El termoformado es un proceso de fabricación en el que se calientan láminas de plástico y se colocan en capas sobre un molde para crear un producto final. Se usa con frecuencia para producir envases alimentarios y médicos desechables, aparatos y productos de consumo y aplicaciones exigentes de ingeniería como componentes automovilísticos y piezas para el interior de los trenes. El termoformado se puede emplear tanto para piezas únicas como para la producción en serie, con costes unitarios bajos o moderados.

Tradicionalmente, las herramientas de termoformado (también conocidas como moldes o formas) se fabrican mediante el mecanizado CNC de metal para grandes volúmenes de producción o con madera o tableros compuestos (de espuma o fibra de vidrio) para lotes más pequeños. Producir cantidades limitadas de piezas termoformadas para prototipos o lotes de bajo volumen no suele ser una opción viable. El utillaje rápido con piezas impresas en 3D es una forma rentable y rápida de producir piezas en cantidades limitadas.

Formlabs suele recomendar tres materiales para el termoformado: la Draft Resin, la Grey Resin o la Rigid 10K Resin.

• La Draft Resin es la mejor opción para herramientas individuales o en pequeños lotes para prototipado rápido. La baja resolución no es ideal para detalles finos, pero la velocidad de impresión es ideal para piezas grandes, diseños sencillos, prototipos iniciales e iteraciones rápidas.
• La Grey Resin es la mejor opción para piezas individuales o pequeños lotes con una alta calidad de acabado de la superficie y detalles precisos. La precisión, la fiabilidad y la facilidad de retirada de soportes de la Grey Resin la hacen preferible para piezas pequeñas si la velocidad no es un factor importante.
• La Rigid 10K Resin es la mejor opción para herramientas expuestas a condiciones de conformado más exigentes. Es un material industrial con un gran contenido de vidrio capaz de conformar series limitadas de decenas de piezas con tiempos de ciclo cercanos a los de la producción real. La Rigid 10K Resin tiene una temperatura de flexión bajo carga de 218 °C a 0,45 MPa y un módulo de tracción de 10 000 MPa, lo que la hace un material de moldeo resistente, extremadamente rígido y térmicamente estable que mantendrá su forma al verse sometido a presión y temperatura para producir piezas precisas.

La siguiente tabla ofrece un resumen de nuestras recomendaciones. Un mayor número de puntos indica un rendimiento mejor en ciertas condiciones:

Al diseñar una pieza impresa para el termoformado, sigue las buenas prácticas de Formlabs para la fabricación aditiva y para el termoformado.

Para mejorar el vacío y el acabado de la superficie:

• Vacia el molde para que circule el aire y reducir el volumen de resina para ahorrar en costes de material y tiempo de impresión.
• Formlabs recomienda un grosor mínimo de pared de 1-2 mm.
• Incluye orificios de ventilación con el diámetro sugerido para el grosor de tu plancha. Incorpora pequeños conductos de ventilación en el exterior del molde para que el desmoldeo sea más completo y la distribución del vacío por las superficies sea uniforme, lo que mejorará la calidad de la pieza.
• Para piezas impresas con la Grey Resin: utiliza orificios de ventilación de hasta 0,5 mm de diámetro.
• Para piezas impresas con la Draft Resin o la Rigid 10K Resin: utiliza respiraderos de 1 mm de diámetro.
• Evita los bordes afilados para reducir las posibilidades de que se formen rebabas de material.
• Evita colocar soportes en superficies de moldeo.

Para prolongar la vida útil de la herramienta:

• Añade una red de nervios siguiendo la topología de la pieza para reforzar el soporte mecánico y evitar la deformación.
• Incluye muescas en los nervios para que circule el aire.
• Aumenta los ángulos de desmoldeo a un mínimo de 2-3° para facilitar el desmoldeo.
• Construye elementos de montaje para fijar la herramienta a la base de la máquina termoformadora.
• Integra agujeros roscados en el modelo.
• En caso de que haya variaciones dimensionales, realiza un acabado con un taladro después de la impresión.
• Planifica suficientes componentes de ensamblaje como para prevenir roturas durante la eyección de la pieza.
• Añade tiras planas en la base del modelo para fijar la herramienta con cinta de espuma de doble cara. Ten cuidado, ya que la espuma puede comprimirse por el calor durante el proceso y restringir el flujo de aspiración.
• Incluye canales de refrigeración en los moldes de gran tamaño y en los lotes de gran volumen para regular la temperatura de la herramienta.
• Si no se pueden evitar los socavados u otras geometrías que son difíciles de desmoldar, diseña la herramienta en varias piezas. Facilita la extracción de las piezas con columnas colapsables y añade imanes para mantener las piezas unidas.
• Incorpora una línea de corte en el diseño de tu herramienta en CAD para recortar el material sobrante después del moldeo. Eleva tu pieza durante el proceso de termoformado para mitigar los errores a nivel de máquina.

Sigue las buenas prácticas de Formlabs para la orientación de los modelos.

Evita imprimir soportes en las superficies de moldeo. Si la geometría lo permite, imprime el molde en el borde directamente sobre la base de impresión para reducir la deformación. Una impresión sin soportes también ahorra tiempo de impresión, trabajo manual y resina. Elige una superficie de base que minimice las proyecciones.

Cuando las herramientas estén impresas, lava los respiraderos y los canales de refrigeración con cuidado utilizando alcohol isopropílico, siguiendo las buenas prácticas de Formlabs. Seca la pieza con una pistola de aire para eliminar cualquier exceso de resina que pudiera endurecerse en el interior de los orificios. Realiza el poscurado de las impresiones según las recomendaciones de Formlabs. Consulta los artículos individuales de cada material para conocer las instrucciones específicas de lavado y curado.

• Realiza el acabado de la herramienta mediante lijado, fresado de escritorio o taladrado para cumplir las dimensiones críticas.
• Limpia las piezas impresas con la Rigid 10K Resin con aceite mineral para eliminar cualquier exceso de polvo de la superficie.
• Considera la posibilidad de enroscar la herramienta impresa a una placa que se pueda instalar en el termoformador.
• Utiliza desmoldantes como los de las marcas Slide o Sprayon para facilitar el desmoldeo y los desmoldantes de silicona.
• Utiliza buenas herramientas de corte para recortar tu pieza final. Tijeras cortachapas para láminas delgadas y discos de corte Dremel para las láminas de más de 1,5 mm de grosor.

Los moldes para termoconformado impresos en 3D se pueden utilizar tanto en máquinas de sobremesa como en máquinas industriales para producir de forma eficiente y asequible docenas de prototipos funcionales, piezas para producción piloto y piezas de uso final. Se recomienda especialmente para:

• Necesidades de fabricación a corto y medio plazo
• Tiradas de producción de 20-50 ciclos
• Plazos de entrega entre 3 y 7 veces más cortos que con herramientas tradicionales

Algunas limitaciones son:

• Degradación de los moldes impresos con la Draft Resin o la Grey Resin con el tiempo
• Para láminas muy finas (0,5 mm) con un tiempo de ciclo corto (80 s), la calidad del termoformado al vacío disminuye después de unas 10 iteraciones y la pieza es más difícil de desmoldar.
• Evita conformar plásticos muy abrasivos o de gran grosor sin realizar pruebas.

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