El conformado al vacío es una versión simplificada del termoformado , donde una hoja de plástico se calienta a una temperatura de conformado, se estira sobre un molde de una sola superficie y se fuerza contra el molde mediante un vacío . Este proceso se puede utilizar para convertir plástico en objetos permanentes, como señales de peaje y cubiertas protectoras. Normalmente, los ángulos de desmoldeo están presentes en el diseño del molde (un mínimo recomendado de 3 °) para facilitar la extracción de la pieza de plástico formada del molde.
Se pueden formar partes relativamente profundas si la hoja moldeable se estira mecánica o neumáticamente antes de ponerla en contacto con la superficie del molde y aplicar el vacío. [1]
Los materiales adecuados para usar en la conformación al vacío son convencionalmente termoplásticos . El termoplástico más común y fácil de usar son las láminas de poliestireno de alto impacto (HIPS). Se moldea alrededor de un molde de madera, espuma estructural o aluminio fundido o mecanizado, y puede adoptar casi cualquier forma. Este material de alto impacto es higiénico y capaz de retener el calor y su forma cuando se aplica agua tibia y se usa comúnmente para envasar productos sensibles al sabor y al olor. [2] El conformado al vacío también es apropiado para materiales transparentes como el acrílico, que se utilizan ampliamente en aplicaciones aeroespaciales como marquesinas para ventanas de cabina de pasajeros para aviones militares de ala fija y compartimentos para aviones de ala giratoria. El conformado al vacío se usa a menudo en clases de tecnología de bajo nivel para una manera fácil de moldear.
Los equipos modernos de formación al vacío se basan en una serie de patentes estadounidenses otorgadas en 1950, 1964 y 1974. [3]
Aplicaciones Típicas
Los fabricantes de equipos originales (OEM) utilizan componentes formados al vacío de gran calibre para cantidades de producción en el rango de 250 a 3000 unidades por año. Los componentes formados al vacío se pueden utilizar en lugar del moldeo por inyección de plástico , fibra de vidrio o chapa de fabricación compleja . Los ejemplos típicos de la industria además del empaque de productos incluyen: fascias para quioscos al aire libre y cajeros automáticos , gabinetes para equipos de diagnóstico e imágenes médicas, cubiertas de motores en la cabina de un camión o para equipos de construcción y molduras interiores y componentes de asientos de vagones. [4] Los aficionados también suelen utilizar los formadores de vacío para aplicaciones como máscaras y coches de control remoto.
Problemas comunes
Hay algunos problemas encontrados en el proceso de formación al vacío. La humedad absorbida puede expandirse, formando burbujas dentro de las capas internas del plástico. Esto debilita significativamente el plástico. Sin embargo, esto se puede resolver secando el plástico durante un período prolongado a una temperatura alta pero por debajo del nivel de fusión. Se pueden formar bandas alrededor del molde, lo que se debe al sobrecalentamiento del plástico y, por lo tanto, debe controlarse cuidadosamente. Las correas también pueden ocurrir cuando un molde es demasiado grande o partes del molde están demasiado juntas. Finalmente, los objetos que se forman a menudo se adhieren al molde, lo que se remedia usando un ángulo de desmoldeo de tres grados o más en el molde.
Tipos de moldes
Existen numerosos patrones que se pueden hacer con la formación al vacío. La forma más inventiva de utilizar la formación al vacío es tomar cualquier artículo pequeño, replicarlo muchas veces y luego formar al vacío el nuevo patrón para crear una forma más cohesiva. La formación al vacío ayuda a unir las piezas individuales y hacer un molde de muchas piezas que se pueden reproducir fácilmente. A partir de ahí, se puede moldear yeso, hormigón, etc. en la forma plástica.
Los patrones de madera son un material común para formar al vacío, ya que es relativamente económico y permite al cliente realizar cambios en el diseño fácilmente. El número de muestras que se pueden obtener de cualquier patrón depende del tamaño de la pieza y del grosor del material. Una vez que se han cumplido las especificaciones de la pieza, el patrón se utiliza para crear un molde compuesto de cerámica o un molde de aluminio fundido para la producción regular. Potencialmente, hay formas de crear agujeros en yeso con una forma de vacío si las formas replicadas hechas a partir de la forma de vacío son lo suficientemente profundas y se dejan espacios entre ellas para que el plástico se forme. Luego, una vez que se usa el plástico para moldear un molde de yeso, las áreas profundas de plástico dejarán agujeros si el molde no está completamente lleno.
Los moldes de aluminio fundido se funden en una fundición y normalmente tienen líneas de control de temperatura que los atraviesan. Esto ayuda a fijar el calor del plástico que se está formando, así como a acelerar el proceso de fabricación. Los moldes de aluminio pueden ser de naturaleza masculina o femenina , y también se pueden usar en aplicaciones de conformado a presión. El principal inconveniente de este tipo de molde es el coste.
