Как устроена вакуумная формовка
Лист термопластика нагревают до размягчения, натягивают на форму и вакуумом прижимают к её поверхности. Остывая, пластик сохраняет полученный рельеф.
Четыре этапа
1. Нагрев
Лист зажимают в раме и прогревают инфракрасными нагревателями — сверху или с двух сторон. Задача — получить равномерно размягчённый лист по всей площади и по толщине. Толстые листы греют дольше и мягче, иначе поверхность перегреется раньше, чем прогреется середина. Признак готовности многих материалов — лист начинает заметно провисать.
2. Формование
Форму подводят к листу (или лист опускают на форму), после чего из-под листа откачивают воздух через вентиляционные отверстия в форме. Атмосферное давление прижимает пластик к поверхности. На простом оборудовании перепад давления не превышает одной атмосферы, поэтому мелкие детали и острые грани прорабатываются ограниченно.
3. Охлаждение
Изделие остывает на форме, пока не станет достаточно жёстким, чтобы не потерять геометрию при съёме. Для ускорения используют вентиляторы, водяное охлаждение формы или распыление воды. Снять изделие слишком рано — получить коробление.
4. Обрезка
Отформованный лист — это изделие плюс облой по краям. Его обрезают вручную, вырубным штампом, на фрезерном станке или прямо в линии, если машина работает с рулона.
Позитивная и негативная формовка
При позитивной формовке лист натягивают на выпуклую форму (пуансон). Точнее всего получается внутренняя поверхность изделия, а толще всего — его дно, первым коснувшееся формы. При негативной формовке лист втягивают в углубление (матрицу): точнее получается наружная поверхность, а толще остаются стенки у края, тогда как дно и углы утоняются.
Выбор зависит от того, какая поверхность изделия лицевая и где важнее толщина стенки. Блистеры и вкладыши для упаковки обычно делают негативной формовкой: лицевая сторона чище, а несколько гнёзд легко разместить на одной форме.
Пуансон-помощник
При глубокой негативной формовке материал не успевает дойти до дна и углов — они получаются тонкими. Решение — пуансон-помощник (plug assist): перед включением вакуума он механически вдавливает лист в матрицу и заранее распределяет материал. Пуансон делают из материала с низкой теплопроводностью или подогревают, чтобы он не охлаждал лист в точке касания.
Предварительная вытяжка
Ещё один способ выровнять толщину — перед формованием выдуть из нагретого листа пузырь сжатым воздухом или вакуумом, а затем ввести в него форму. Материал растягивается равномерно, и изделие получает более однородные стенки.
Пневмоформовка
Если одного вакуума мало, со стороны листа подают сжатый воздух — обычно несколько атмосфер. Пластик плотнее прижимается к форме, лучше передаются мелкие детали, текстура и надписи. Пневмоформовка требует прочной герметичной оснастки, но даёт качество, близкое к литью, при значительно меньшей стоимости форм.
Листовая и рулонная формовка
Толстые листы (условно от 1,5–2 мм) формуют поштучно: так делают корпуса, панели, поддоны. Тонкую плёнку подают с рулона на автоматических линиях, где нагрев, формование, охлаждение и вырубка идут непрерывно. Так производят большую часть одноразовой упаковки: блистеры, ложементы, контейнеры.