So produziert Formech thermogeformte Verpackungen aus ABS und HIPS mit 3D-gedruckten Formen
Formech, ein Entwickler und Hersteller von Vakuumformmaschinen, hat getestet, inwieweit 3D-gedruckte Formen auf seinen Vakuumformgeräten verwendet werden können, und hat seine Erkenntnisse mit uns geteilt.
Laden Sie unser Whitepaper herunter für genauere Informationen über die Fertigungsschritte und Tests für das Thermoformen mit 3D-gedruckten Formwerkzeugen und erhalten Sie Einblick in drei weitere Fallstudien, Designempfehlungen und Umformbedingungen für gängige Thermoplaste.
Warum sollte man Thermoformwerkzeuge 3D-drucken?
Traditionell werden Thermoformwerkzeuge – auch schlichtweg als Formen bezeichnet – für große Produktionsläufe aus CNC-gefrästem Metall gefertigt, für kleinere Chargen hingegen aus Holz oder Verbundwerkstoffplatten (Schaumstoff oder Glasfaser). Diese Formenbauprozesse erfordern teure Geräte sowie Arbeitskräfte zur Konfiguration der computergestützten Fertigung und zum Betrieb der Geräte. Das Outsourcing der Form bedeutet wochenlange Lieferzeiten und kann Beträge im Tausenderbereich kosten. Aus diesem Grund ist das Thermoformen begrenzter Mengen von Teilen, etwa für Prototypen oder Kleinserien, meist nicht praktikabel.
Der Desktop-3D-Druck stellt eine leistungsstarke Lösung zur schnellen und kostengünstigen Herstellung von Formwerkzeugen dar. Dank des minimalen Bedarfs an Ausrüstung ermöglicht er Einsparungen von CNC-Zeiten und qualifizierten Arbeitskräften, die für andere anspruchsvolle Aufgaben genutzt werden können. Durch betriebsinternen 3D-Druck integrieren Hersteller und Produktdesigner das Rapid Tooling in den Prozess der Produktentwicklung, sodass das Design und die Materialauswahl noch vor dem Übergang zur Massenproduktion validiert werden können. Auf diese Weise iterieren sie schneller, beschleunigen die Produktentwicklung und bringen bessere Produkte auf den Markt.
Der SLA-3D-Druck (Stereolithografie) ist eine ausgezeichnete Wahl für die Formenherstellung. Er zeichnet sich durch eine glatte Oberflächenbeschaffenheit und hohe Präzision aus, welche von der Form auf das endgültige Teil übertragen wird und auch das Entformen erleichtert. Mit SLA-3D-Druckern hergestellte Formen verfügen über chemische Bindungen, die für Dichte und Isotropie sorgen. So entstehen funktionsfähige Formwerkzeuge in einer Qualität, die mit anderen gängigen 3D-Drucktechnologien wie Schmelzschichtung (FDM) nicht erreicht wird. Der SLA-3D-Druck gewährt dabei außerdem unvergleichliche Gestaltungsfreiheit für komplexe und detailreiche Formen.
Desktop-SLA-Drucker wie der Form 3+ können nahtlos in jeden Arbeitsprozess integriert werden, dank ihrer einfachen Implementierung, Bedienung und Wartung. Bei einer Größe, die kompakt genug für die Nutzung im Büro ist, ermöglicht der Großformat-Drucker Form 3L außerdem die Herstellung großformatiger Teile und Formen. Darüber hinaus bietet die Materialbibliothek von Formlabs eine breite Palette technischer Kunstharze mit mechanischen und thermischen Eigenschaften, die sich ideal für den Formenbau eignen.
Studie von Formech, einem führenden Designer und Hersteller von Vakuumformmaschinen
Formech ist ein führender Designer und Hersteller von Vakuumformmaschinen mit 40 Jahren Erfahrung in der Bereitstellung kompletter Fertigungslösungen überall auf der Welt, einschließlich Beratung, Ausrüstung, Installation und Schulung. Die Produktpalette des Unternehmens umfasst alles von manuellen Geräten bis hin zu vollautomatischen Maschinen.
Formech testet innovative Technologien, um seine Kunden zum Erfolg zu führen. Die Flexibilität durch auf Abruf verfügbares Werkzeug zu steigern ist dabei ein besonderer Schwerpunkt. Eine der jüngsten Forschungsstudien des Unternehmens untersuchte die Tauglichkeit von 3D-gedruckten Formwerkzeugen in seinen Vakuumformmaschinen.
Die Vakuumformmaschine Formech 686, die in der Studie verwendet wurde, und die vakuumgeformte Platte (links).
Details der Studie und Referenzteile
Um die Herstellung eines typischen Thermoformteils widerzuspiegeln, entwarf Formech eine Palette mit Fächern, die die folgenden Vorgaben erfüllte:
- Abmessungen von 200 mm x 160 mm x 42 mm.
- Geprägte Schrift in der Größe von 20 mm x 130 mm x 0,4 mm, Logos folgen der Krümmung der Palettenoberfläche und enthalten kleine Hinterschneidungen.
- 6 mm Wandstärke und Formschrägen von 3°.
- Vakuumlöcher von 1 mm Durchmesser.
- Die Form wurde hohl mit einer Bodenstärke von 3 mm entworfen, um den Kunstharzverbrauch zu reduzieren. Zur Verbesserung des mechanischen Halts und der Luftzirkulation wurden auf der Unterseite zusätzliche Rippen hinzugefügt.
- Vier flache Streifen auf dem Rasterteil der Unterseite, an denen das Werkzeug mit doppelseitigem Schaumklebeband oder Schrauben auf der Grundplatte der Thermoformmaschine befestigt wird.
Beim Testteil handelte es sich um eine Palette mit Fächern, ein häufig thermogeformtes Teil. Das Formwerkzeug wurde auf einem Form 3L aus Grey Resin 3D-gedruckt.
Ergebnisse
Formwerkzeuge aus Grey Resin und Rigid 10K Resin konnten erfolgreich zum Thermoformen von ABS- und HIPS-Platten mit einer Stärke von 1,5 mm eingesetzt werden.
Pro 3D-gedrucktem Formwerkzeug formte das Team je 50 Teile aus ABS- und HIPS-Platten von 1,5 mm Stärke. Die Formteile wurden auf ähnliche Weise hergestellt wie mit herkömmlichen Produktionsverfahren, ohne ein Überhitzen der Werkzeuge zuzulassen. Die Zykluszeiten waren konstant. Die Formteile erreichten eine ähnliche Qualität wie bei der Umformung mit traditionellen Formwerkzeugen.
Laden Sie den vollständigen Bericht herunter, um die Einzelheiten der Studie einzusehen, einschließlich Richtlinien für den 3D-Druck und Hinweise zur Montage der Form und zu den Prozessbedingungen.