Los moldes de aluminio mecanizados son como el aluminio fundido, pero se cortan de un bloque sólido de aluminio utilizando una máquina CNC y un programa CAD . Por lo general, el aluminio mecanizado se usa para piezas de dibujo poco profundas de material de calibre delgado. Las aplicaciones pueden incluir envases y bandejas. El costo es un factor importante con este tipo de herramientas.
Los moldes compuestos son una alternativa de menor costo a los moldes de aluminio fundido o mecanizado. Los moldes compuestos suelen estar hechos de resinas rellenas que comienzan como un líquido y se endurecen con el tiempo. Dependiendo de la aplicación, los moldes compuestos pueden durar mucho tiempo y producir piezas de alta calidad.
Métodos de acabado
Una vez que se ha creado una formación al vacío a partir de una hoja de plástico, en la mayoría de los casos se necesitará una operación de acabado para convertirla en un producto utilizable. Los métodos comunes de acabado por conformado al vacío incluyen:
Guillotinado: el producto se corta de la hoja presionando una cuchilla a través del producto en una matriz debajo. Esta es una forma limpia de eliminar las piezas formadas al vacío de la hoja de material. No requiere una herramienta de corte especial para un producto individual y, por lo tanto, es adecuado para volúmenes bajos de piezas donde las líneas rectas no son un problema. Al cortar solo líneas rectas y al ser un enfoque bastante lento en comparación con otros métodos de acabado, la guillotinación puede ser costosa para proyectos con cantidades más grandes y complejas. [5]
Perforación : Si el acabado requerido son orificios redondos simples, perforarlos manualmente es una buena solución para pequeñas cantidades. Se pueden utilizar guías de perforación para garantizar que los orificios se puedan perforar rápidamente en el lugar correcto. Como se trata de un método que requiere mucha mano de obra, solo es adecuado para pequeñas cantidades de producción.
Corte con rodillo: proceso mediante el cual el producto formado al vacío se coloca en un cortador hecho a medida y se empuja a través de una máquina cortadora de rodillos. Una forma eficaz de cortar artículos formados al vacío a partir de la hoja original de material de formación al vacío. El cortador también puede cortar los agujeros necesarios, como cables o agujeros de acceso, al mismo tiempo. El corte con rodillo es adecuado para artículos bastante grandes, donde no se requiere una alineación precisa. A medida que las formas de vacío y el cortador se enrollan lateralmente a través de la cortadora de rodillos, pueden producirse algunos desalineamientos. El corte con rodillo no se puede usar para hacer agujeros o características en los lados de las formas al vacío, ya que la herramienta de corte siempre corta verticalmente desde la parte inferior.
Corte con prensa: este es un método de corte muy preciso que utiliza una prensa y una herramienta de corte hecha a medida. Este método es muy adecuado para artículos en los que el proceso del cortador de rodillo no lograría la precisión requerida. A menudo se usa para perforar artículos terminados muy pequeños de una hoja de plástico, en lugar de perforar características en un producto. El corte a presión no se puede usar para hacer características en los lados de los moldes al vacío.
Corte con una máquina CNC : el mecanizado es un método muy preciso para crear agujeros y características. La ventaja real es que se puede utilizar para crear características en los lados de la formación al vacío, por ejemplo, rieles de guía para una bandeja que debe deslizarse sobre una estantería. También puede cortar paredes laterales de una profundidad diferente a la de las cavidades, algo que no se puede hacer con rodillo o corte a presión. [6]
Referencias
- ^ JL Throne, Comprensión del termoformado , Hanser Gardner Publications, Inc., Cincinnati, OH, 1999
- ↑ Plásticos, Eagle (18 de febrero de 2013). "Láminas de poliestireno de alto impacto (HIPS), ¿qué es?" . Águila Plastics Ltd . Consultado el 30 de abril de 2018 .
- ^ "Historia de la formación de vacío - Desarrollos de visualización" . www.displaydevelopments.co.uk . Consultado el 25 de enero de 2020 .
- ^ "Servicios de conformado al vacío - Plástico de conformado al vacío personalizado | Plásticos industriales Emco" . www.emcoplastics.com . Consultado el 30 de abril de 2018 .
- ^ "Formación al vacío - 5 métodos de acabado" . www.toolcraft.co.uk . Consultado el 30 de abril de 2018 .
- ^ Webster, Stephen. Vacuum Forming Market , Stephen Webster Plastics Ltd. Consultado el 30 de abril de 2018.
Otras lecturas
- Soroka, W. Fundamentos de la tecnología de envasado , IoPP, 2002, ISBN 1-930268-25-4
- Walsh, DE Do It Yourself Vacuum Forming for the Hobbyist (ed. Rev.), Workshop Publishing, Lake Orion, MI, 2002, OCLC 46798883
- Yam, KL Encyclopedia of Packaging Technology , John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6