Для мировых производителей упаковки выбор подходящей формы для термоформования пластмасс имеет не меньшее значение, чем выбор самой термоформовочной машины. Форма находится в прямом контакте с нагретым пластмассовым листом и определяет качество поверхности изделия, допуски на размеры, продолжительность цикла и общий срок службы.
Давайте подробно рассмотрим всё, что вам нужно знать о формах для термоформования пластмасс — в том числе типы форм, как подбирать их под различные станки и какие материалы лучше всего подходят для ваших производственных нужд.
Из каких материалов изготавливаются формы для термоформования?
Выбор материалов для изготовления пресс-форм — это увлекательная тема. Различные материалы подходят для разных масштабов производства, требований к точности и бюджетов. Ниже приведены три наиболее распространенных типа пресс-форм, с которыми вам придется столкнуться:
1. Алюминиевые формы — отраслевой стандарт
Алюминиевые формы стали предпочтительным материалом для профессионального термоформования. Они обеспечивают высокую скорость формования, высокую точность и длительный срок службы — все эти факторы способствуют стабильному и равномерному производству. Среди причин доминирования алюминиевых форм можно выделить следующие:
Долговечность: Алюминиевые формы способны выдержать более 100 000 циклов формования, что делает их идеальным выбором для массового производства.
Точность: Алюминий поддается обработке на станках с ЧПУ, что позволяет достичь исключительной точности размеров и качества поверхности до Ra ≤ 0,2 мкм (зеркальная гладкость), благодаря чему он идеально подходит для изготовления прозрачных изделий, таких как контейнеры для пищевых продуктов.
2. Формы из гальванической меди — вариант среднего ценового диапазона
Изготовление медных форм начинается с создания гипсовой мастер-формы, на которую методом гальваники наносится слой меди. Этот процесс повышает прочность поверхности и улучшает износостойкость.
Основные особенности:
Стоимость: средняя (ниже, чем у алюминиевых форм, выше, чем у гипсовых форм)
Срок изготовления: как правило, 5–7 дней на одну форму
Срок службы: примерно 100 000 единиц
Качество поверхности: хорошее, хотя точность ниже, чем у алюминиевых форм
Подходящие области применения: производство средних объемов — ситуации, когда использование дорогостоящих алюминиевых форм нецелесообразно, а гипсовые формы не соответствуют требованиям к долговечности.
3. Гипсовые формы — как правило, используются только для изготовления прототипов.
Гипсовые формы изготавливаются путем смешивания гипсового порошка с водой и заливки смеси в каркас формы. Они затвердевают в результате процесса обезвоживания, а их форму и внешний вид можно придать вручную.
Основные характеристики:
Стоимость: очень низкая
Срок изготовления: 1–3 дня (в кратчайшие сроки)
Срок службы: очень короткий — не более нескольких сотен циклов формования
Точность: грубая поверхность; отклонение размеров составляет примерно ±2 мм по отношению к номинальным расчетным значениям
Области применения: создание прототипов и проверка образцов — не подходит для массового производства
Основным недостатком гипсовых форм является их хрупкость. В условиях высокой температуры поверхность формы может стать шероховатой, деформироваться или даже растрескаться. Гипсовые формы зачастую не позволяют добиться идеальных результатов при изготовлении изделий со сложной геометрией или требующих глубокой вытяжки.
Как тип станка влияет на выбор пресс-формы
Различные термоформовочные машины предъявляют разные требования к формам. Рассмотрим их в разбивке по типам машин.
1,3-позиционные и 4-позиционные термоформовочные машины с положительным и отрицательным давлением
Это самые передовые станки на рынке. Они сочетают вакуумное всасывание (отрицательное давление) с положительным давлением воздуха, что позволяет формировать сложные геометрические формы с превосходным контролем толщины стенок.
Требования к формам для машин с положительным и отрицательным давлением:
Высокие силы зажима: Сочетание положительного и отрицательного давления оказывает большее усилие на форму. Настоятельно рекомендуется использовать алюминиевые формы вместо медных или гипсовых, которые могут деформироваться под давлением.
Увеличенный срок службы: эти станки обычно работают со скоростью 25–50+ циклов в минуту в режиме 24/7. Срок службы пресс-формы напрямую влияет на время безотказной работы производства. Алюминиевые сплавы (например, алюминий, прошедший термообработку T6) при надлежащем техническом обслуживании способны выдержать более 1 миллиона циклов.
Требования к качеству поверхности: Формование с использованием положительного и отрицательного давления позволяет добиться более тонкой детализации, чем при использовании только вакуума. Благодаря хорошей обрабатываемости алюминия можно получать зеркальную гладкость поверхности и сложные текстуры, недостижимые при использовании других материалов.
Высокая точность посадки: в таких станках часто используются независимые станции формовки (формовка, резка, штамповка) с точностью синхронизации до ±0,02 мм. Алюминиевые формы можно обрабатывать с соблюдением таких допусков; медь и гипс — нет.
2. Многопозиционные термоформовочные машины с отрицательным давлением (вакуумные)
По сравнению с моделями, работающими на основе положительного и отрицательного давления, эта многопозиционная термоформовочная машина с отрицательным давлением также отличается полностью автоматизированной интегрированной многопозиционной конструкцией. Однако процесс формования — с использованием вакуумного формования с отрицательным давлением — аналогичен процессу на высокоскоростных сервомашинах, что обеспечивает большую универсальность при выборе форм; машина совместима практически с любыми типами форм, включая медные, алюминиевые и гипсовые. Она особенно хорошо подходит для заказов с разнообразными техническими характеристиками продукции и небольшими партиями, так как обеспечивает более низкие затраты на изготовление форм при высокой производительности и экономии трудозатрат, сопоставимой с моделями с положительным и отрицательным давлением.
3. Однопозиционные высокоскоростные термоформовочные машины
Однопозиционные станки отличаются простотой и универсальностью. Лист зажимается по всем четырём краям, нагревается, формуется и извлекается в одном и том же месте.
Требования к формам для однопозиционных машин:
Более низкие требования к давлению: поскольку однопозиционные станки, как правило, используют исключительно вакуумную формовку, пресс-формы не должны выдерживать высокое избыточное давление. Это означает, что для изготовления прототипов на таких станках можно использовать гипсовые и деревянные пресс-формы.
Гибкий выбор материалов: однопозиционные машины могут работать с любыми термопластичными материалами, поддающимися формованию, что делает их идеальным решением для мелкосерийного производства, где использование алюминиевых форм может оказаться нерентабельным.
Снижение себестоимости пресс-формы на единицу продукции: более низкая скорость цикла (как правило, 10–40 циклов в минуту) означает, что износ пресс-форм за смену меньше, поэтому для мелкосерийного производства можно использовать более недорогие материалы.
Как выбрать подходящую форму для термоформовочной машины по переработке пластмасс
Вот схема принятия решений, которая поможет вам определиться с выбором:
Рекомендации производителя
Многие новые клиенты успешно применили этот подход, чтобы снизить процент брака прототипов с 15% до 5% и сократить себестоимость единицы продукции на 15%. Только после завершения валидации продукции компания перешла на алюминиевые пресс-формы, тем самым сократив долю общих затрат на пресс-формы с 18% до 9%.
