambio utensile. Un cambio utensile più rapido aumenta l’efficienza e l’economicità delle apparecchiature in produzione.
Stampi per termoformatura
Le tecniche di termoformatura più comuni utilizzano stampi modellati per formare il foglio di plastica nella parte finita, compresa la formatura sottovuoto, la formatura a pressione, la formatura di stampi abbinati, la formatura meccanica e la formatura di fogli gemelli.
Gli stampi necessari per il processo di termoformatura possono essere sviluppati utilizzando diversi processi di produzione, tra cui la scultura manuale del legno, la lavorazione CNC della plastica, la schiuma strutturale, la fibra di vetro, i compositi ingegnerizzati o i metalli, i polimeri per la stampa 3D o la colata di gesso o metallo.