Come Formech ha eseguito la termoformatura di fogli sottili di ABS e HIPS per l'imballaggio con stampi realizzati in 3D
Formech, un'azienda che progetta e produce macchine per la formatura sottovuoto, ha valutato la fattibilità dell'uso di stampi realizzati in 3D sui propri macchinari per la formatura sottovuoto e ha condiviso con noi i risultati ottenuti.
Scarica il nostro whitepaper che illustra i passi e i test di produzione per la termoformatura con stampi realizzati in 3D e altri tre casi di studio, raccomandazioni di progettazione e condizioni di stampaggio per la formatura delle termoplastiche comuni.
Perché usare stampi realizzati in 3D per la termoformatura?
Tradizionalmente, gli strumenti per la termoformatura, detti anche stampi o forme, sono fabbricati in metallo con macchine a controllo numerico per le grandi produzioni, oppure in legno o materiali compositi (schiuma o fibra di vetro) per lotti più piccoli. Tutti questi processi richiedono attrezzature e manodopera costose a causa delle impostazioni CAM e del funzionamento complesso degli apparecchi. L'esternalizzazione della produzione dello stampo richiede settimane e può costare migliaia di dollari. Di conseguenza, la produzione di quantità limitate di parti termoformate, per prototipi o volumi ridotti, di solito non è un'opzione praticabile.
La stampa 3D desktop è un'ottima soluzione che consente di produrre questi strumenti in modo rapido e a basso costo. Richiede un'attrezzatura minima, il che permette di evitare lunghi tempi di lavorazione su macchinari CNC e consente al personale qualificato di concentrarsi su altre attività ad altro valore aggiunto. Con la stampa 3D in-house, produttori e designer di prodotto possono introdurre la creazione rapida di attrezzature nel processo di sviluppo dei prodotti per validare le scelte di design e materiali prima di passare alla produzione di massa. Possono eseguire iterazioni rapide, accelerare lo sviluppo del prodotto e lanciare sul mercato prodotti migliori.
La tecnologia di stampa 3D stereolitografica (SLA) è un’ottima scelta per lo stampaggio. È caratterizzata da una finitura superficiale liscia e da un'elevata precisione che lo strumento trasferirà alla parte finale e che agevola anche la rimozione dallo stampo. Gli stampi realizzati con le stampanti 3D SLA sono legati chimicamente, in modo tale da risultare densi e isotropici, e producono stampi funzionali in una qualità non raggiungibile con le tecnologie di stampa 3D più comuni, come la modellazione a deposizione fusa (FDM). La stampa 3D SLA offre una libertà di design senza eguali per la creazione di stampi complessi e intricati.
Le stampanti SLA desktop, come la Form 3+, possono essere integrate senza fatica in qualsiasi flusso di lavoro perché sono semplici da implementare, da utilizzare e da mantenere in condizioni ottimali. Pur essendo abbastanza compatta per un ufficio, la stampante 3D di grande formato Form 3L consente la fabbricazione di parti e stampi di grandi dimensioni. Inoltre, Formlabs offre un'ampia gamma di materiali ingegneristici con proprietà meccaniche e termiche che si prestano perfettamente alla produzione di strumenti.
Ricerca condotta da Formech, azienda leader nella progettazione e produzione di macchine per la formatura sottovuoto
Formech, azienda leader nella progettazione e produzione di macchine per la formatura sottovuoto, vanta 40 anni di esperienza nella creazione di soluzioni complete che comprendono consulenza, attrezzature, installazione e formazione in tutto il mondo. La loro gamma di apparecchi va da quelli manuali a quelli completamente automatici.
Formech è alla ricerca di tecniche innovative per aiutare la propria comunità ad avere successo e uno degli elementi che suscitano maggiore interesse è l'aumento della flessibilità grazie ad attrezzature su richiesta. Una delle loro ultime ricerche includeva una valutazione della fattibilità dell'uso di stampi realizzati in 3D sui loro macchinari di formatura sottovuoto.
La macchina per formatura sottovuoto Formech 686 usata per lo studio e i fogli formati (a sinistra).
Dettagli dello studio e geometrie di riferimento
Per riprodurre un oggetto comunemente realizzato tramite termoformatura, Formech ha progettato uno svuotatasche con le seguenti specifiche:
- Dimensioni della parte di 200 mm x 160 mm x 42 mm.
- Presenza di scritte goffrate di dimensioni 20 mm x 130 mm x 0,4 mm; i loghi seguivano la curvatura della superficie dello svuotatasche e includevano un piccolo sottosquadro.
- Spessore delle pareti di 6 mm e angoli di sformo di 3°.
- Fori per il vuoto di 1 mm di diametro.
- Stampo cavo con uno spessore delle pareti di 3 mm alla base per limitare il consumo di resina. Nella parte inferiore sono stati inseriti ulteriori rinforzi per un aumentare il supporto meccanico e migliorare il flusso d'aria.
- Presenza di quattro strisce piatte sul lato inferiore nell'area della griglia, per fissare lo strumento alla base della macchina per la formatura sottovuoto mediante nastro biadesivo in schiuma o viti.
La parte di prova era uno svuotatasche, un comune oggetto termoformato. Lo stampo è stato realizzato con la Grey Resin su una stampante Form 3L.
Risultati
Gli stampi realizzati con la Grey Resin e la Rigid 10K Resin sono stati usati con successo per termoformare fogli di ABS e HIPS spessi 1,5 mm.
Il team di Formech ha formato 50 parti da fogli di ABS e HIPS spessi 1,5 mm con ciascuno strumento stampato. La formatura sottovuoto è state realizzate in modo simile ai metodi di produzione convenzionali, senza tener conto del surriscaldamento delle attrezzature. Sono stati utilizzati tempi di ciclo costanti. La qualità delle parti formate era simile a quella ottenuta con strumenti tradizionali.
Scarica il rapporto completo per vedere i dettagli dello studio, comprese le linee guida per la stampa 3D e gli approfondimenti sull'assemblaggio dello stampo e sulle condizioni del processo.
